Реология сырья
Содержание
1. Пневмотранспорт и псевдоожижение
2. Понятие о реологии и
деформации
3. Закон Ньютона. Коэффициент
вязкости
4. Определить принципы
измерения реологических параметров с помощью вискозиметра «Реотест»
Список использованной литературы
1.
Пневмотранспорт и псевдоожижение
Пневмотранспорт
- техника транспортировки сыпучих и штучных (пневмопочта) грузов под действием
сжатой или разрежённой газовой смеси (чаще воздушной).
Вариантами пневматической транспортировки
сыпучих материалов являются:
· Плотная транспортировка, при которой
фаза сыпучего материала передается импульсным методом
· Разреженная транспортировка -
подразумевает непрерывный метод.
По способу создания транспортного потока системы
пневмотранспорта разделяются на:
· нагнетающие
· вакуумные (всасывающие)
· комбинированные
Пневмотранспортная система включает в себя
следующие основные узлы:
· питатель - устройство для ввода
материала или аэросмеси в трубопроводы,
· системы пневмопроводов и
материалопроводов,
· разгрузители с фильтром для воздуха,
· приёмник материала.
Псевдоожижение
- это процесс, подобный сжижению, в котором вещество, состоящее из зернистых
частиц, переводится из состояния со свойствами, подобными свойствам твёрдой
статической массы, в состояние со свойствами, подобными свойствам динамической
жидкой массы.
Этот процесс происходит, когда жидкость
(капельная жидкость или газ) движется вверх через зернистый материал.
Когда поток газа вводится через дно смеси
зернистого материала с жидкостью или газом, этот поток будет двигаться вверх
через пустоты между зёрнами материала. При низких скоростях газа, силы
аэродинамического лобового сопротивления каждого из зёрен, действующие со
стороны потока газа, также невелики, и поэтому слой остаётся в связанном состоянии.
При увеличении скорости потока газа силы аэродинамического лобового
сопротивления, действующие на зёрна, возрастают и начинают противодействовать
силам гравитации, что принуждает слой к увеличению его объёма. Последнее
обусловлено тем, что твёрдые зёрна стремятся двигаться друг от друга.
Дальнейшее увеличение скорости потока приводит к тому, что объём достигает
некоторого критического значения, при котором поднимающие зёрна вверх силы
аэродинамического лобового сопротивления становятся равными гравитационным
силам, тянущим зёрна вниз. Это приводит зёрна к тому, что они «висят» в потоке
газа или жидкости. При критическом объёме слой обладает свойствами жидкости.
При дальнейшем увеличении скорости потока газа, «единая плотность» («средняя
плотность») слоя будет продолжать уменьшаться, и процесс псевдоожижения будет
становиться более интенсивным до тех пор, пока зёрна не перестанут образовывать
единый слой и частицы не начнут подниматься вверх, увлекаемые потоком газа.
Псевдоожиженный слой ведёт себя подобно жидкости
или газу. Подобно воде в ведре слой будет принимать форму занимаемой ёмкости,
его поверхность остаётся перпендикулярной гравитационным силам; зёрна с
плотностью, меньшей чем «единая плотность» слоя будут подниматься на
поверхность, в то время как объекты с плотностью более высокой чем «единая
плотность» слоя опускаются на дно. Эти свойства позволяют транспортировать
массу из твёрдых зёрен по трубам как жидкости, не прибегая к помощи
механического транспорта (в частности, ленточных конвейеров). Свойства
псевдоожиженной массы зёрен используются также в системах выгрузки раствора
цемента в автоцементовозах.
В качестве наиболее простого обыденного примера
применения псевдоожижения можно привести аппарат для приготовления попкорна.
Зёрна попкорна, стандартизированные и почти одинаковые по массе и форме,
зависают в потоке горячего воздуха, поднимающегося со дна камеры. Интенсивное
перемешивание частиц попкорна, подобно перемешиванию кипящей жидкости,
позволяет выровнять температуру по всему объёму камеры, минимизируя количество
подгоревших зёрен. После «взрыва», теперь уже увеличенные зёрна под действием
сил аэродинамического лобового сопротивления поднимаются наверх, и
выталкиваются во внешнюю ёмкость, в то время как «не взорвавшиеся» зёрна
движутся на дно камеры.
Процесс псевдоожижения используется для
обогащения полезных ископаемых в кипящем слое.
2.
Понятие о реологии и деформации
Реология
(от греч. ρέος, «течение,
поток» и -логия) - раздел физики, изучающий деформации и текучесть вещества.
Любой кристалл или агрегат кристаллов, при
определённых условиях, может быть пластически деформирован. Пластическая
деформация кристаллов реализуется посредством направленного движения в нём
дислокаций и вакансий. Под действием на кристалл внешней силы в объёме кристалла
появляются напряжения, которые снимаются дефектами. Если сила превышает некий
порог, то происходит хрупкое разрушение объекта.
Деформация
(от лат. deformatio - «искажение») - изменение взаимного положения частиц тела,
связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет
собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков
атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил,
мерой которого является упругое механическое напряжение.
Деформации разделяют на обратимые
(упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации
исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые - остаются. В
основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения
равновесия (другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в
основе необратимых - необратимые перемещения атомов на значительные расстояния
от исходных положений равновесия (т.е. выход за рамки межатомных связей, после
снятия нагрузки переориентация в новое равновесное положение).
Пластические деформации
- это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации
ползучести - это необратимые деформации, происходящие с течением времени.
Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью.
Наиболее простые виды деформации тела в целом:
· растяжение-сжатие,
· сдвиг,
· изгиб,
· кручение.
В большинстве практических случаев наблюдаемая
деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций.
В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее
простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.
Закон вязкости
(внутреннего
трения) Ньютона - математическое выражение, связывающее касательное
напряжение внутреннего трения 
(вязкость) и
изменение скорости среды 
в пространстве 
(скорость
деформации) для текучих тел (жидкостей и газов):
где величина η называется
коэффициентом внутреннего трения или динамическим коэффициентом вязкости
(единица СГС - пуаз); с физической точки зрения она представляет собой удельную
силу трения при градиенте скорости, равном единице. Кинематическим
коэффициентом вязкости называется величина μ = η /
ρ (единица
СГС - Стокс, ρ − плотность среды).
реология деформация вязкость псевдоожижение
Закон Ньютона может быть получен аналитически
приёмами физической кинетики, где вязкость рассматривается обычно одновременно
с теплопроводностью и соответствующим законом Фурье для теплопроводности. В
кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по
формуле:
где 
-
средняя скорость теплового движения молекул, −
средняя длина свободного пробега.
4.
Определить принципы измерения реологических параметров с помощью вискозиметра
«Реотест»
Вискозиметры бывают капиллярные, принцип работы
основан на определении расхода среды продавливаемой через капилляр под
действием определенной разности давлений. Насчитывается более десятка
разновидностей капиллярных вискозиметров.
Ротационные вискозиметры
- встречаются много различных конструкций таких приборов. Наиболее характерными
из них являются соосно-цилиндрические вискозиметры, рабочие органы которых
состоят из двух цилиндров одного диаметра; один из них закреплён неподвижно, а
другой соединён с приводом и может вращаться вокруг своей оси с различной
частотой. В зазор между ними помещается исследуемая среда. Широкое
распространение в пищевой промышленности получили два типа вискозиметров:
вискозиметр М.П. Воларовича РВ-8 и вискозиметр « Реотест » (в двух
модификациях: « Реотест PV» и «Реотест 2»).
Устройство прибора
Ротационный вискозиметр состоит из ротора,
стакана, шкива, который посредством двух падающих грузов приводит во вращение
ротор (РВ-8) или стакан (РВ-4) и станины прибора. Ротор имеет рифленую
поверхность, что исключает скольжение материала по поверхности. Остановка и
пуск прибора осуществляется тормозным приспособлением. Для разборки РВ-4
достаточно вынуть ротор и снять стакан. Разборка РВ-8 осуществляется в
несколько приемов: поднять крышку прибора и укрепить ее в верхнем положении на
штанге, слегка повернуть стакан по часовой стрелке до упора, затем движением
вниз вынуть его из гнезда.
Ротационный вискозиметр Реотест-2
используется для определения вязкости ньютоновских жидкостей и проведения
реологических исследований неньютоновских систем. Измерения проводятся по
методу коаксиальных цилиндров (возможно также проведение исследований методом
конус-плоскость).
Вискозиметр состоит из основного блока 1,
включающего измерительное устройство с механико-электрическим преобразователем
2 и коробку передач 3 с двигателем, и блока измерений 4. Система коаксиальных
цилиндров включает внутренний вращающийся измерительный цилиндр 5 и
измерительную цилиндрическую емкость (неподвижный внешний цилиндр) 6 со съемной
мерной чашечкой 7; на измерительную емкость может надеваться термостатирующее
устройство (на рисунке не изображено). Переключатель 8 позволяет в 10 раз
менять чувствительность системы измерения усилия вращения внутреннего цилиндра.
Рукоятка 9 обеспечивает переключение 12-ступенчатой коробки передач; номер
включенной передачи фиксируется в отверстии 10. Переключатель 11 изменяет
скорость вращения двигателя.
Блок измерения 4 фиксирует усилие вращения
(индикатор 12) и реальную частоту сети n (индикатор 13). На внешней панели
блока измерений находятся также выключатели двигателя 14 и измерительного
устройства 15.
Список
литературы
1. Работнов Ю. Н., Сопротивление
материалов, М., 1950;
2. Кузнецов В. Д., Физика
твердого тела, т. 2-4, 2 изд., Томск, 1941-47;
. Седов Л. И., Введение в
механику сплошной среды, М., 1962.
. Малкин А. Я., Исаев А. И.
Реология. Концепции, методы, приложения Изд-во: Профессия, 2007. - 560 с. ISBN
978-5-93913-139-1, 1-895198-33-X
. Астарита Дж., Маруччи Дж.
Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. М.: Мир, 1978. - 312 с.
. Уилкинсон У. Л.
Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен. Пер с
англ., М.: Мир, 1964. - 216c.
. Шульман 3. П. Беседы о
реофизике. Минск: Наука и техника, 1976. - 96с.
. Виноградов Г. В. Реология
полимеров. М.: Химия, 1977. - 440c.
. Северс Э. Текучесть,
Реология полимеров. Пер. с англ. М.: Химия, 1966. - 200с.