Истечение материала из выпускных отверстий бункеров

 

Существует два основных вида истечения сыпучих материалов из бункеров. Это нормальное истечение, при котором материал движется в виде столба, расположенного над выпускным отверстием, и гидравлическое, при котором материал вытекает наподобие жидкости (рис. 2.2). Наиболее распространен первый вид истечения.

 

 

Рис. 2.2. Виды истечения материалов

а – нормальный вид истечения; б – гидравлический вид истечения

 

При истечении сыпучего тела из бункеров и воронок после открытия выпускного отверстия приходит в движение вертикальный цилиндрический столб материала, расположенный над отверстием, а на поверхности тела образуется воронка, по склонам которой скатываются частицы, пополняя убыль материала в зоне центрального движущегося вниз столба.

Такой вид истечения сыпучего тела из отверстия сосуда (бункера) называется нормальным.

На рис. 2.2 изображена схема сосуда, наполненного сыпучим телом, выгрузка которого происходит через отверстие. Выделим в столбе сыпучего тела, расположенного над отверстием, элементарный объем высотой Δh и площадью основания F₀ равной площади выгрузочного отверстия. Будем считать, что высота этого элемента мала и что силой трения по боковой поверхности элемента и инерцией последнего можно пренебречь ввиду их малости по сравнению с силой давления  Р  вышележащих слоев материала на площадь F₀.

Скорость выделенного элемента при выходе его из отверстия можно определить приравняв кинетическую энергию выделенного объема тела работе силы Р на пути Δh

                             ,                                      (2.1)                                          

 

где m – масса выделенного элемента, кг;

 – его скорость при выходе из отверстия, м/с.

Учитывая, что m = Δh ^. F₀ ^. , из (2.1) находим

 

                                = ,                                      (2.2)

 

где  – плотность сыпучего тела, кг/м³.

Отношение P / F₀ представляет собой среднее давление на площади отверстия. Если обозначить его через , то уравнение (2.2) примет вид

 

                                  = .                                       (2.3)

 

Фактическая скорость истечения будет меньше, чем скорость, определяемая по формуле (2.3), так как при выводе ее не учитывались потери на трение частиц сыпучего тела о стенки отверстия, потери на трение внутри струи, возникающие вследствие неравномерности распределения скорости по сечению струи. Для учета этих потерь в формуле (2.3) вводится эмпирический коэффициент ( – коэффициент истечения), меньший единицы. Тогда расчетная скорость истечения будет равна

 

                                      .                                  (2.4)

Применительно к идеально сыпучим телам местное вертикальное давление

 

,

 

где  R₀ – гидравлический радиус отверстия, м;

x – коэффициент, зависящий от межчастичного трения сыпучего тела;

q – ускорение силы тяжести, м/с².

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: