Гранулометрический состав навалочных и насыпных грузов

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

Гранулометрический состав характеризует количественное распределение частиц (кусков) насыпных и навалочных грузов по крупности. В зависимости от гранулометрического состава насыпные и навалочные грузы делятся на группы (табл. 1.1) [3].

Гранулометрический состав оказывает значительное влияние на такие свойства груза, как сыпучесть, гигроскопичность, способность к слеживанию, смерзанию, уплотнению.

Сыпучесть — способность насыпных и навалочных грузов перемещаться под действием сил тяжести или внешнего динамического воздействия. Сыпучесть груза характеризуется величиной угла естественного откоса и сопротивлением сдвигу.

Углом естественного откоса называется двугранный угол между плоскостью груза и горизонтальной плоскостью основания штабеля. Величина угла естественного откоса зависит от рода груза, его гранулометрического состава и влажности.

Различают угол естественного откоса груза в покое и в движении. Величина угла естественного откоса в покое больше, чем в движении.

При воздействии на груз динамических нагрузок, особенно вибрации, угол естественного откоса может снижаться до нуля.

Сопротивление сдвигу объясняется наличием сил трения частиц материала между собой и сил их сцепления. В общем случае условие равновесия сыпучей массы определяется законом Кулона:

где – касательное напряжение сдвига, Н/м²;

с – сопротивление разрыву частиц груза, Н/м²;

– напряжение сжатия, Н/м²;

– угол внутреннего трения, град;

– коэффициент внутреннего трения.

Для идеально сыпучих материалов, когда отсутствует сцепление частиц груза между собой, угол внутреннего трения равен углу естественного откоса. Значительными силами сцепления частиц вещества обладают влажные и плохосыпучие грузы — вязкие материалы. С ростом влажности груза возрастают и силы сцепления. У некоторых грузов при увеличении влажности до критического значения вначале происходит увеличение, а затем резкое уменьшение сил сцепления частиц продукта.

Скважистость определяет наличие и величину пустот между отдельными частичками груза и оценивается коэффициентом скважистости

где – геометрический объем штабеля груза, м³;

– объем груза без учета суммарного объема пустот между

отдельными его частицами, м³.

Пористость характеризует наличие и суммарный объем внутренних пор и капилляров в массе груза и оценивается коэффициентом пористости

где V_K — суммарный объем внутренних пор и капилляров, м³.

Способность уплотняться характеризуется коэффициентом уплотнения

где — объем груза соответственно до и после уплотнения, м³.

Уплотнение происходит под действием на груз статических или динамических нагрузок, за счет заполнения пустых пространств и более компактного расположения отдельных частиц груза относительна друг друга. Степень уплотнения в значительной степени зависит от гранулометрического состава, пористости и скважистости груза. Она является важным фактором повышения статической нагрузки вагона.

Хрупкость — способность некоторых грузов при механическом воздействии разрушаться, минуя состояние заметных пластических деформаций.

При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и транспортных операций необходимо хрупкие грузы укладывать и закреплять в соответствии с требованиями, избегать бросков, ударов, падений отдельных грузовых мест и т. д. Тара и упаковка таких грузов должны быть исправными и обеспечивать их сохранность от разрушения. К хрупким относятся изделия из стекла и керамические, различная аппаратура, приборы, шифер и т. д. Некоторые грузы могут приобретать свойство хрупкости при пониженной температуре. Так, олово становится хрупким при температуре

ниже—15°С, резина—45÷ 50°С.

Пылеемкость — способность грузов легко поглощать пыль из окружающей атмосферы. Поглощение пыли приводит к порче материалов или вызывает необходимость очистки продукции от пыли перед употреблением ее в производстве. Повышенной пылеемкостью отличаются волокнистые материалы, ткани, меховые изделия, грузы повышенной влажности и т. д.

Распыляемость — способность мельчайших частиц вещества образовывать с воздухом устойчивые взвеси и переноситься воздушными потоками на значительные расстояния от места расположения груза. Яркий пример этого явления — пыление при перегрузочном и перевозочном процессах угля, цемента, муки, зерна, фрезерного торфа и других грузов.

Пыль обладает повышенной способностью адсорбировать из окружающей среды газы, пары и радиоактивные вещества. Это особенно вредно при наличии в воздухе отравляющих веществ и повышенной радиации.

Сильное пыление грузов затрудняет работу людей, вызывает необходимость применения марлевых повязок, респираторов, противогазов. Органическая и металлическая пыль в определенной концентраций способна к воспламенению и взрыву род действием любого внешнего источника огня. Кроме того, распыление приводит к значительным (до 5—8%) потерям продукции и загрязнению окружающей среды.

Для предотвращения распыления грузов необходимо совершенствовать тару и упаковку, создавать специализированный подвижной состав и погрузочно-разгрузочные устройства, устанавливать фильтры в вентиляционных устройствах складов пылящих грузов, покрывать поверхности грузов пленками и т. д.

Абразивность— способность грузов истирать соприкасающиеся с ними поверхности подвижного состава, погрузочно-разгрузочных машин и сооружений. Абразивность зависит от твердости частиц груза, которая оценивается по шкале Мооса. Так, по этой шкале тальку соответствует твердость 1, алмазу—10. В зависимости от твердости частиц грузы бывают малоабразивные с твердостью до 2, 5; среднеабразивные— 2, 5—5; высокоабразивные—свыше 5. Высокой абразивностью обладают цемент, минерально-строительные материалы, апатиты, бокситы и т. д. При работе с абразивными грузами необходимо принимать меры к предотвращению пыления и попадания частиц продукта на трущиеся детали подвижного состава и погрузочно-разгрузочных устройств.

Слеживаемость — способность отдельных частиц груза сцепляться, прилипать к стенкам подвижного состава, бункеров, силосов и друг к другу и образовывать достаточно прочную монолитную массу. Слеживаемость характерна для многих насыпных и навалочных грузов.

Основными причинами слеживаемости являются: спрессовывание частиц груза под давлением верхних слоев; кристаллизация солей из растворов и переход соединений вещества из одного состояния в другое; химические реакции в массе продукта. Слеживаемости подвержены: руды различных наименований; рудные концентраты; уголь; минерально-строительные грузы; минеральные удобрения; различные соли; торф; сахар; цемент и т. д. При выполнении погрузочно-разгрузочных и складских операций со слежавшимися грузами необходимо восстановить их сыпучесть.

На степень слеживаемости оказывают влияние свойства и характеристики самого груза, режим хранения и местные климатические условия.

К свойствам и характеристикам груза в данном случае относятся: размеры, форма и особенности поверхности частиц вещества; характеристика его внутренней структуры, например волокнистость; однородность гранулометрического состава; наличие и свойства примесей; влажность и гигроскопичность продукта. Так, с увеличением размера частиц груза уменьшается число точек соприкосновения между частицами, а следовательно, снижается степень слеживания. При неоднородности гранулометрического состава мелкие частицы груза располагаются между крупными, число точек соприкосновения возрастает, повышается степень слеживания. Следовательно, для снижения степени слеживания необходимо стремиться к тому, чтобы в массе груза был однородный гранулометрический состав, а у его отдельных частиц была гладкая поверхность и близкая к шарообразной форма.

Способность груза к слеживаемости возрастает при наличии в его массе растворимых в бункера воде примесей. Если слежяваемость продукта обусловлена давлением его верхних слоев, степень слеживаемости возрастает с ростом влажности грузов. В хорошо растворимых грузах повышение влажности приводит к образованию насыщенного раствора, при высыхании которого образуется прочная корка. В некоторых грузах влага стимулирует химические процессы, способствующие слеживаемости продукта. Сильному слеживанию подвержены все гигроскопичные растворимые в воде грузы.

Прочность и степень слеживания продукта находится в прямой зависимости от времени хранения или перевозки и высоты штабелей груза. Особенно заметно с ростом высоты штабелей возрастает степень слеживаемости малогигроскопичных грузов. Быстрота слеживания продукта зависит от его температуры. При резких сменах температуры и влажности окружающей среды слеживаемость груза усиливается.

Для предотвращения или замедления процесса слеживания грузы хранят в уменьшающих поглощение влаги условиях; гигроскопичные вещества упаковывают во влагонепроницаемую тару; поверхности продукции покрывают брезентом и т. д.

Сводообразование — процесс образования свода над выпускным отверстием бункера, силоса, подвижного состава, характерный для насыпных и навалочных грузов. Образование свода происходит в результате зацепления движущихся частиц груза за частицы, находящиеся в состоянии покоя (рис.2).

Вязкость — свойство частиц жидкости сопротивляться перемещению относительно друг друга под действием внешних сил. Вязкость характеризует внутреннее трение между частицами и объясняется силами молекулярного сцепления. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.

Динамическая вязкость , определяет коэффициент внутреннего трения. Сила внутреннего трения F между двумя слоями жидкости

где S— площадь слоя жидкости, м²;

dv/dx — градиент скорости движения слоев жидкости в направлении х, перпендикулярном направлению движения, 1/с.

Рис. 2. Свод груза над отверстием бункера.

Кинематическая вязкость v определяется отношением динамической вязкости жидкости к ее плотности:

где р — плотность жидкости, кг/м³.

На практике для оценки текучести жидкостей чаще используется понятие условной вязкости жидкостей. Условная вязкость жидкостей измеряется в градусах Энглера, которые определяют отношение времени истечения 200 см³ продукта при температуре измерения к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20 °С. С понижением температуры вязкость продукта постепенно возрастает до полного застывания. При достижении температуры застывания уровень жидкости в пробирке, наклоненной к горизонту на 45°, остается неподвижным в течение 1 мин. Температура застывания жидкостей зависит от их химического состава.

Повышенная вязкость наливных грузов вызывает снижение скорости их перекачки и увеличивает потери продукта в результате налипания его частиц на внутренние поверхности кузовов подвижного состава.

Гигроскопичность — способность грузов легко поглощать влагу воздуха, объясняется различными причинами. Так, карбид кальция, негашеная известь поглощают влагу вследствие своей химической активности. Гигроскопичность соли и сахара объясняется их сильной растворимостью в воде. Хлопок, шерсть, зерно поглощают влагу вследствие сгущения паров воды (адсорбации) на больших внутренних поверхностях груза.

Интенсивность поглощения влаги грузами возрастает с повышением температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также прямо зависит от площади поверхности груза, соприкасающейся с воздухом, от пористости и скважистости вещества.

Влажность определяет процентное содержание влаги в массе груза. Влага может содержаться в массе груза в свободном и связанном состояниях. Различают абсолютную и относительную влажность груза.

Относительной влажностью W называется отношение массы жидкости q_мк массе влажного груза q_гр%:

где —масса сухого груза, т.

Абсолютная влажность W представляет собой отношение массы жидкости к массе сухого груза, %:

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒