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筒仓技术
在设计系统时,筒仓、进料斗和其他散装物料容器往往不是重点,因为它们通常对改善或生产产品的价值创造贡献不大。另一方面,如果设计不当,它们可能会对工厂产量或产品质量产生负面影响。然而,许多散装物料容器在建造时并没有考虑到要储存的散装物料的特性。这就导致了众所周知的影响,例如流动问题,其通常可以通过料斗上的锤击痕迹来识别。在小规模处理散装物料(如配料)时也会出现类似问题。因此,设计筒仓/料斗/排料溜槽的目的是使散装物料在流动时不会出现问题。要做到这一点,必须在对散装物料进行剪切分析的基础上进行设计。这意味着可以避免或减少七种筒仓问题: 搭桥, 芯流, 竖井形成, 喷射, 离析, 单侧卸料/凹坑/屈曲 和 振动(筒仓震动、筒仓鸣笛). 解决问题的方法就是:质量流. 正确的工艺工程筒仓设计的基础是对 流动剖面 的了解.
如果您的筒仓存在上述问题,或希望在设计前从工艺工程角度正确设计筒仓,请联系我们。我们将助您成功。
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搭桥
搭桥是芯流和质量流的一个问题。其会在卸料口处形成一个稳定的拱形,从而使散装物料的流动停止。
对于细粒和粘性散装物料,搭桥的原因是基于单个颗粒之间粘附力的抗压强度(散装物料强度)。在这种情况下,也可以通过足够大的卸料口来避免搭桥,卸料口的计算以剪切试验为基础。
在此基础上确定临界直径,设计直径不得小于临界直径。
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如果您遇到搭桥问题,请联系我们。
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芯流
如果料斗壁不够陡峭或光滑,就会出现芯流。在这种情况下,装满料的筒仓中的散装物料无法直接沿着料斗壁下滑。这样就会形成死区,散装物料只能在从出料口向上延伸的流动区内向下运动。
如果筒仓作为缓冲器运行,散装物料会在死区停留很长时间,并可能改变其性质(例如变质)。
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根据剪切试验正确确定筒仓的尺寸,可以避免芯流。
如果您遇到芯流问题,请联系我们。
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竖井形成
竖井形成是芯流的结果。由于芯流,散装物料会在死区固结,以至于仅靠重力无法流出。这可以通过从出口处向上延伸的空 "井道 "来识别。
在芯流筒仓中,散装物料只在出料口上方垂直流出,从而形成一个稳定的竖井。剩余在死区的散装物料由于抗压强度而留在筒仓内,并形成井壁。如果散装物料随着时间的推移趋于凝固,它就会在长期没有散装物料流动的死区越来越多地凝固,从而增加形成竖井的风险。
在极端情况下,散装物料只能通过极高的费用(人工开采)才能重新移动。竖井的形成和搭桥一样,可以通过足够大的卸料口来避免,卸料口的计算可以在剪切试验的基础上进行。
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如果您遇到竖井形成问题,请联系我们。
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喷射
喷射通常是散装物料脱气不充分造成的,因此与停留时间太短有关。但是,如果在装填过程中卸料,并且填充的散装物料在短时间内通过竖井到达卸料口,那么新填充的散装物料的停留时间可能会非常短,尤其是在芯流筒仓中。容易与空气流化的散装物料(如面粉、细石灰)没有时间脱气,因此会像液体一样不受控制地从出料口喷出。
这会导致环境中的粉尘量增加,甚至淹没卸料装置。
另一方面,在相同填充量和相同质量流量的情况下,质量流的停留时间较长。
喷射也是塌桥的后果之一。下落的散装物料落向出口时,会压缩周围的气体空间。气体(通常为空气)与散装物料充分混合并流化。对于不同类型的散装物料(例如氧化铝,d50:约 80 µm),这种流化作用可以在关闭的闸阀条件下持续进行,达到理想的流化程度。
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喷射的其他原因包括:
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筒仓的高卸料率
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通风系统
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压缩空气炮
如果您遇到散装物料喷射问题,请联系我们。
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离析
在向筒仓填充物料时,必须始终注意物料在筒仓横截面上的离析。在中心充填的情况下,较小的颗粒通常位于筒仓轴线上,而较大的颗粒则位于筒仓边缘。
如果筒仓中存在芯流,则来自中心的物料(细粒)将首先流出,而来自边缘的较粗物料将随后流出。
这就会导致出口处的散装物料流随时间产生离析,不仅会降低小型容器的灌装质量,还会使后续工序无法稳定运行。
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如果颗粒在粒度、形状或密度方面存在差异,粉末和散装物料往往会发生离析。
在许多情况下,您希望防止或至少限制偏析,因为后续工序要求散装物料保持成分恒定。
例如,在销售包装中,产品需要以相同成分的定量进行灌装;或者对于某些工序(如粉碎、焚烧等),只有当产品的成分保持稳定时,这些工序才能稳定运行。离析还会导致体积密度波动,从而降低体积计量的准确性。
如果您遇到离析问题,请联系我们。
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单侧卸料
设计不合理的卸料装置会导致散装物料的单侧卸料,从而造成芯流。散装物料的单侧流动会对筒仓壁产生不利的非对称荷载
流动区域的法向壁应力明显低于其余区域。相比之下,流动区附近的应力更大一些。
流动区区域的筒仓壁变平(曲率半径变大),
而流动区附近的筒仓壁弯曲得更厉害,
同时筒仓壁(相对于垂直方向)的弯矩也不同。
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造成偏心排空的原因可能是:
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具有不对称流动区的芯流筒仓,例如,出料口不居中或料斗不对称
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筒仓有多个出料口,但并非所有出料口都处于工作状态
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卸料门没有完全打开
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带有单侧卸料装置的筒仓
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如果您遇到屈曲、凹坑、单侧卸料等问题,请联系我们。
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震动
散装物料在筒仓中流动时会产生振动和自激振荡。散装物料引起的振动频率可能大于 1 赫兹,有时甚至大于 20 赫兹,但通常以小振幅为主。
如果产生了可听到的振动,则被称为 "筒仓鸣笛",因为其噪音可与货车的喇叭声相较。
不过,也可能出现几秒到几小时的不规则连续振动,这被称为 "筒仓晃动 "或 "撞击"。
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筒仓震动和鸣笛通常不仅会对环境造成负面影响,也会给操作人员带来不适,并且可能对筒仓结构的荷载产生不利影响。
筒仓震动和筒仓鸣笛的原因是散装物料的突然流动和减速。
如果您遇到振动问题,请联系我们。
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解决方法:质量流
前几节介绍了在筒仓中储存散装物料时经常出现的问题。
其中显示的大多数问题都与芯流有关。因此,只要在设计时考虑到质量流,就可以避免许多问题:
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竖井是固结死区,因此只能在芯流情况下形成。
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质量流筒仓中的停留时间分布较窄("先进先出"),因此可以避免芯流过程中出现的散装物料停留时间过长和未知的不利情况。
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喷射通常是散装物料脱气不充分的结果,因此与停留时间过短有关。但是,如果在装填过程中卸料,且装填的散装物料在短时间内通过死区到达卸料口,则新装填的散装物料的停留时间可以很短,尤其是在芯流筒仓中。而采用质量流时,在填充量和质量流量相同的情况下,停留时间较长。
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在芯流情况下,填充过程中在筒仓横截面上发生的离析对随时间排出的散装物料的成分有很大影响。另一方面,在质量流的情况下,料斗中通常会进行充分的再混合。
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对于细粒和粘性散装物料,搭桥的原因是基于单个颗粒之间粘附力的抗压强度(散装物料强度).
在这种情况下,也可以通过足够大的卸料口来避免搭桥。这也可以通过剪切试验进行评估。
如果您的筒仓有问题,请联系我们。
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流动剖面:质量流和芯流
当散装物料流出筒仓时,可区分质量流和芯流。在质量流中,当散装物料排出时,整个筒仓内的物料都在运动。
只有当料斗壁足够陡峭和/或光滑时,才可能出现质量流。反之,如果料斗壁太平或太粗糙,则会出现芯流。在芯流的情况下,最初只有出料口上方区域的散装物料在运动。
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筒仓边缘区域的料斗壁形成的 "死区 "中的散装物料只有在筒仓完全清空时才会排出。死区可以达到散装物料的表面,从而在那里形成一个流动漏斗,从上面可以清楚地看到芯流。不过,也有可能死区只出现在筒仓的下部区域,因此无法通过观察散装物料的表面来推断流动剖面。
此外,死区也可能是不对称形成的,这对筒仓壁的荷载有不利影响。
如果您的筒仓有问题,请联系我们。