Слеживаемость зерновых материалов и разгрузка глубоких сельскохозяйственных емкостей

• Автор: Гордеева, Анастасия Борисовна
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Введение
1.1. Анализ работ по исследованиям движения сыпучих материалов в бункерах и распределению сил, действующих на их стенки.
1.2. Краткий анализ работ по исследованиям слеживаемости зерновых материалов в емкостях сельскохозяйственного назначения.
2. Исходные предпосылки и допущения при исследовании свойств и движения связанных зерновых материалов

2.1. Допущения о форме бункера. Размеры и объем бункеров.

2.2. Материалы для изготовления бункеров. Гидрофобные и гидрофильные покрытия.

2.3. Виды истечения зерновых материалов из бункеров

2.4. Модели зерновых материалов. Их достоинства и недостатки.

2.4.1. Модель сплошной среды.

2.4.2. Модель профессора Л.В.Гячева

2.4.3. Модель профессора В.А.Богомягких, модель влажного зернового материала.

3.Факторы, способствующие слеживаемости зерновых материалов
3.1. Трение зерен между собой и стенками емкости.
3.1.1. Трение при кондиционной и меньше влажности зерна
3.1.2. Трение при повышенной влажности. Граничное трение и его переход в жидкостное
3.2.Силы сцепления в зерновых материалах.
3.2.1. Адгезионные силы
3.2.2. Аутогезионные силы
3.3. Существующие методы борьбы со слеживаемостью
3.3.1. Хранение зерна в сухом состоянии
3.3.2. Хранение зерна в охлажденном состоянии.
3.3.3. Хранение зерна в бескислородной среде
3.3.4. Активное вентилирование
4. Модель зернового материала, предложенная для исследования
сл еживаемости.
4.1. Взаимосвязь между внутренними и внешними силами в зерновых материалах, имеющих повышенную и избыточную влажность.
4.2. Коэффициенты сопротивления.
4.2.1. Коэффициент сопротивления, вызванный силами сухого трения зерен между собой и стенками бункера
4.2.2. Коэффициенты сопротивления, вызванные силами жидкостного
4.2.3. Коэффициенты сопротивления, вызванные силами аутогезии и адгезии
5. Дифференциальное уравнение движения элементарного слоя влажного зерна в трубах переменного сечения
5.1. Дифференциальное уравнение движения элементарного слоя влажного зерна в бункере произвольной формы
5.2. Дифференциальное уравнение движения элементарного слоя влажного зерна в пирамидальном бункере.
5.3. Дифференциальное уравнение движения элементарного слоя влажного зерна в щелевом бункере
6. Решение дифференциальных уравнений для труб переменного сечения
6.1. Расход и скорость движения влажного зерна в пирамидальном бункере
6.2. Расход и скорость движения влажного зерна в щелевом бункере.
7.Условия слеживаемости зернового материала в емкостях
различных форм
7.1.Слеживаемость зернового материала в пирамидальном бункере
7.2.Условие слеживаемости зернового материала в щелевом бункере
8.Экспериментальное и теоретическое исследование влияния сил
сцепления на процесс слеживания влажного зернового материала
8.1.Экспериментальное исследование сил аутогезии в зерновом материале кондиционной и повышенной влажности.
8.2. Оценка влияния сил адгезии и аутогезии на движение зернового материала в бункерах различных форм. Случай пирамидальной укладки.
8.3. Оценка влияния сил жидкостного трения зерен между собой и стенками бункера на движение зернового материала в бункерах различных форм. Случай пирамидальной укладки
9. Экспериментальное исследование истечения влажного зернового
материала из бункера.
9.1. Экспериментальное исследование истечения влажного зернового материала из модельного бункера осесимметричной формы.
Теоретический расчет расхода из модельного бункера пирамидальной формы
9.2. Расход зернового материала из реального бункера. Формулы расчета расхода зернового материала из глубоких бункеров сельскохозяйственного назначения по экспериментальным данным для модельных бункеров
Выводы.
Приложение.
Литература


Симпсон и другие исследователи, но их исследования давали лишь качественное совпадение с экспериментом. Интересными являются работы Г. А. Гениева ,, в которых автор, пользуясь методами динамики сплошной среды составил дифференциальное уравнение движения сыпучего материала в бункере и решил уравнение с учетом сжимаемости среды, полагая, что плотность сыпучего материала является функцией давления в среде. Далее автор предполагает, что коэффициенты внутреннего и внешнего трения зависят от давления в среде. Однако известно, что коэффициенты трения зависят от природы и состояния взаимодействующих поверхностей и с изменением давления не должны меняться. Значение коэффициента сухого трения не зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Так как давление в разных сечениях сыпучего материала различно, то должны быть разными и коэффициенты трения, что должно приводить к зависимости скорости истечения и расхода от высоты засыпки. Дальнейшим развитием идеи Г. Гениева занимался С. С. Григорян . Исследованием влияния угла наклона стенок бункера к вертикали на расход и скорость истечения сыпучего материала занимался Ф. Е. Кенеман . В своих работах автор анализирует опытные данные по переходу сыпучей среды от нормального к гидравлическому виду истечения при одинаковой площади выпускного отверстия. Опыты показали, что для сухого песка расход и скорость при нормальном истечении больше чем при гидравлическом. Автор объясняет опыты более частым формированием сводов при гидравлическом истечении по сравнении с нормальным. Практикой эксплуатации бункеров за рубежом установлено, что основное влияние на их функционирование оказывает форма нижней части. Так по данным А. Дженике ,, при проектировании бункеров для плохо сыпучих материалов немецкие инженеры полагают, что одна из стенок должна быть вертикальной, а остальные должны составлять с вертикалью углы от до градусов. Кроме того, противоположные стенки должны иметь различные углы наклона. По данным японских инженеров эффективными в эксплуатации являются бункеры с криволинейными стенками. Непрерывное уменьшение угла наклона у выпускной части бункера снижает давление сыпучего материала, что приводит к уменьшению сил внешнего и внутреннего трения. О. Ричмондом рекомендуется применять бункеры, кривая продольного сечения которого имеет полулогарифмический вид. Автор в работе приводит методику расчета подобных бункеров с учетом некоторых свойств зернистых материалов. Определению оптимальной формы суживающейся части бункера посвящены также работы ,,,, и др. Опыт эксплуатации бункеров с криволинейными стенками показал высокую надежность в эксплуатации, однако сложность изготовления и, как следствие, дороговизна препятствует их повсеместному использованию. Большой вклад в развитие механики сыпучей среды внс Л. В. Гячев. Для исследования движения зерновых материалов в трубах и бункерах он впервые предложил комбинированную модель зернового материала, в которой учитываются е дискретные и сплошные свойства. В работах , автор, используя модели сплошной и дискретной сред, составляет дифференциальное уравнение движения элементарного объема зернового материала. Решение этого уравнения для бункеров различных форм позволило найти теоретические закономерности истечения и установить законы распределения давлений при движении и покое сыпучей среды. Таким образом, одним дифференциальным уравнением решаются две задачи. В прямой по известным законам истечения определяются силы, действующие на сыпучий материал, в обратной по заданным силам определяются законы движения зернового материала. В уравнение движения вошли такие физикомеханические свойства сыпучей среды как размеры частиц, угол укладки, коэффициенты трения и др. Это позволило автору исследовать влияние этих свойств на закономерности движения и на распределение даачений при движении и покое зернового материала. Исследуя законы истечения, Л. В. Гячев теоретически установил уравнение кривой продольного сечения суживающейся части бункера, имеющего наибольшую пропускную способность.