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粉體設(shè)備中料斗設(shè)計數(shù)據(jù)的分析和確定
在粉體設(shè)備行業(yè)中，顆粒物料處理設(shè)備的設(shè)計過程中忽略物料的特性或是料性數(shù)據(jù)掌握得不夠準(zhǔn)確， 都將導(dǎo)致設(shè)備在實際運行中出現(xiàn)各種各樣的故障， 影響企業(yè)的正常生產(chǎn)活動。在設(shè)計時， 充分考慮到設(shè)備將來的運行工況，并對物料的料性進行測試， 為優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù).
粉體內(nèi)任一點的莫爾應(yīng)力圓在IYF的下方時，粉體將處于靜止?fàn)顟B(tài)；粉體內(nèi)某一點的莫爾應(yīng)力圓與IYF相切時，粉體處于臨界流動或流動狀態(tài)
把莫爾應(yīng)力圓與庫侖抗剪強度線相切時的應(yīng)力狀態(tài)，破壞狀態(tài)—稱為莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則，它是目前判別粉體(粉體單元)所處狀態(tài)的常用或基本的準(zhǔn)則。
根據(jù)這一準(zhǔn)則，當(dāng)粉體處于極限平衡狀態(tài)即應(yīng)理解為破壞狀態(tài)，此時的莫爾應(yīng)力圓即稱為極限應(yīng)力圓或破壞應(yīng)力圓，相應(yīng)的一對平面即稱為剪切破壞面（簡稱剪破面）。
對于非粘性粉體 τ=σtgφi 對于粘性粉體 τ= c +σtgφi
Molerus Ⅰ類粉體：初始抗剪強度為零的粉體
Molerus Ⅱ類粉體：初始抗剪強度不為零，但與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)的粉體
Molerus Ⅲ類粉體：初始抗剪強度不為零，且與預(yù)壓縮應(yīng)力有關(guān)的粉體，內(nèi)摩擦角也與預(yù)應(yīng)力有關(guān)
7.3. 粉體的屈服軌跡YL
7.4.料斗半頂角
料倉流型設(shè)計, 就是根據(jù)倉存物料的特性(有效內(nèi)摩擦角Φi和壁面摩擦角φw) , 確定出一個料斗半頂角θ) ，確定一個合適的料斗半頂角θ,目的是為了適應(yīng)所選擇的流型。料倉下料不暢,關(guān)鍵是傾斜角小于物料安息角所致。整體流倉必須保證料倉各個部位的傾斜角大于物料的安息角。形成整體流的必要條件是料斗半頂角θ要小于θmax
7.5. 卸料口徑
正確選擇卸料口徑是防止料倉中產(chǎn)生結(jié)拱現(xiàn)象的基本方法，設(shè)計料倉時應(yīng)仔細考慮。影響卸料口徑的主要因素有：物料的流動性、物料粒度和均勻性，以及要求的卸料速度等。
對于整體流料倉, 卸料口尺寸太小, 將會形成料拱(或稱架橋) 。設(shè)計計算時, 用一定性尺寸B來描述卸料口的大小。對于圓形卸料口, B 等于卸料口直徑; 對于方形卸料口, B 為對角線長度; 對于縫形卸料口, B 為縫寬( L≥3 B , L 為縫長)。
7.6. 機械拱和粘性拱
對于平均直徑較大( > 3000μm) 的顆粒體, 易形成機械拱
對于平均直徑較小的粉體物料, 不產(chǎn)生粘性拱的小卸料口尺寸
對于圓形和方形卸料口, i = 1 ; 對于縫形卸料口( L ≥3B) , i = 0
a．料倉下部的錐面傾角對物料在倉內(nèi)的流動有重大影響；
b．至少要等于物料的休止角，必須大于物料與倉壁的摩擦角，否則，物料就不能全部從倉內(nèi)流出；
c．一般錐面傾角要比摩擦角大5 °～10°，比儲存物料的自然休止角約大10°～15°。對于整體流的料倉，錐面傾角一般取 55°～75°?？紤]到較大的傾角會使建筑高度增加，對于直徑大于6m的料庫，宜采用2～4個卸料口。
d．減小粉體的壁摩擦角及料倉錐形部分的傾斜角，可以使料倉內(nèi)的粉粒體呈整體流；反之，成漏斗流。
6).屈服軌跡－失效時剪切應(yīng)力與正應(yīng)力的關(guān)系曲線。屈服軌跡(YL)有時被稱為瞬時屈服軌跡來區(qū)分于時間屈服軌跡。
屈服軌跡由粉體的剪切試驗確定：一組粉體樣品在同樣的垂直應(yīng)力條件下密實，然后在不同的垂直壓力下，對每一個粉體樣品進行剪切破壞試驗。在這種特殊的密實狀態(tài)中，得到的粉體破壞包絡(luò)線稱為該粉體的屈服軌跡。
10).流動函數(shù)FF－特定散裝固體的無側(cè)限屈服強度和主要固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系曲線。
有時也稱做開裂函數(shù)，是由Jenike提出的，用來表示松散顆粒粉體的流動性能。
松散顆粒粉體的流動取決于由密實而形成的強度。
當(dāng)fc=0時，F(xiàn)F=¥，即粉體*自由流動
流動性的標(biāo)準(zhǔn)分級如下：
FF <1 不流動，凝結(jié)
1< FF <2 很粘結(jié)，附著性強，流不動
2< FF <4 粘結(jié)，有附著性
4< FF <10 容易流動
10< FF 自由流動
影響粉體流動性的因素
11).料斗－料倉結(jié)構(gòu)的融合部分。
23）.壁屈服軌跡WYL－壁剪切應(yīng)力與壁正應(yīng)力的關(guān)系曲線。壁摩擦角由壁屈服軌跡獲得，為壁剪切應(yīng)力與壁正應(yīng)力比率的反正切。
7.7.料倉中大主應(yīng)力σ1
大主應(yīng)力σ1。該應(yīng)力與料倉中的料位高度H 有關(guān), 在筒倉部分, σ1 隨料深按指數(shù)規(guī)律增加; 在筒倉與料斗的相接處, σ1 達大; 在料斗部分, σ1 線性遞減, 至料斗頂角處, σ1 降至零。σc 隨σ1 的增加而增加, σc 在h = 0 和h =H 處并不等于零, 這是由粉體的粘性所致。粉體物料的開放屈服強度σc , 可由試驗確定料拱腳處的支承反作用主應(yīng)力σ, 簡稱反作用主應(yīng)力, 又稱破拱主應(yīng)力。它主要取決于料斗半頂角和料拱跨度W 等。由
于σ正比于料拱跨度W , 故在筒倉部分σ為一常數(shù), 在料斗部分σ線性減至零。
7.8. 粉體物料的臨界開放屈服強度
指的是相應(yīng)于兩條曲線σ= f (σ1 ) 與σc = F (σ1 ) 的交點的開放屈服強度。
7.9. 粉體在料倉中的流動模式
倉中物料呈現(xiàn)的流動模式是理解作用于物料或料倉上各種力的基礎(chǔ)。
倉壁壓力不僅取決于顆粒料沿倉壁滑動引起的摩擦力，而且還取決于加料和卸料過程中形成的流動模式。
漏斗流模式：在平底或帶料斗的料倉中，由于料斗的斜度太小或斗壁太粗糙，顆粒料難以沿斗壁滑動，顆粒料是通過不流動料堆中的通道到達出口的。這種通道常常是圓錐形的，下部的直徑近似等于出口有效面積的大直徑。這種流動模式也稱為“核心流動”
式中，rB-物料容積密度，B-卸料口寬度，q-料斗半頂角， m為料斗形狀系數(shù)，軸線對稱的圓錐形料斗，m=1;平面對稱的楔形料斗，m=0
7.11流動因子ff：
用來描述流動通道或料斗的流動性。
式中，S（q）為應(yīng)力函數(shù)，對于各種數(shù)值不同的有效內(nèi)摩擦角、壁面摩擦角和料斗半頂角q，Jenike已經(jīng)算出了它們的流動因素
流動函數(shù)FF和流動因素ff見上圖。當(dāng)密實主應(yīng)力s1大于臨界密實主應(yīng)力，位于fc線之上的s1線部分滿足流動判據(jù)，處于料拱上的應(yīng)力s1超過料拱強度fc, 則發(fā)生流動。 s1小于臨界密實主應(yīng)力時，應(yīng)力不足以引起破壞，將發(fā)生起拱。
式中ρB—物料容積密度； B—卸料口寬度 H(θ)—料斗半頂角的函數(shù)
①作剪切測定，在s-t坐標(biāo)上畫出屈服軌跡，求有效內(nèi)摩擦角d 、開放屈服強度fC、壁摩擦角fr；
②在流動型式判斷圖上的整體流區(qū)域中選擇料斗半頂角q，并確定料斗的流動因數(shù)ff；
③從相應(yīng)的摩爾圓上確定fC及s1值，做出流動函數(shù)FF曲線,并在同一座標(biāo)中畫出ff；
④算出小卸料口徑。
7.12.顆粒儲存和流動時的偏析
設(shè)備的設(shè)計
顆粒物料處理設(shè)備的設(shè)計過程中忽略物料的特性或是料性數(shù)據(jù)掌握得不夠準(zhǔn)確， 都將導(dǎo)致設(shè)備在實際運行中出現(xiàn)各種各樣的故障， 影響企業(yè)的正常生產(chǎn)活動。在設(shè)計時， 充分考慮到設(shè)備將來的運行工況，并對物料的料性進行測試， 為優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)， 這些只需很少花費的前期工作可大大地降低設(shè)備故障給企業(yè)造成的經(jīng)濟損失。料性測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、 一致性很大程度上依賴于操作者的實驗水平和測試經(jīng)驗。因此， 需要制定詳細的測試操作規(guī)范，既可以共享測試經(jīng)驗、 提高整體測試水平，又能降低人為因素的影響， 提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。
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