Способ определения диаметра сферы, эквивалентной диаметру зерен сыпучего материала

 

Использование: относится к испытанию и определению свойств материалов и может использоваться в технологии композиционных материалов Сущность изобретения: проводят ситовой анализ сыпучего материала с выделением монодисперсных фракций. Определяют насыпную плотность каждой фракции. Находят отношение плотности материала к насыпной плотности каждой фракции Диаметр сферы, эквивалентной диаметру зерен сыпучего материала, рассчитывают по формуле.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и тоаарным знакам (21) 5005715/33 (22) 22,10.91 (46) 15.11,93 Бюл. Иа 41-42 (76) Голубев Апександр Иванович (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАМЕТРА

СФЕРЫ, ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДИАМЕТРУ ЗЕРЕН

СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: относится к испытанию и определению свойств материалов и может использо(19) RRU U(11) 2003100 С1 (51) 5 G 0.1 Х ЗЗ 38 ваться в технологии композиционных материалов.

Сущность изобретения: проводят ситовой анализ сыпучего материала с выделением моноднсперсных фракций Определяют насыпную плотность каждой фракции. Находят отношение плотности материала к насыпной плотности каждой фракции Диаметр сферы, эквивалентной диаметру зерен сыпучего материала, рассчитывают по формуле.

2003100

Изобретение относится к испытанию и определению свойств материалов и может быть использовано в технологии композиционных материалов.

Понятие и основные методы.определения диаметра эквивалентной сферы (ДЭС) описаны в работе, способ определения ДЭС расчетным путем приводится в работе.

Однако в известном способе определения ДЭС требуется уточнение формы частиц измельченного материала, включающего проведение микроскопических наблюдений и измерений, на что затрачивается. много времени, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения ДЭС с использованием метода седиментации частиц в жидкой среде, сущность которого заключается в том, что навеска испытуемого сыпучего материала вводится в жидкость с измеренной вязкостью сс и плотностью p® . скорость осаждения частиц с известной плотностью измеряется по измененисо веса (массы) осадка во времени, а величина скорости v осаждения частиц рассчитывается по формуле Стокса

g сс/ из которой можно расчетным путем получить величину ДЭС частиц сыпучего материала, где 2r — диаметр эквивалентной сферы; р, — плотность испытуемого сыпучего материала.

Известный способ используется преимущественно дпя испытания систем, со. стоящих из высокодисперсных частиц размером менее 10 мкм, Однако этот способ требует наличия уникального стационарного лабораторного оборудования, измерительных устройств, определения множества физических величины, больших трудозатрат и времени на проведение испытаний. Кроме того. по мере увеличения разслеров зерен испытуемого материала снижается точность измерения физических параметров, что в конечном итоге приводит к большим ошибкам в результатах испытаний, Цель иэобретения — повышение точности определения величины диаслетра . эквивалентной сферы зерен сыпучего материала, снижение трудозатрат и времени на проведение испытаний.

Это достигается тем, что проводят ситовой.анализ сыпучего материала с выделением монодисперсных фракций, определяют насыпную. плотность каждой фракции; размеры зерен которой адекватны размерам ячеек соответствующего сита, определяют отношение плотности материала к насыпной плотности каждой фракции, а диаметр б эквивалентной сферы их зерен определяют по формуле р/у = — = 1,790

2,603

1 454

Определяют отношение плотности мела к его насыпной плотности

p/> = — = 1,521.

2,705

1.779

Определяют диаметр эквивалентной сферы зерен кварцевого песка, полевого шпата и мела, прошедших через ячейки сита размером 1,25 мм.

Для кварцевого песка

d- .,—,м, ЧГ у

10 где D — размер зерен монодисперсных фракций, проходящих через сито с размерами ячеек, равными D, м; р — плотность измельчаемого материала, кг/мз:

15 у — насыпная плотность монодисперс. ных фракций, размеры зерен. которых адекватны размерам ячеек соответствующего сита, кгlмз.

Пример 1. Для определения диаметра

20 эквивалентной сферы зерен сыпучего материала использованы три минерала (кварцевый песок, мел и полевой шлат), подвергнутые измельчению в лабораторной шаровой мельнице. Гранулометрический состав указанных измельченных материалов определяют по ГОСТУ 18318-73 с использованием набора сит по ГОСТУ 3584-73, Определение плотности и насыпной плотнОсти измельченных минералов производят

30 по ГОСТУ 8735-65, Выделяют фракцию каждого минерала с размерами зерен 1,25 мм. Результаты испытаний: плотность мела — 2,705 г/см; насыпз, ная плотность мела фракции с размерами.

35 зерен 1,25 мм — 1,779 г/см; плотность квар3, цевого песка — 2,640 г/см; насыпная плотность кварцевого песка фракции с размерами зерен 1,25 мм — 1.340 г/смз; насыпная плотность полевого шпата фракции

40 с размерами зерен l,25 мм — 1.454 г/см, плотность полевого шпата - 2,603 г/см .

3 . Определяют отношение плотности кварцевого песка к его насыпной плотности

45 р/у = — =- 1,970.

2,640

1,340

Определяют отношение плотности nonee0ro шпата к его насыпной плотности

2003100

25

Размер ячеек сита. мм

К0>447><4<< ент формы частиц D/d

Разность между размром частиц и величиной ДЭ С

D-d мм

Плотность минерала. г/см

Насыпная плотность монодисперс ных фракий, г/см

Величина

ДЭС, полученная методом расчета, мм

Минерал

1.087

1.779

2.705

Мел

Полевой шпат

Кварцевый песок

Мел

Полевой шпат

Кварцевый песок

1,25

0,163

1,15

1.454

2.603

1.030

1,25

1,21

0.220

2.640

2,705

1.340

0,818

1,25

0,14

0,997

0,094

0,253

0.046

t.25

1,49

0.054

2,603

0.637

0,14

0,086

1,63

0.14

2,640

0,055

0,603

1,65

0,085

d - = 0.997 мм.

1,25 1.970

Для полевого шпата

d --, = 1.030 мм.

1.25

" 1.790

Для мела

d = = 1,087 мм.

1,25

1/1,521

Пример 2. Фракция тех же минералов с размерами частиц 0,14 мм показали следующие результаты: насыпная плотность мела — 0,818 г/см, полевого шпата — 0,637 г/см, з з кварцевого песка — 0,603 гlсм, з

Диаметр эквивалентной сферы частиц мела б = =0,094 мм;

0,14 / 2.705

0.818 частиц полевого шпата

d =, =0,086 мм;

0,14

v 2.600

0.637 частиц кварцевого песка

d = 0 085 мм.

0,14 /2.еаО 30

0,603

Результаты измерений и расчетов (примеры 1 и 2) сведены в таблицу.

Сопоставление полученных результа- 35 тов (примеры 1 и 2) показывает, что по мере измельчения материала усиливается влияwe формы зерен (частиц) на обьемную массу сыпучего материала, а среди испытанных минералов степень неправильности формы 40 более всего выражена у кварцевого песка (коэффициент формы для частиц размером

1.25 мм — 1,25, а для частиц размером 0,14 м69- 1,65).

Применение предлагаемого способа обеспечивает сокращение времени и трудозатрат на проведение испытания сыпучего материала за счет уменьшения числа выполняемых операций, количества определяемых и измеряемых величин, исключения измерений, осуществляемых во времени (седиментация частиц в вязкой жидкой среде — процесс длительный), повышение точности определения диаметра эквивалентной сферы в области крупнозернистых фракций, Величина диаметра эквивалент ой сферы широко используется для определения эффективной поверхности зерен, в процессах сушки материалов. адсорбции, при проектировании составов сложных сыпучих смесей и «омпоэиционных материалов.

Предлагаемый способ основан на простых методах измерений физических величин и беэ капитальных затрат готов к промышленному использованию в народном хозяйстве. (56) Ермилов П.И, и Индейкин Е.А, Физическая химия пигментов и пигментированных материалов, ч.1. Ярославль: ЯПИ, 1976, с.6-8, Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособио, пер. с англ. Под ред. Бвбаовского П.Г. М.:

Химия, 1981, с.736, Нью-Йорк: Вон Ностранд Рейнолдс, 1978, с,26-27.

Беленький E.Ô. и Рискин И.В. Химия и технология пигментов, иэд, 4-е, Л.: Химия, 1974. с. 65 — 66.

2003100

° 7

Составитель А,Голубев

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор Т,Горячева

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Заказ 3231

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАМЕТРА

СФЕР61, ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДИАМЕТРУ

ЗЕРЕН С6ЮУЧЕГО МАТЕРИАЛА, включающий ситовой анализ. определение плотности сыпучего материала и расчет диаметра сферы, эквивалентной диаметру зерен сыпучего материала, отличающийся тем, что выделяют монодисперсные фракции, сыпучего материала, определяют насыпную плотность каждой фракции. размеры зерен которой адекватны размерам ячеек соответствующего сита, находят отношение плотности сыпучего материала к насыпной плотности каждой фракции, а диаметр d сферы, эквивалентной диаметру зерен сыпучего материала, рассчитывают по формуле

d . с где 0 - диаметр зерен монодисперсных

10 Фракций. и: р - плотность сыпучего материала, кг/м;

y - насыпная плотность монодисперсных фракций, кг/м,