1.1.3 Виброкипящий слой. Собственные колебания свободно насыпанного слоя
При изучении гидродинамики вибрируемого слоя концентрата экспериментально обнаружено неизвестное ранее явление возникновения упругих свойств у свободно насыпанного слоя мелкодисперсного материала. Обусловленные этими свойствами собственные колебания слоя возникают при кратковременном вертикальном динамическом воздействии на слой и характеризуются частотой fc и декрементом затухания ϑc.
Для их определения разработана методика, заключающаяся в получении и обработке осциллограмм скорости собственных колебаний слоя.
Установка для получения осциллограмм включала прозрачный цилиндр (что позволяло определять высоту слоя между ударами), датчик – шарик на штоке и преобразователь колебаний датчика, который изготовлен на основе сейсмоприемника, расположенного вне слоя. Электрический сигнал подавали на прибор Н-327/1. Цилиндр герметизировали и, соединив с вакуумным насосом, создавали в слое контролируемую по составу и давлению газовую среду. Схема установки приведена на рисунке 1.9. Разработаны и другие способы измерения собственных колебаний слоя, [10].
Примеры собственных колебаний свободно насыпанных слоёв полидисперсных материалов приведены и на рисунках 1.13 и 1.14.
Обработка большого числа экспериментальных данных, приведенных на рисунке 1.15, показала, что для слоев полидисперсного кварца, метацинабарита, флотоконцентрата и его огарка в воздухе, водороде и пропан – бутановой смеси частота собственных колебаний fc в зависимости от порозности слоя ε равна:
fc = 1/4H0 (1 – ε )/(1 – ε0) √γP/ρ0 , Гц, (1)
(1 –ε )/(1 – ε0) = a – blgP,
где Н0 – начальная, до ударов, высота свободно насыпанного слоя; у нас
Н0 = (0,03 – 0,14 ) м;
ε0 – порозность свободно насыпанного слоя, до удара;
ε – порозность слоя текущая, перед очередным ударом;
Р – давление газовой среды; измерения проводили при Р = (3,3 – 95) кПа;
ρ0 – плотность свободно насыпанного слоя дисперсного материала; у нас
ρ0 = (800 – 2600) кг/м3;
γ – коэффициент политропы сжатия газа; γ = 1,2 – 1,4;
а = 2,57, b = 0,284.
Декремент затухания колебаний ϑc в незначительной степени зависит от высоты слоя, материала частиц и рода газа и увеличивается при уменьшении давления:
ϑc = d – с lgP, (1а)
где d = 0,93, с = 4,68.
Для слоёв с порозностью, меньшей 0,48, собственные колебания не зафиксированы.
Несоответствие расчёта с экспериментом не более +-10%, рисунок 1.16.
Анализ экспериментальных