RENOMAG

Sypný úhel partikulárního materiálu

Zveřejněno: 8. 11.

Sypká hmota je nedílnou součástí každodenního života. Potkáváme se s ní na každém kroku, manipulujeme s ní, skladujeme, balíme, třídíme a dokonce ji i konzumujeme. Abychom s touto látkou mohli provádět všechny vyjmenované operace, je třeba znát její mechanicko-fyzikální parametry. Na jejich základě jsme schopni navrhnout dopravní, úpravnické či skladovací procesy a zařízení. Při těžbě nerostných surovin většinou v první fázi dobývání skladujeme sypkou hmotu na volném prostranství a potřebujeme jeden ze základních údajů těžené sypké hmoty a to její sypný úhel.

Sypný úhel partikulárního materiálu

Z tohoto parametru, množství materiálu a sypné hmotnosti jednoduše zjistíme základní matematikou, jak velkou plochu budeme pro uskladnění sypkého materiálu potřebovat. V laboratoři Centra sypkých hmot se měřením sypného úhlu zabývá tým odborníků, protože změřit správně tento úhel není zas tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát. Je jasné, že každá hromada tvoří vůči podložce úhel a úhloměrem jej můžeme lehce změřit.

Měřící a validační stroj ZENEGERO

Pokud se problémem zabýváme hlouběji, zjistíme, že u stejného sypkého materiálu, můžeme pokaždé naměřit jiný sypný úhel hromady. Je to způsobeno například různou vlhkostí materiálu, nebo různým způsobem tvoření hromady a dalšími parametry, které vstupují do děje tvorby hromad. Jelikož se tyto podmínky mohou v průběhu měnit, je dobré znát procesy a zákony, kterými se sypká hmota řídí. V laboratoři Centra sypkých hmot ČR, byl k tomuto účelu navržen měřící a validační stroj ZENEGERO, který byl patentován. Na tomto stroji je možné zjistit sypný úhel statický i dynamický a ve spojení se simulačními metodami je možné dále zkoumat principy uspořádání a toku sypké hmoty a zjistit příčiny ovlivňující tvorbu hromad za různých podmínek například povětrnostních. Dále lze dle naměřeného reálného sypného úhlu nadefinovat materiál v simulaci metody DEM a testovat tento partikulární materiál v různých aplikacích a procesech.

Teoretická rovina tvorby hromad

Pokud se přeneseme do teoretické roviny tvorby hromad, narazíme v literatuře na známou definici ideální sypké hmoty a její geometrickou interpretaci. Už slovo ideální naznačuje, že je dobré v praxi hledat, nebo se přibližovat teoretickému ideálnímu stavu sypké hmoty, aby nám zařízení fungovala bez problému. Pan profesor Zegzulka nadefinoval tento matematický model ideální sypké hmoty a zjistil, že úhel svahu této hmoty je invariantní a vždy 30°. Dále nadefinoval 10 základních mechanismů, t.j. způsobů, jak jednotlivé částice mění svou polohu vůči okolním částečkám. To definuje, jak se mohou částice přemísťovat a v důsledku „téci” v zásobnících, nádobách, ale i při míchání, drcení, třídění, atd.

Praktické pokusy a simulačními výpočty

Tyto poznatky spojené s praktickými pokusy a simulačními výpočty, dávají návrhu zařízení a procesů nový rozměr. Tato inovace je v porozumění chování sypké hmoty, které zvyšuje pravděpodobnost funkčnosti nově navrženého, nebo optimalizovaného zařízení. Také umožňuje najít zcela nová řešení, která jsou pro další rozvoj technologii důležitá například v Průmyslu 4.0 v oblasti 3D tisku. Stále více lidí si uvědomuje, že zastoupení sypkých hmot je nejen na zemi dominantní. Jelikož je dle objevu pana profesora Zegzulky sypká hmota nové skupenství, můžeme se do budoucna těšit na další velký rozvoj tohoto oboru, zdokonalení měřicí techniky pro měření mechanicko -fyzikálních vlastností sypkých hmot a možná se i dočkáme, že se měření sypného úhlu a nové skupenství „sypká hmota” budou učit děti už na základních školách.

Kontakty:
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava
17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba
Tel.: +420 597 325 278
E-mail: univerzita (zavináč) vsb (tečka) cz
http://www.vsb.cz
(aktualizace kontaktu: 3. 11. 2015)
Autor: Ing. Daniel Gelnar, Ph.D.
Fotografie: Archiv autora

Diskuze k článku

Článek zatím nikdo nekomentoval. Vložte komentář jako první.

Stránky stavebni-technika.cz používají cookies. Používáním webu s tím vyjadřujete souhlas. (beru na vědomí)