وضع الإعداد التجريبية لقياس معامل الرد تحت ظروف الفراغ

الهدف العام من هذا الإعداد التجريبي هو قياس معامل استرداد الجسيمات المتصادمة في ظل ظروف الفراغ. يمكن أن تساهم هذه الطريقة في حل المشكلات الهندسية نظرا لأن معامل الاسترداد موجود في أي عملية هندسية مثل النقل والمناولة وتخزين المواد الصلبة الحبيبية في الصناعة الهندسية. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنه يمكن تطبيقها على المساحيق الدقيقة في ظل ظروف الفراغ دون تسريع الجسيمات عندما تدخل الغرفة.

سفين دراكر ، طالب الدراسات العليا من مختبري ، بعرض الإجراء. يعمل في إطار مشروع يسمى Pardem. للعمل مع الجزيئات من أي حجم ، قم أولا بإزالة الغلاف فوق حجرة التفريغ وارفع الغطاء العلوي.

ثم حدد لوحة القاعدة مع مادة الجدار المطلوبة في الغرفة. بعد ذلك ، أدر الجزء السفلي من غرفة التفريغ جانبا وحرك لوحة القاعدة بعناية في موضعها. بعد ذلك ، باستخدام الملقط ، ضع جسيما واحدا بالضبط بحجم معروف في وسط لوحة القاعدة.

بعد ذلك ، اضبط موضع كاميرا الفيديو عالية السرعة المثبتة على حامل ثلاثي القوائم بحيث تكون لوحة القاعدة في الربع الأدنى من المجال البصري ويكون التركيز على الجسيم. اضبط الكاميرا عالية السرعة على تسجيل 10,000 إطار في الثانية بدقة 528 × 396 بكسل. بعد ذلك ، التقط مقطع فيديو موجزا للجسيم لأغراض مرجعية.

لا تنس إزالة الجسيم بعد ذلك. عند العمل مع الجسيمات التي يبلغ حجمها 700 ميكرون أو أكثر خشونة ، اضبط أولا ارتفاع غرفة الجسيمات بحيث يتم الوصول إلى سرعة التأثير المطلوبة. قم بقياس الارتفاع باستخدام الميزان المتصل بلوحة الإمساك.

ثم أغلق حجرة الجسيمات بطرف الماصة. الآن ، ارفع الغطاء العلوي لغرفة التفريغ وضع كرة واحدة داخل حجرة الجسيمات باستخدام الملقط. يوضح هذا المثال كرة صلبة.

ومع ذلك ، يمكن أيضا اختبار الكرات المملوءة بالسائل. ضع الغطاء العلوي على الجزء السفلي من غرفة التفريغ وقم بتوصيل الغطاء العلوي والجزء السفلي من غرفة التفريغ بالغلاف. الآن ، ارتد نظارات واقية قبل توليد الفراغ.

باستخدام المضخة ، قم بإخلاء الغرفة حتى يتم الحصول على الضغط المطلوب. الضغط المستهدف في هذا العرض هو 0.1 ملليبار. ثم أغلق الصمام الموجود على جانب الغرفة وقم بإيقاف تشغيل المضخة.

في هذه المرحلة ، ابدأ تسجيل الفيديو. أثناء التسجيل ، افتح فتحة غرفة الجسيمات لتحرير الجسيم ، وفي نفس الوقت اسحب العصا المرفقة بطرف الماصة وقم بتدويره. سيمنع ذلك مشاكل انزلاق العصا بسبب الاحتكاك العالي بين العصا والحلقة المختومة.

بعد حدوث التأثير ، أوقف التسجيل على الفور. يمكن حفظ عدد محدود فقط من الإطارات ، ويتم الكتابة فوق الإطارات الأولى بمجرد تجاوز الحد. قص الفيلم حول لحظة التأثير على الشاشة ، واحفظه على بطاقة الذاكرة.

توقع تكرار التجربة حوالي 10 مرات للحصول على قيمة رئيسية دقيقة. عند العمل مع الجسيمات الدقيقة ، استخدم نفس الإجراء بشكل أساسي مع بعض التعديلات. قم بتحميل 50 إلى 100 كرة على ورقة مطوية وقم بتحميل الجسيمات في الغرفة من الورق.

عند سحب العصا عند بدء التجربة ، اسحب ببطء شديد لمنع جميع الجسيمات من السقوط في نفس الوقت. عند قص الفيلم ، افعل ذلك بطريقة تجعل ما لا يقل عن 10 تأثيرات مركزة واضحة مرئية. قبل تقييم البيانات ، من الضروري أولا معايرة البرنامج.

قم بتحميل إطار بجسيم بحجم معروف تم الحصول عليه أثناء الإعداد. بعد ذلك ، احسب عدد وحدات البكسل ذات القطر الأفقي واقسم المسافة المعروفة على عدد وحدات البكسل للحصول على عامل التحويل ، المسافة لكل بكسل. الأفقي أسهل في الاستخدام بسبب التباين بين الجسيم والخلفية البيضاء.

لحساب سرعة التأثير ، قم بتعيين نقطة مرجعية للحركة في الجزء العلوي من الكرة بمقدار 10 إطارات قبل نقطة الاصطدام ونقطة مرجعية ثانية قبل إطار واحد من الاصطدام. استخدم عدد وحدات البكسل بين النقطتين وعامل التحويل لحساب المسافة المقطوعة. ثم اقسم المسافة على الوقت المنقضي بين تسعة إطارات للحصول على سرعة التأثير.

لحساب سرعة الارتداد، استخدم النقاط المرجعية في الجزء العلوي من الكرة، وإطار واحد بعد الاصطدام وعشرة إطارات بعد الاصطدام. أخيرا ، احسب معامل الاسترداد ، أو COR ، كنسبة سرعة الارتداد إلى سرعة التأثير. كرر كل هذه الخطوات لتقييم جميع مقاطع فيديو اختبار السقوط المسجلة.

تم إسقاط جزيئات الزجاج بأقطار 100 ميكرون إلى أربعة ملليمترات من ارتفاع أولي يبلغ 200 ملم على صفيحة قاعدة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 20 ملم. كان متوسط قيمة COR حوالي 0.9 للجسيمات 700 ميكرون أو أكبر. كانت هذه النتيجة مستقلة عن ضغط الهواء.

بالنسبة للجسيمات التي يقل قطرها عن 400 ميكرون ، كان COR ثابتا تقريبا بقيمة 0.9 في ظل ظروف الفراغ. تحت الضغط الجوي ، انخفض معامل الاسترداد مع قطر الجسيمات. اعتمدت نتائج سرعة التأثير على حجم الجسيم والضغط الجوي.

كانت المساحيق الدقيقة أبطأ بكثير تحت الضغط الجوي ، في حين أن سرعة تأثيرها انخفضت بشكل طفيف فقط في ظل ظروف الفراغ. أظهرت البيانات بعض القيم المتطرفة الاستثنائية عند 700 ميكرون والتي ربما تكون قد تم إنشاؤها بواسطة معايرة خاطئة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية قياس معامل الاسترداد في تجارب السقوط الحر في ظل ظروف الفراغ.

بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه الطريقة في ساعة ونصف لمدة 10 جزيئات إذا تم تطبيقها بشكل صحيح. لا تنس أن العمل باستخدام أسطوانة زجاجية في ظروف الفراغ أمر خطير للغاية ، وأنه يجب دائما اتخاذ الاحتياطات.