实验装置的研制归还系数在真空条件下测量

Summary

恢复系数是描述碰撞时的动能的损失的参数。这里，在真空条件下自由下落设置被显影以能够确定归还参数的系数为在微米范围内的颗粒的高的冲击速度。

Abstract

离散元方法被用于微粒系统的仿真来描述和分析它们，以预测和事后优化其为一个过程的单一阶段或甚至整个进程的行为。用于模拟与存在颗粒 - 颗粒和颗粒壁的接触，需要恢复系数的值。它可以通过实验确定。恢复系数取决于几个参数，如冲击速度。尤其是对细颗粒的冲击速度取决于空气压力和大气压力下，不能达到高的冲击速度。对于这一点，对于在真空条件下自由下落测试一个新的实验装置显影。恢复系数与它们通过高速摄像机检测出的冲击和回弹速度决定。到不妨碍视图，真空室由玻璃制成。又一个新的释放机制回落真空下一个单一的粒子条件构造。由于是，所述颗粒的所有属性可以预先表征。

Introduction

粉末和颗粒到处都是我们身边。没有他们的生活是在现代社会中是不可能的。它们出现在食品和饮料，谷物或甚至面粉，糖，咖啡和可可。他们需要像碳粉激光打印机日常使用的对象。还塑料工业也不是没有它们可以想象，因为塑料在粒状形式运输它被熔化并赋予新的形状之前。之后的价值恩尼斯等 ¹至少40％加入美利坚合众国的居民消费价格指数化工行业（农业，食品，医药，矿产，弹药）连接到颗粒技术。 Nedderman ²甚至指出，产品和最小的原料的75％的约50％（重量）是在化学工业中的粒状固体。他还宣布，有关于出现颗粒状物料的储存和运输的许多问题。其中之一是在运输和handli期间NG多次碰撞发生。为了分析，描述和预测颗粒系统的行为，离散元法（DEM）模拟可以执行。对于该微粒系统的碰撞行为的这些模拟的知识是必要的。描述的DEM模拟这种行为的参数是归还（COR）的具有在实验确定的系数。

的COR是一个数字，如由SEIFRIED 等人描述的撞击期间表征动能的损失^。3。他们解释说，这是由塑性变形，波传播和粘弹性现象造成的。桑顿和宁⁴还提到，一些能源可能受到因界面粘结工作消散。的COR取决于冲击速度，材料特性，颗粒大小，形状，粗糙度，水分含量，粘合性能和温度如在Antonyuk 等人说明^。5。对于completelŸ....

Protocol

1.实验用较粗的颗粒或等于700微米

1. 实验装置的制备
   1. 卸下套筒和解除真空室的顶盖。放置由在真空室中的期望的壁材料的底板。打开真空室侧身的下部在板小心地用手滑动。
   2. 地方恰好与在底板的中心镊子被检查的颗粒中的一种。事后调整照相机与三角架的高度以这样的方式，该底板是在视场的最低季度和集中在颗粒上。
   3. 使用镊子除去粒子。
2. 实验步骤
   1. 调整颗粒室的高度在到达颗粒的期望的冲击速度的方式。使用刻度上附连到保持板作为高度的指示棍。关闭与颗粒室吸移管通过向下推，使吸移管的圆周接触腔室的钻头孔的边缘的尖端。打开套筒并解除真空室的顶盖。
   2. 把一个单一的球面用镊子粒子室中。球体可以是固体或（如在Louge 等人 ^14）液体填充的，这取决于应分析什么样颗粒。然而，在这项工作中仅固体颗粒被检查。放置在真空室（气缸）的下部顶盖和连接顶盖和真空室与套筒的下部。
   3. 疏散用真空泵腔室，直到达到0.1毫巴（或任何其它期望的值）的电平。测量用真空计的压力。关闭阀在真空室的侧面和关闭真空泵。在真空条件下工作时佩戴护目镜。
   4. 套用万fps的帧速率和调整相机设置（断定离子/缩放），以获得528点¯x396像素的分辨率。启动高速摄像机的记录和打开粒子腔的孔释放的粒子。同时拉并转动连接到吸移管，以避免粘滑问题的前端的棒由于棒和密封环之间的高摩擦力。
   5. 冲击后直接....

Results

对于一个直径为100微米至4.0毫米分析玻璃颗粒从200毫米的初始高度上一个不锈钢基板的厚度为20毫米丢弃。

图6示出了用于根据粒径为大气压力和真空的COR的平均值，以及最大值和最小值。的COR的平均值被发现是大约E = 0.9的颗粒大于或等于700微米的独立的空气压力的。

对于直径的颗粒小于400微米的COR保持随e的值= 0.9在真空条件下几乎不变。在大气压力下的COR以减小粒径减小。其原因可能是，在粒子的前部的空气中的自由下落的wh期间被压缩ICH结果在那种阻尼碰撞，吸收动能的衬垫的，并且由于其导致较低的COR。在这两种情况下的偏差比粗颗粒更高。为对此的解释可能是，微粒只有在视频几个像素的大小。因此，在一个模糊图像，由于像素的选择的错误非常激烈。

.......

Discussion

为了验证实验装置的一般功能，使用与其他已建立装置类似的材料组合进行测试（Antonyuk 等人。⁵ 和 Wong 等人。¹³）进行了。由于获得了非常相似的结果，因此一般程序似乎有效。然而，必须谨慎对待该程序，分析和进一步改进是必要的。

实验设置的主要限制是视频的质量。一方面，图像可能会模糊，因为粒子并不完全在相机的视野中。在这里，由于颗粒释放过程中颗粒室的不稳定性，颗粒撞击并不完全中心。另一方面，分辨率负责确定速度的准确性，因为像素的数量限制了细微差别的数量。因此，有必要测试不同的帧速率，因为帧速率越高，分辨率越低。为避免像在 700 μm 颗粒的实验中那样出现像素和距离之间转换的校准问题，应使用与实验中完全相同的相机设置，使用具有足够已知尺寸的参考对象的视频进行标准化校准。对此类物体的建议可能是放置在粒子撞击位置的尺子。该物体也更适合使用较大颗粒的实验，因为较大的参考距离会减少校准误差。

为了尽量减少释放过程中颗粒室的不稳定性，设置将是自动化的，.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
高速摄像机 奥林巴斯 i-SPEED 3	奥林巴斯		捕捉粒子撞击的高速摄像机
屏幕 奥林巴斯 i-SPEED CDU	奥林巴斯		屏幕与高速摄像机配合使用
光源 奥林巴斯 ILP-2	奥林巴斯		以高帧率拍摄视频所需的光源
真空泵 阿尔卡特 帕斯卡尔 2005 D	阿尔卡特		真空泵在实验过程中产生真空
真空计 阿尔卡特 CFA 212	阿尔卡特		用于测量真空度的真空计
i-SPEED 软件套件（控制版）	奥林巴斯		软件 用于评估视频
玻璃珠	Sigmund Lindner GmbH		P 型 SiLibeads （0.700， 1.588， 2.381， 2.780， 3.680， 4.000 mm） S 型 SiLibeads （0.1-0.2， 0.2-0.3， 0.3-0.4 mm） http://www.sigmund-lindner.com（有关玻璃特性的更多信息，请参阅供应商的网站）
护目镜