Desenvolvimento de uma instalação experimental para a medição do coeficiente de restituição sob condições de vácuo

1Industrial Process Engineering, University of Technology of Compiègne, 2Institute for Particle Technology, Technische Universität Braunschweig
Published 3/29/2016
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Engineering

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Summary

O coeficiente de restituição é um parâmetro que descreve a perda de energia cinética durante a colisão. Aqui, uma configuração de queda livre sob condições de vácuo é desenvolvido para ser capaz de determinar o coeficiente de restituição parâmetro para partículas na gama do micrómetro com altas velocidades de impacto.

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Drücker, S., Krautstrunk, I., Paulick, M., Saleh, K., Morgeneyer, M., Kwade, A. Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions. J. Vis. Exp. (109), e53299, doi:10.3791/53299 (2016).

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Abstract

O Método dos Elementos Discretos é usado para a simulação de sistemas particulados para descrever e analisá-los, para prever e, posteriormente, otimizar o seu comportamento para as etapas individuais de um processo ou mesmo todo um processo. Para a simulação com ocorrendo partícula-partícula e partícula-parede contactos, o valor do coeficiente de restituição é necessária. Ele pode ser determinado experimentalmente. O coeficiente de restituição depende de vários parâmetros tais como a velocidade de impacto. Especialmente para partículas finas a velocidade de impacto depende da pressão do ar e sob pressão atmosférica altas velocidades de impacto não podem ser alcançados. Para isso, uma nova configuração experimental para testes de queda livre em condições de vácuo é desenvolvido. O coeficiente de restituição é determinada com a velocidade de impacto e recuperação que são detectados por uma câmara de alta velocidade. Para não prejudicar a vista, a câmara de vácuo é feito de vidro. Também um novo mecanismo de liberação para soltar uma única partícula sob vácuocondições é construído. Devido a isso, todas as propriedades de partícula pode ser caracterizado antemão.

Introduction

Pós e grânulos estão em toda parte em torno de nós. Uma vida sem eles é impossível nas sociedades modernas. Eles aparecem em alimentos e bebidas, grãos ou mesmo farinha, açúcar, café e cacau. Eles são necessários para objetos usados ​​diariamente, como o toner para impressora laser. Além disso, a indústria de plásticos não é imaginável sem eles, porque o plástico é transportado na forma granular antes de ser derretido e dada uma nova forma. Depois de Ennis et al. 1, pelo menos, 40% do valor adicionado ao índice de preços ao consumidor dos Estados Unidos da América pela indústria química (agricultura, alimentos, produtos farmacêuticos, minerais, munições) está ligado à tecnologia de partículas. 2 Nedderman mesmo indicou que cerca de 50% (peso) dos produtos e um mínimo de 75% das matérias primas são sólidos granulares na indústria química. Ele também declarou que não ocorrem muitos problemas em matéria de armazenagem e transporte de materiais granulares. Uma delas é que durante o transporte e handling muitas colisões acontecem. Para analisar, descrever e prever o comportamento de um sistema de partículas, Método dos Elementos Discretos (DEM) simulações podem ser realizadas. Para estas simulações conhecimento do comportamento do sistema de colisão de partículas é necessário. O parâmetro que descreve este comportamento em simulações DEM é o coeficiente de restituição (CR) que tem de ser determinada em experiências.

O CR é um número que caracteriza a perda de energia cinética durante o impacto, tal como descrito por Seifried et al. 3. Eles explicaram que isso é causado por deformações plásticas, propagação de ondas e fenômenos viscoelásticos. Thornton e Ning 4 também mencionou que um pouco de energia pode ser dissipada pelo trabalho devido a interface de adesão. O CR depende da velocidade de impacto, o comportamento do material, tamanho de partícula, forma, aspereza, teor de humidade, temperatura e propriedades de adesão tal como indicado no Antonyuk et ai. 5. Para uma COMPLETELimpacto elástica y toda a energia absorvida é devolvido depois da colisão de modo a que a velocidade relativa entre os parceiros de contacto é igual antes e depois do impacto. Isto leva a uma COR de E = 1. Durante um impacto perfeitamente plástico toda a energia cinética inicial é absorvido e os parceiros de contacto da vara em conjunto o que leva a uma COR de E = 0. Além disso, Güttler et ai. 6, explica que existem dois tipos de colisões. Por um lado, existe a colisão entre as duas esferas que também é conhecida como o contacto de partícula-partícula. Por outro lado, há a colisão entre uma esfera e um prato que é também chamado contacto de partícula-parede. Com os dados para o CR e outras propriedades do material como coeficiente de atrito, densidade, simulações DEM ratio e módulo de cisalhamento de Poisson pode ser realizada para determinar as velocidades pós-colisionais e orientações das partículas, como explicado por Bharadwaj et al. 7. como shoWN em Antonyuk et al. 5, o CR pode ser calculado com a razão entre as velocidades de recuperação, para impactar a velocidade.

Por conseguinte, uma montagem experimental para testes de queda livre para examinar o contacto de partícula-parede de partículas com um diâmetro de 0,1 mm a 4 mm foi construído. A vantagem de experiências de queda livre em comparação com experimentos acelerados como em Fu et al. 8 e Sommerfeld e Huber 9 é que a rotação pode ser eliminada. Assim, a transferência entre a energia cinética de rotação e de translação, que influencia a CDR pode ser evitado. Partículas asféricas precisam ser marcados como no Foerster et al. 10 ou Lorenz et al. 11 para levar em conta a rotação. Como o CR está de acordo com a velocidade de impacto, as velocidades de impacto nos experimentos tem que coincidir com os dos processos de transporte e manuseio reais. Em experimentos de queda livre, à pressão atmosférica, a velocidade de impacto é limitadopela força de arrasto, que tem uma influência crescente para um tamanho de partícula diminuindo. Para superar esta desvantagem, a configuração experimental funciona sob condições de vácuo. Um segundo desafio é deixar cair apenas uma única partícula, desde então, é possível caracterizar todas as propriedades que influenciam o CR de antemão, por exemplo rugosidade da superfície e adesão. Com este conhecimento, a CR pode ser determinada de acordo com as propriedades da partícula. Para isso, um novo mecanismo de libertação foi desenvolvido. Outra questão é a forças adesivas de pós com um diâmetro inferior a 400 um. Portanto, um ambiente de temperatura ambiente seco e é necessário superar a aderência.

A configuração experimental consiste em várias partes. Uma vista exterior da montagem experimental existente é mostrado na Figura 1. Em primeiro lugar, existe a câmara de vácuo que é feito de vidro. É composto por uma parte inferior (cilindro), uma tampa superior, um anel de vedação e uma manga para ligar opeças. A parte inferior tem duas aberturas para ligação com a bomba de vácuo e o indicador de vácuo. A tampa superior tem quatro aberturas. Dois deles são necessárias para as varas de o mecanismo de libertação descrito abaixo e também dois que podem ser usadas para continuar a melhorar o experimento. Todas essas aberturas podem ser fechadas com anéis de vedação e tampas de rosca, quando trabalham sob condições de vácuo.

Além disso, um novo mecanismo de libertação foi desenvolvida uma vez que a utilização de uma tubeira de vácuo como em muitas outras experiências documentados na literatura (por exemplo Foerster et al. 10, Lorenz et al. 11, Fu et ai. 12 ou Wong et ai. 13) não é possível, em um ambiente de vácuo. O mecanismo é realizado por uma câmara cilíndrica com um furo cônico que é realizada por uma placa. Este está ligado a uma vara que se encaixa em um dos anéis de vedação da tampa da parte superior da câmara de vácuo e garante o ajuste de um variable altura inicial para os experimentos de queda livre. A escala é desenhada na vara para medir a altura. O fecho da câmara de partícula é implementado por uma ponta cónica de uma pipeta que é de novo ligado a uma vara. O novo mecanismo de libertao pode ser visto na Figura 2 e funciona como descrito aqui: no estado inicial, a ponta de pipeta é empurrado para baixo de modo que a circunferência da ponta toca a borda do orifício de perfuração da câmara. A câmara é fechada com a ponta da pipeta de modo que não há espaço para uma partícula de sair da câmara através do orifício. Para libertar a partícula, a vara é puxada para cima muito lentamente em conjunto com a ponta ligada a ele. À medida que o diâmetro da ponta está a diminuir uma diferença entre a sua circunferência e o bordo do furo de perfurador surge através do qual a partícula pode sair da câmara. Embora se possa esperar uma rotação da partícula com o mecanismo de liberação recém-desenvolvidos como a partícula poderia 'roll' fora do chamber, um comportamento diferente aparece nas experiências. A Figura 3 mostra o impacto de uma partícula asférica de 50 quadros antes de 50 quadros após o impacto em passos de 25 quadros. A partir da forma da partícula sem rotação é visível antes do impacto (1-3), enquanto que depois é óbvio que gira (4-5). Portanto, a liberação não rotacional reivindicado está ocorrendo com este mecanismo de liberação.

Um outro componente da montagem experimental é a placa de base. Na verdade, existem três tipos diferentes de placas de base, constituído por materiais diferentes. Uma é feito de aço inoxidável, um segundo de alumínio e um terceiro de cloreto de polivinilo (PVC). Estes baseplates representam materiais freqüentemente usados ​​em engenharia de processos, por exemplo, em reactores e tubos.

Para determinar as velocidades de impacto e rebote, uma câmera de alta velocidade, com 10.000 fps e uma resolução de 528 x 396 pixels é utilizada. Esta configuração é escolhida como há sempreuma foto perto o impacto e também a resolução ainda é satisfatório. A câmera está conectada a uma tela que mostra os vídeos no instante em que eles são registrados. Isso é necessário, porque a câmera de alta velocidade só pode salvar uma quantidade limitada de imagens e substitui o início do vídeo quando este montante for ultrapassado. Além disso, uma forte fonte de luz para a iluminação do campo de visão da câmara de alta velocidade é necessária. Para a uniformidade de iluminação uma folha de papel de desenho técnico é colada na parte traseira da câmara de vácuo que se espalha a luz.

Finalmente, uma bomba de palhetas rotativo de dois estágios é usado para estabelecer um vácuo de 0,1 mbar e um manómetro de vácuo medidas a vácuo para garantir as condições ambientais constantes.

Para as contas de vidro trabalhos aqui apresentados com diferentes diâmetros de partículas (0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0.700, 1.588, 2.381, 2.780, 3.680 e 4.000 mm) são usados. As pérolas são feitas de cal de sodavidro e são esféricas com uma superfície bastante lisa.

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Protocol

1. As experiências com partículas mais grosseiras ou igual a 700 mm

  1. Preparação da instalação experimental
    1. Remover a manga e levantar a tampa do topo da câmara de vácuo. Colocar a placa de base que consiste em o material de parede desejada na câmara de vácuo. Rode a parte inferior dos lados da câmara de vácuo para deslizar na placa com cuidado pelas mãos.
    2. Lugar exactamente uma das partículas a ser examinado com uma pinça no centro da placa de base. Depois de ajustar a altura da câmara com um tripé, de tal maneira que a placa de base é menor no quarto do campo visual e centrar-se na partícula.
    3. Retirar a partícula usando uma pinça.
  2. Procedimento experimental
    1. Ajustar a altura da câmara de partícula de tal modo que a velocidade de impacto desejado da partícula é atingido. Usar a escala na vara ligado à chapa de fixação como um indicador da altura. Feche a câmara de partícula coma ponta da pipeta, empurrando-a para baixo de modo que a circunferência da pipeta toca a borda do orifício de perfuração da câmara. Abrir a manga e levantar a tampa do topo da câmara de vácuo.
    2. Coloque uma única esfera na câmara de partículas com uma pinça. A esfera pode ser sólido ou (como no Louge et al., 14) de líquido, dependendo de que tipo de partículas deve ser analisado. No entanto, neste trabalho são examinados única partículas sólidas. Coloque a tampa superior na parte inferior da câmara de vácuo (cilindro) e conectar-se a tampa superior e a parte inferior da câmara de vácuo com a manga.
    3. Evacuar a câmara com a bomba de vácuo até um nível de 0,1 mbar (ou qualquer outro valor desejado) é alcançado. Medir a pressão com um manómetro de vácuo. Fechar a válvula na parte lateral da câmara de vácuo e desligar a bomba de vácuo. Use óculos de segurança ao trabalhar sob condições de vácuo.
    4. Aplicar uma taxa de quadros de 10.000 fps e ajustar as configurações da câmera (position / zoom) para obter uma resolução de 528 x 396 pixels. Inicie a gravação da câmara de alta velocidade e abrir o orifício da câmara de partícula para libertar a partícula. Simultaneamente puxar e girar o bastão ligado à ponta da pipeta para evitar problemas de stick-slip devido à alta fricção entre vara e anel de vedação.
    5. Parar a gravação da câmera diretamente após o impacto, pois apenas uma quantidade limitada de imagens podem ser salvas e os primeiros são substituídas quando este limite for excedido. Cortar o filme em torno do instante do impacto para a tela e guardá-lo no cartão de memória.
    6. Repita a experiência dez vezes para se obter resultados estatisticamente significativos. Os resultados são estatisticamente significativos se depois de dez repetições, o valor médio não altera mais (isto pode ser diferente para outros materiais, dependendo da homogeneidade da amostra ou outras formas de partículas).
  3. avaliação Procedimento
    1. Calibrar o software com o knowN tamanho de uma partícula ou de outro objecto utilizando uma moldura do vídeo feito no passo 1.2.4 para se obter uma conversão entre pixels e distâncias. Utilizar o diâmetro horizontal, uma vez que não é turva devido ao movimento da partícula.
      1. Contar o número de pixels do diâmetro horizontal e então dividir a distância conhecida pelo número de pixels para obter a "distância por pixel 'factor de conversão. Um quadro do processo de calibração é mostrada na Figura 4.
    2. Definir um ponto de referência de movimento na parte superior da esfera dez quadros antes e uma estrutura antes do impacto para calcular a velocidade de impacto. A Figura 5 apresenta os dois pontos de referência de movimento. Com o factor de conversão a partir do passo 1.3.1, utilizar o número de pixels entre os dois pontos para se obter a distância percorrida. Dividir a distância a que o tempo passou (produto do número de armações e intervalo de tempo) para se obter a velocidade de impacto.
    3. Defina um ponto de referênciamovimento no topo da esfera, uma estrutura e depois de dez quadros depois do impacto para calcular a velocidade de recuperação. Determinar a velocidade de recuperação de forma análoga para o passo 1.3.2.
    4. Calcule o CR como a relação da velocidade rebote para velocidade de impacto.
    5. Repita os passos 1.3.1-1.3.4 para a avaliação de todos os vídeos de teste de queda gravados.

2. Experiências com pós Finer ou igual a 400 mm

  1. Preparação da instalação experimental
    1. Remover a manga e levantar a tampa do topo da câmara de vácuo. Colocar a placa de base que consiste em o material de parede desejada na câmara de vácuo. Rode a parte inferior dos lados da câmara de vácuo para deslizar na placa com cuidado pelas mãos.
    2. Inserir um objecto de referência adequadas, tais como uma partícula com um tamanho conhecido no centro da placa de base com uma pinça. Depois de ajustar a altura da câmara com um tripé, de tal maneira que a placa de base é menor no trimestre deo campo visual e focar o objeto de referência.
    3. Grave um vídeo curto do objeto de referência quando se está deitado sobre a placa de base com exatamente as mesmas configurações nos seguintes experimentos.
    4. Remova o objeto de referência usando uma pinça.
  2. Procedimento experimental
    1. Ajustar a altura da câmara de partícula de tal modo que a velocidade de impacto desejado da partícula é atingido. Usar a escala na vara ligado à chapa de fixação como um indicador da altura. Fechar a câmara de partícula com a ponta da pipeta, empurrando-a para baixo de modo que a circunferência da pipeta toca a borda do orifício de perfuração da câmara. Abrir a manga e levantar a tampa do topo da câmara de vácuo.
    2. Coloque 50 a 100 esferas na câmara de partícula. Para orientar as esferas para a câmara de partículas, depositá-los em primeiro lugar em uma folha de papel dobrada. Usar o papel dobrado, tal como uma ranhura para deslizar as partículas para dentro da câmara. Coloque a tampa superior em tele parte inferior da câmara de vácuo (cilindro) e conectar-se a tampa superior e a parte inferior da câmara de vácuo com a manga.
    3. Evacuar a câmara com a bomba de vácuo até um nível de 0,1 mbar (ou qualquer outro valor desejado) é alcançado. Medir a pressão com um manómetro de vácuo. Fechar a válvula na parte lateral da câmara de vácuo e desligar a bomba de vácuo. Use óculos de segurança ao trabalhar sob condições de vácuo.
    4. Inicie a gravação da câmara de alta velocidade com 10.000 fps e uma resolução de 528 x 396 pixels e abrir o orifício da câmara de partícula para libertar as partículas. Simultaneamente puxar e girar o manípulo ligado à ponta da pipeta para evitar problemas de pau-de deslizamento devido ao elevado atrito entre vara e o anel de vedação. Puxar muito lentamente para evitar que todas as partículas gota, ao mesmo tempo.
    5. Pare a gravação da câmera de 5 a 6 segundos após o impacto da primeira partícula porque somente uma quantidade limitada de imagens podem ser salvas e o abetoaqueles st são substituídas quando este limite for excedido. Cortar o filme para a tela de tal forma que pelo menos 10 impactos claramente focadas de partículas são visíveis e guardá-lo no cartão de memória.
  3. avaliação Procedimento
    1. Calibrar o software com o tamanho conhecido de o objecto de referência a partir do vídeo de passo 2.1.3 para se obter uma conversão entre pixels e distâncias. Contar o número de pixels do tamanho do objecto de referência e, em seguida, dividir a distância conhecida pelo número de pixels para obter a "distância por pixel 'factor de conversão.
    2. Definir um ponto de referência de movimento na parte superior da primeira esfera claramente centrado no vídeo dez quadros antes e uma estrutura antes do impacto para calcular a velocidade de impacto. Calcula-se a velocidade de impacto de forma análoga para o passo 1.3.2 em conjunto com o factor de conversão a partir do passo 2.3.1.
    3. Defina um ponto de referência do movimento na parte superior do primeiro claramente focados esfera um quadro após dez quadros réer o impacto para calcular a velocidade de recuperação. Calcula-se a velocidade de recuperação de forma análoga para o passo 2.3.2.
    4. Calcule o CR como a relação da velocidade rebote para velocidade de impacto.
    5. Repita os passos 2.3.2-2.3.3 para a avaliação dos impactos das outras nove esferas nitidamente focadas.

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Representative Results

Para as partículas de análise de vidro com um diâmetro de 100 mm a 4,0 mm foram retiradas a partir de uma altura inicial de 200 mm sobre uma placa de base de aço inoxidável com uma espessura de 20 mm.

A Figura 6 mostra os valores médios, bem como os teores máximos e mínimos para o CR, dependendo do tamanho de partícula para a pressão atmosférica e de vácuo. O valor médio da CR é encontrado como sendo aproximadamente e = 0.9 em partículas maiores ou iguais a 700 | iM independente da pressão do ar.

Para partículas com um diâmetro inferior a 400 um, o CR permanece quase constante com um valor de E = 0,9, sob condições de vácuo. Sob pressão atmosférica o CR diminui com a diminuição do diâmetro das partículas. Uma razão para isso poderia ser que o ar em frente da partícula é comprimida durante a queda livre WHich resultados em tipo de uma almofada que amortece a colisão, absorve a energia cinética e devido a isso leva a uma COR inferior. Em ambos os casos, os desvios são mais elevados do que para partículas maiores. Uma explicação para isto pode ser que as partículas finas só tinha o tamanho de uns poucos pixels na vídeos. Assim, o erro devido à escolha dos pixels numa imagem desfocada é intensa.

Os resultados para a velocidade de impacto, dependendo do tamanho de partícula para a pressão atmosférica e de vácuo são apresentados na Figura 7. Para a velocidade de impacto dos valores médios, o valor máximo e o mínimo são mostrados. O valor médio da velocidade de impacto é avaliada com aproximadamente v i = 2 ms -1 para partículas maiores do que 700 um, independentes da pressão de ar. Uma excepção é exibida para um diâmetro de partícula de 700 um, onde a velocidade de impacto é significativamente menor, sob condições de vácuo eaté mesmo um pouco mais sob pressão atmosférica. Para um diâmetro de partícula diminuindo era esperado uma velocidade de impacto diminuindo sob pressão atmosférica. Em contraste com isso, a velocidade de impacto deve permanecer o mesmo sob condições de vácuo. Tendo um olhar mais de perto o método de avaliação, pode ser visto que, para as partículas com um diâmetro de 700 um a calibração para a conversão entre pixels e é diferente para distâncias que para as partículas mais grosseiras. A proporção de pixels por milímetro é significativamente mais elevada que resulta em velocidades mais baixas. Uma razão para a falsa calibração pode ser que a câmara não é capaz de reconhecer correctamente a forma das partículas mais finas. Usando a mesma calibração normalizada como para o mais grosseira partículas as velocidades de impacto ainda estão aproximadamente no mesmo intervalo e os valores discrepantes podem ser eliminados.

Para pós com um diâmetro inferior a 400 mm As diminuições velocidade de impactosignificativamente com um diâmetro de partícula diminuindo sob pressão atmosférica. O equilíbrio da força de atrito com o ar e a força da gravidade, e também a velocidade de sedimentação, é alcançado mais cedo para as partículas mais finas. Em contraste com isso, a velocidade de impacto sob condições de vácuo é quase constante, também para os pós. Isto prova a teoria de uma partícula infinitamente aceleração, quando não há ar que pode resultar numa força de arrasto e por isso um equilíbrio de forças nunca é alcançado. Mostra também a necessidade de condições de vácuo e, por conseguinte, também o mecanismo de libertação recentemente desenvolvida para atingir altas velocidades de impacto em partículas finas. Nestas experiências apenas uma ligeira diminuição da velocidade de impacto é reconhecível que pode ser explicado pelo fato de que somente um vácuo de 0,1 mbar foi atingido, o que não é um vácuo perfeito. Os desvios muito mais elevadas para as partículas com um diâmetro médio de 0,113 mm ocorrer como a influência do erro devido à escolha dos pixels em um blurred imagem é maior para as velocidades mais baixas.

figura 1
Figura 1. Vista exterior da câmara de vácuo. Esta figura mostra a câmara de vácuo a partir do lado. Pode-se ver a parte inferior com as suas duas aberturas para uma ligação com a bomba de vácuo e o indicador de vácuo. Além disso, a tampa superior com quatro aberturas com anéis de vedação e tampas de rosca são visíveis. O anel de vedação está entre a parte inferior e a parte superior. A manga foi removido neste quadro. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura mecanismo 2. Solte com câmara de partículas e ponta de uma pipeta. Esta figura descreve o recém-dmecanismo de liberação eveloped para experimentos de vácuo. Em primeiro lugar, a placa que prende a câmara cilíndrica com um furo cónico pode ser visto. Além disso, as duas varas para o ajuste de uma altura inicial variável e a conexão com a ponta cônica de uma pipeta são apresentados. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3
Figura 3. libertação não rotativa. Esta figura mostra uma série de imagens de uma partícula de asférica 50 (1) e 25 quadros (2) antes do impacto, bem como ao impacto (3) e a 25 (4) e 50 (5) quadros após o impacto. A forma idêntica da partícula até o impacto revela a libertação não rotativo. Por favor, click aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4
Figura 4. A calibração do software. Esta figura mostra uma partícula de um vídeo de uma experiência de queda livre gravado. A linha vermelha representa o tamanho da partícula e abraça o número de pixels necessários para o cálculo do fator de conversão. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5
Figura 5. Ponto de referência do movimento. Esta figura apresenta uma partícula em um vídeo de uma experiência de queda livre gravado. As duas cruzes vermelhas ilustram os dois pontos de referência de movimento na parte superior da esfera na respectiva estrutura: o na superiore em dez quadros antes do impacto ea um menor em um quadro antes do impacto. A distância entre os dois pontos é usada para calcular a velocidade de impacto da partícula. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6
Figura 6. Influência do tamanho de partícula e da pressão do ar sobre o CR. Esta figura mostra os valores médios, bem como os teores máximos e mínimos com as barras de erro para o CR, dependendo do tamanho de partícula. Os diamantes azuis representam os resultados para experiências à pressão atmosférica, enquanto os círculos laranja mostrar resultados para experimentos sob condições de vácuo. partículas de vidro foram lançadas sobre uma placa de base de aço inoxidável de uma altura inicial de 200 mm. Cada ponto de dados representa o valor médio de dez repetitions do experimento. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7
Figura 7. Influência do tamanho de partícula e da pressão do ar sobre a velocidade de impacto. Esta figura mostra os valores médios para a velocidade de impacto, dependendo do tamanho de partícula. Além disso, os valores máximos e mínimos representados pelas barras de erro são apresentados. Os diamantes azuis cheios demonstrar resultados para experiências à pressão atmosférica, enquanto os círculos laranja cheios exibir resultados para experimentos sob condições de vácuo. O diamante vazio eo círculo vazio ilustram valores atípicos por causa de problemas de calibração. Nas experiências de partículas de vidro foram lançados sobre uma placa de base de aço inoxidável a partir de uma altura inicial de 200 mm. Cada ponto de dados representa o valor médiode dez repetições do experimento. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 8
Figura 8. A configuração experimental futuro. Esta figura representa a futura instalação experimental para minimizar a instabilidade da câmara de partícula durante a libertação. A instalação automatizada com a vara guiada por casquilhos, bem como o fio para a ligação da vara para o motor através de duas polias é mostrado. Além disso, o quadro é exibido. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
High-speed camera Olympus i-SPEED 3 Olympus High-speed camera to capture the particle impact
Screen Olympus i-SPEED CDU Olympus Screen to work with the high-speed camera
Light source Olympus ILP-2 Olympus Light source necessary for taking videos at high frame rates
Vacuum pump Alcatel Pascale 2005 D Alcatel Vacuum pump to generate the vacuum during the experiments
Vacuum gauge Alcatel CFA 212 Alcatel Vacuum gauge to measure the vacuum level
i-SPEED Software Suite (Control version) Olympus Software to evaluate the videos
Glass beads Sigmund Lindner GmbH SiLibeads Type P (0.700, 1.588, 2.381, 2.780, 3.680, 4.000 mm)
SiLibeads Type S (0.1-0.2, 0.2-0.3, 0.3-0.4 mm)
http://www.sigmund-lindner.com (see supplier's website for more information about the glass properties)
Safety goggles

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References

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