Utveckling av en experimentuppställning för mätning av Coefficient of Restitution under vakuumbetingelser

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

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Koefficienten restitution är en parameter som beskriver förlusten av kinetisk energi under kollisionen. Här är en fritt fall installation under vakuumförhållanden utvecklats för att kunna bestämma friktionskoefficienten restitution parameter för partiklar i mikrometerområdet med höga anslagshastigheter.

Cite this Article

Copy Citation

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Discrete elementmetoden används för simulering av partikelsystem för att beskriva och analysera dem, för att förutsäga och därefter optimera sitt beteende för enskilda steg i en process eller ens en hel process. För simuleringen med förekommande partikel-partikel och partikelväggkontakter krävs värdet av koefficienten restitution. Det kan bestämmas experimentellt. Koefficienten restitution beror på flera parametrar såsom anslagshastighet. Särskilt för fina partiklar islagshastigheten beror på lufttrycket och under atmosfärstryck med hög anslagshastigheter inte kan nås. För detta är en ny experimentuppställning för fritt fall tester under vakuum utvecklas. Koefficienten restitution bestäms med effekterna och rebound hastighet som detekteras av en höghastighetskamera. Inte förhindrar en vy, är vakuumkammaren gjord av glas. Också en ny utlösningsmekanism för att släppa en enda partikel under vakuumbetingelser är konstruerad. På grund av detta kan alla egenskaper hos partikeln karakteriseras i förväg.

Introduction

Pulver och granulat finns överallt omkring oss. Ett liv utan dem är omöjligt i det moderna samhället. De visas i mat och dryck som korn eller ens mjöl, socker, kaffe och kakao. De behövs för dagliga använda objekt såsom toner för laserskrivare. Även plastindustrin är inte tänkbart utan dem, eftersom plasten transporteras i granulär form innan det smälts och ges en ny form. Efter Ennis et en åtminstone 40 al.% Av förädlingsvärdet till konsumentprisindex för USA i den kemiska industrin (jordbruk, livsmedel, läkemedel, mineraler, ammunition) är ansluten till partikelteknik. Nedderman 2 även anges att cirka 50% (vikt) av de produkter och minst 75% av råvarorna är granulära fasta ämnen i den kemiska industrin. Han förklarade också att det förekommer många problem när det gäller lagring och transport av matvaror. En av dessa är att under transport och hanteringsng många kollisioner sker. Att analysera, beskriva och förutsäga beteendet hos en partikelsystemet, kan Discrete Element Metoden (DEM) simuleringar ska utföras. För dessa simuleringar kännedom om kollisionen beteendet hos partikelsystemet är nödvändig. Den parameter som beskriver detta beteende i DEM simuleringar är koefficienten restitution (COR) som måste bestämmas i experiment.

Regionkommittén är ett tal som kännetecknar förlusten av kinetisk energi under påverkan som beskrivs av Seifried et al. 3. De förklarade att detta beror på plastiska deformationer, vågutbredning och viskoelastiska fenomen. Thornton och Ning 4 nämnde också att en del energi kan avledas genom arbete på grund av gränssnitt vidhäftning. Regionkommittén är beroende av anslagshastighet, materialegenskaper, partikelstorlek, form, strävhet, fukthalt, vidhäftningsegenskaper och temperatur som anges i Antonyuk et al. 5. För en Completely elastisk inverkan alla absorberade energin tillbaka efter kollisionen så att den relativa hastigheten mellan kontaktpartner är lika före och efter effekten. Detta leder till en COR e = 1. Under en perfekt plast inverkan all den initiala kinetiska energin absorberas och kontaktpartner hålla ihop, vilket leder till en COR e = 0. Dessutom et al. Güttler 6 förklarade att det finns två typer av kollisioner. Å ena sidan finns det kollisionen mellan två sfärer som också är känd som en kontakt partikel-partikel. Å andra sidan, finns det en kollision mellan en sfär och en platta som också kallas partikel-väggkontakt. Med uppgifterna för Regionkommittén och andra materialegenskaper som friktionskoefficient, täthet, kan Poissons tal och skjuvmodul DEM simuleringar utföras för att bestämma efterkollisionshastigheter och orienteringarna av partiklarna som förklaras av Bharadwaj et al. 7. som shown i Antonyuk et al. 5, kan den COR beräknas med förhållandet rebound hastighet för att påverka hastigheten.

Därför en experimentuppställning för fritt fall tester för att undersöka partikelväggkontakt av partiklar med en diameter från 0,1 mm till 4 mm konstruerades. Fördelen med fritt fall experiment jämfört med accelererade experiment som i et al. Fu 8 och Sommerfeld och Huber 9 är att rotation kan elimineras. Följaktligen kan överföringen mellan rotations- och translationsrörelseenergi som påverkar COR undvikas. Asfäriska partiklar måste märkas som i Foerster et al. 10 eller Lorenz et al. 11 att ta rotation hänsyn. Eftersom Regionkommittén är beroende av anslagshastighet, slaghastigheterna i försöken måste matcha de i verkliga transport- och hanteringsprocesser. I fritt fall experiment under atmosfärstryck, är islagshastigheten begränsadav dragkraften, som har ett allt större inflytande för en minskande partikelstorlek. För att övervinna denna nackdel, fungerar den experimentuppställning under vakuumförhållanden. En andra utmaning är att släppa bara en enda partikel, eftersom då är det möjligt att karakterisera alla egenskaper som påverkar COR förväg, till exempel ytråhet och vidhäftning. Med denna kunskap, kan det COR bestämmas i enlighet med egenskaperna hos partikeln. För detta har en ny utlösningsmekanism utvecklas. En annan fråga är de adhesiva krafter pulver med en diameter underlägsen 400 | j, m. Därför är det nödvändigt med en torr och omgivande temperatur miljö för att övervinna vidhäftning.

Den experimentella uppställningen består av flera delar. En exteriör vy av den befintliga experimentuppställning visas i figur 1. För det första finns det i vakuumkammaren som är gjord av glas. Den består av en nedre del (cylinder), att ett övre lock, en tätningsring och en hylsa anslutdelar. Den nedre delen har två öppningar för en förbindelse med vakuumpumpen och vakuummätaren. Den övre luckan har fyra öppningar. Två av dem är nödvändiga för de pinnar av frigöringsmekanism som beskrivs nedan och även två som kan användas för ytterligare förbättringar av experimentet. Alla dessa öppningar kan stängas med tätningsringar och skruvlock när man arbetar under vakuumbetingelser.

Dessutom har en ny utlösningsmekanism utvecklats eftersom användningen av en vakuummunstycke som i många andra experiment dokumenterade i litteraturen (till exempel Foerster et al. 10, Lorenz et al. 11, Fu et al. 12 eller Wong et al. 13) är inte möjligt i ett vakuum. Mekanismen är realiserad genom en cylindrisk kammare med en konisk borrhål som är bundet vid en platta. Detta är förbundet med en pinne som passar i en av tätningsringarna av det övre locket av vakuumkammaren och garanterar en anpassning av en variable inledande höjd för fritt fall experiment. En skala ritas på minnet för mätning av höjd. Stängningen av partikelkammaren genomförs av en konisk spets av en pipett som återigen är ansluten till en pinne. Stängningsanordningen nytt kan ses i fig 2 och arbetar såsom beskrivet här: i initialtillståndet pipettspetsen trycks ned så att omkretsen av spetsen vidrör kanten av kammarens borrhålet. Kammaren är tillsluten med pipettspetsen, så att det inte finns något utrymme för en partikel att lämna kammaren genom hålet. För att frigöra partikeln, är pinnen dras uppåt mycket långsamt tillsammans med spetsen ansluten till den. Som diametern hos spetsen blir mindre en spalt mellan dess omkrets och kanten av borrhålet uppstår genom vilken partikeln kan lämna kammaren. Även om man kan förvänta sig en rotation av partikeln med utlösningsmekanismen nyutvecklade som partikeln kan "rulla" ut ur chamber visas ett annat beteende i försöken. Figur 3 visar effekten av en asfärisk partikel från 50 bildrutor före till 50 bildrutor efter effekten i steg om 25 ramar. Från formen på partikeln ingen rotation är synlig före nedslaget (1-3), medan det senare uppenbarligen snurrar (4-5). Därför hävdade icke-roterande frisättning sker med denna utlösningsmekanism.

En annan komponent av experimentuppställning är bottenplattan. I själva verket finns det tre olika typer av basplattor som består av olika material. En är gjord av rostfritt stål, en andra av aluminium och en tredjedel av polyvinylklorid (PVC). Dessa bottenplattor utgör ofta använda material i processteknik till exempel i reaktorer och rör.

Att bedöma effekten och rebound hastigheter, är en höghastighetskamera med 10.000 fps och en upplösning på 528 x 396 bildpunkter som används. Denna konfiguration väljs som det finns alltiden bild nära effekterna och även upplösningen är fortfarande tillfredsställande. Kameran är ansluten till en skärm som visar filmer i det ögonblick då de registreras. Detta är nödvändigt, eftersom höghastighetskamera kan bara spara en begränsad mängd bilder och skriver i början av videon när detta belopp överskrids. Dessutom är en stark ljuskälla för belysning av synfältet av höghastighetskamera krävs. För belysning enhetlighet ett ark av tekniskt ritpapper limmas på baksidan av vakuumkammare som sprider ljuset.

Slutligen är en två-stegs roterande vingpumpen används för att etablera ett vakuum av 0,1 mbar och en vakuummätare mäter vakuum för att garantera konstanta miljöförhållanden.

För här presenterade arbetet glaspärlor med olika partikeldiametrar (0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0,700, 1,588, 2,381, 2,780, 3,680 och 4,000 mm) används. Pärlorna är gjorda av sodakalkglas och är sfäriska med en ganska jämn yta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Experiment med partiklar Grövre eller lika med 700 um

  1. Framställning av experimentuppställning
    1. Ta hylsan och lyft locket av vakuumkammaren. Placera basplattan som består av den önskade väggmaterialet i vakuumkammaren. Vända den nedre delen av vakuumkammaren i sidled för att glida i plattan noggrant av händer.
    2. Plats exakt en av de partiklar som skall undersökas med pincett i mitten av bottenplattan. Efteråt justera höjden på kameran med ett stativ på ett sådant sätt att bottenplattan är i det lägsta fjärdedel av synfältet och fokusera på partikeln.
    3. Ta bort partikel med pincett.
  2. Experimentell procedur
    1. Justera höjden på partikelkammaren på ett sådant sätt att den önskade anslagshastighet av partikeln har nåtts. Använda skalan på stickan fäst på fasthållningsplattan som en indikator på höjden. Stänga partikelkammaren medspetsen av pipetten genom att trycka ner det så att omkretsen av pipetten rör kanten på kammarens borrhålet. Öppna hylsan och lyft locket av vakuumkammaren.
    2. Sätt en enda sfär i partikelkammaren med pincett. Klotet kan vara fast eller vätskefyllda (som i Louge et al. 14), beroende på vilken typ av partiklar ska analyseras. Men i detta arbete endast fasta partiklar undersöks. Placera den övre luckan på den nedre delen av vakuumkammaren (cylindern) och anslut den övre luckan och den nedre delen av vakuumkammaren med hylsan.
    3. Evakuera kammaren med vakuumpumpen tills en nivå av 0,1 mbar (eller någon annan önskad värde) har uppnåtts. Mäta trycket med en vakuummätare. Stänga ventilen på sidan av vakuumkammaren och stänga av vakuumpumpen. Skyddsglasögon vid arbete under vakuumbetingelser.
    4. Tillämpa en bildhastighet på 10.000 fps och justera kamerainställningarna (positjon / zoom) för att erhålla en upplösning på 528 x 396 pixlar. Starta inspelningen av höghastighetskamera och öppna hålet i partikelkammaren för att frigöra partikeln. Samtidigt dra och vrid pinnen fäst till spetsen på pipetten för att undvika stick-slip problem på grund av hög friktion mellan pinne och tätningsring.
    5. Stoppa inspelningen av kameran direkt efter påverkan eftersom endast en begränsad mängd bilder kan sparas och de första skrivs över när denna gräns överskrids. Klippa filmen runt ögonblick av effekterna på skärmen och spara den på minneskortet.
    6. Upprepa experimentet tio gånger för att erhålla statistiskt signifikanta resultat. Resultaten är statistiskt säkerställd om efter tio repetitioner, inte medelvärdet inte ändra längre (detta kan vara annorlunda för andra material beroende på homogenitet provet eller andra partikelformer).
  3. utvärderings~~POS=TRUNC
    1. Kalibrera programvaran med known storleken på en partikel eller annat objekt med en ram av videon i steg 1.2.4 för att erhålla en omvandling mellan pixlar och avstånd. Använda den horisontella diameter eftersom det inte är suddig på grund av partikelns rörelse.
      1. Räkna antalet bildpunkter i den horisontella diametern och sedan dela det kända avståndet med antalet bildpunkter för att få omvandlingsfaktorn 'avstånd per pixel ". En bild av kalibreringsprocessen visas i figur 4.
    2. Ställa in en referenspunkt av rörelse på toppen av sfären tio ramar före och en ram före nedslaget att beräkna anslagshastigheten. Figur 5 presenterar de två referenspunkter hos rörelse. Med omräkningsfaktorn från steg 1.3.1, använda antalet pixlar mellan de två punkterna för att få ryggalagd körsträcka. Dividera avståndet med den passerade tiden (produkt från antalet ramar och tidssteg) för erhållande av anslagshastigheten.
    3. Ställa in en referenspunkt avrörelse på toppen av sfären en bildruta efter och tio ramar efter påverkan för att beräkna rebound hastighet. Bestäm rebound hastighet analogt med steg 1.3.2.
    4. Beräkna Kommittén som förhållandet mellan rebound hastighet för att anslagshastighet.
    5. Upprepa steg 1.3.1-1.3.4 för utvärdering av alla inspelade stöt videor.

2. Experiment med pulver Finer eller lika med 400 pm

  1. Framställning av experimentuppställning
    1. Ta hylsan och lyft locket av vakuumkammaren. Placera basplattan som består av den önskade väggmaterialet i vakuumkammaren. Vända den nedre delen av vakuumkammaren i sidled för att glida i plattan noggrant av händer.
    2. Placera en lämplig referensobjekt såsom en partikel med en känd storlek i mitten av bottenplattan med pincett. Efteråt justera höjden på kameran med ett stativ på ett sådant sätt att bottenplattan är i det lägsta kvartaletsynfältet och fokusera referensobjektet.
    3. Spela in en kort video av referensobjekt när den ligger på bottenplattan med exakt samma inställningar som i följande experiment.
    4. Ta bort referensobjekt med hjälp av pincett.
  2. Experimentell procedur
    1. Justera höjden på partikelkammaren på ett sådant sätt att den önskade anslagshastighet av partikeln har nåtts. Använda skalan på stickan fäst på fasthållningsplattan som en indikator på höjden. Stänga partikelkammaren med spetsen av pipetten genom att trycka ner det så att omkretsen av pipetten rör kanten på kammarens borrhålet. Öppna hylsan och lyft locket av vakuumkammaren.
    2. Sätt 50 till 100 områden i partikelkammaren. Att styra sfärerna in i partikelkammaren, placera dem först på ett vikt pappersark. Använda det vikta papperet som ett spår för att skjuta partiklarna in i kammaren. Placera locket på than nedre delen av vakuumkammaren (cylindern) och anslut den övre luckan och den nedre delen av vakuumkammaren med hylsan.
    3. Evakuera kammaren med vakuumpumpen tills en nivå av 0,1 mbar (eller någon annan önskad värde) har uppnåtts. Mäta trycket med en vakuummätare. Stänga ventilen på sidan av vakuumkammaren och stänga av vakuumpumpen. Skyddsglasögon vid arbete under vakuumbetingelser.
    4. Starta inspelningen av höghastighetskamera med 10.000 fps och en upplösning på 528 x 396 bildpunkter och öppna hålet i partikelkammaren att befria partiklarna. Samtidigt dra och vrid pinnen fäst till spetsen på pipetten för att undvika stick-slip problem på grund av den höga friktionen mellan pinne och tätningsring. Dra mycket långsamt för att förhindra att alla partiklarna sjunka samtidigt.
    5. Stoppa inspelningen av kameran 5-6 sekunder efter effekterna av den första partikeln eftersom endast en begränsad mängd bilder kan sparas och granst som skrivs över när denna gräns överskrids. Klippa filmen på skärmen på ett sådant sätt att åtminstone 10 klart fokuserade effekterna av partiklar är synliga och spara den på minneskortet.
  3. utvärderings~~POS=TRUNC
    1. Kalibrera programvaran med den kända storleken av referensobjekt från video från steg 2.1.3 för att erhålla en omvandling mellan pixlar och avstånd. Räkna antalet bildpunkter i storleken på referensföremålet och sedan dela det kända avståndet med antalet bildpunkter för att få omvandlingsfaktorn 'avstånd per pixel ".
    2. Ställ en referenspunkt rörelse på toppen av den första klart fokuserad sfär i videon tio bildrutor före och en ram före nedslaget att beräkna effekterna hastighet. Beräkna islagshastigheten analogt med steg 1.3.2 tillsammans med omräkningsfaktorn från steg 2.3.1.
    3. Ställ en referenspunkt rörelse på toppen av den första klart fokuserad sfär en ram efter och tio ramar akteruter effekten att beräkna rebound hastighet. Beräkna rebound hastighet analogt med steg 2.3.2.
    4. Beräkna Kommittén som förhållandet mellan rebound hastighet för att anslagshastighet.
    5. Upprepa steg 2.3.2-2.3.3 för utvärdering av effekterna av ytterligare nio klart fokuserade områden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

För analys glaspartiklar med en diameter på 100 | am till 4,0 mm tappades från en initial höjd på 200 mm på ett rostfritt stål basplatta med en tjocklek på 20 mm.

Figur 6 visar medelvärden samt maximala och minimivärden för Kommittén beroende på partikelstorleken för atmosfärstryck och vakuum. Medelvärdet av COR befinns vara ungefär e = 0,9 för partiklar större än eller lika med 700 pm oberoende av lufttrycket.

För partiklar med en diameter mindre än 400 pm Regionkommittén håller nästan konstant med ett värde på e = 0,9 under vakuumbetingelser. Under atmosfärstryck COR minskar med minskande partikeldiameter. En orsak till detta kan vara att luften framför partikeln komprimeras under fritt fall WHich resultat i form av en kudde som dämpar kollisionen, absorberar kinetisk energi och på grund av att som leder till en lägre COR. I båda fallen avvikelserna är högre än för grövre partiklar. En förklaring till detta kan vara att de fina partiklarna hade bara storleken på några pixlar i videoklipp. Därför fel på grund av valet av pixlarna i en suddig bild är intensiv.

Resultaten för anslagshastigheten beroende på partikelstorleken för atmosfärstryck och vakuum presenteras i figur 7. För anslagshastigheten de medelvärden, är den maximala och den minimala visas. Utvärderas medelvärdet av anslagshastigheten med approximativt v i = 2 ms -1 för partiklar större än 700 | j, m som är oberoende av lufttrycket. Ett undantag visas för en partikeldiameter av 700 | im, där anslagshastigheten är betydligt lägre under vakuumförhållanden ochännu något mer under atmosfärstryck. För en minskande partikeldiameter en avtagande anslagshastighet under atmosfärstryck förväntades. I motsats till detta bör islagshastigheten förbli densamma under vakuumförhållanden. Att ha en närmare titt på utvärderingsmetod kan man se att för partiklar med en diameter av 700 um kalibrerings för konvertering mellan pixlar och avstånd är annorlunda än för de grövre partiklarna. Förhållandet mellan bildpunkter per millimeter är signifikant högre vilket resulterar i lägre hastigheter. En orsak till den falska kalibrering kan vara att kameran inte kan korrekt känna igen formen av de finare partiklarna. Med användning av samma standardiserade kalibrering som för den grövre partiklar de anslagshastigheter är fortfarande ungefär i samma intervall och de extremvärden kan elimineras.

För pulver med en diameter lägre än 400 um de slaghastigheten avtarsignifikant med en minskande partikeldiameter under atmosfärstryck. Jämvikten för luftfriktionskraft och gravitationskraften, och även sedimenteringshastigheten, är tidigare för finare partiklar uppnås. I motsats till detta, är den anslagshastighet under vakuumförhållanden nästan konstant även för pulvren. Detta bevisar teorin om en oändligt accelererande partikel, när det inte finns någon luft som kan resultera i en dragkraft och på grund av att en jämvikt krafter aldrig uppnås. Den visar också nödvändigheten av vakuumförhållanden och därmed också den nyutvecklade frigöringsmekanism för att nå höga anslagshastigheter med fina partiklar. I dessa experiment bara en liten minskning av anslagshastigheten är igenkännbar som kan förklaras av det faktum att endast ett vakuum av 0,1 mbar uppnåddes som inte är ett perfekt vakuum. De mycket högre avvikelser för partiklar med en medeldiameter av 0,113 mm förekommer som påverkan av fel på grund av valet av pixlarna i en blurred bild är högre för lägre hastigheter.

Figur 1
Figur 1. Exteriör bild av vakuumkammaren. Denna figur visar vakuumkammaren från sidan. Man kan se den nedre delen med sina två öppningar för en förbindelse med vakuumpumpen och vakuummätaren. Dessutom locket med fyra öppningar med tätningsringar och skruvlock är synliga. Tätningsringen är mellan den nedre delen och den övre delen. Hylsan avlägsnades i bilden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2. Släpp mekanism med partikelkammaren och spetsen av en pipett. Denna siffra beskriver den nyligen dmekanism eveloped övergång till vakuum experiment. För det första kan den plåthållande den cylindriska kammaren med ett koniskt borrhål ses. Dessutom två pinnar för justering av en variabel initial höjd och anslutningen till den koniska spetsen av en pipett presenteras. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3. Icke-roterande release. Denna figur visar en serie bilder av en asfärisk partikel från 50 (1) och 25 bildrutor (2) före nedslaget liksom på effekterna (3) och vid 25 (4) och 50 (5) ramar efter nedslaget. Den identisk form av partikeln upp till effekterna avslöjar icke-roterande release. Vänligen click här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4. Kalibrering av programvaran. Denna figur visar en partikel från en video av en inspelad fritt fall experiment. Den röda linjen representerar storleken på partikeln och omfattar antalet pixlar som krävs för att beräkna omvandlingsfaktor. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5. Referenspunkt av rörelse. Denna figur presenterar en partikel i en video från en inspelad fritt fall experiment. De två röda kors illustrerar de två referenspunkter rörelse ovanpå sfären i respektive ram: den övre påe på tio ramar före påverkan och lägre vid en ram innan effekterna. Avståndet mellan de två punkterna används för att beräkna effekterna hastighet av partikeln. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 6
Figur 6. Inverkan av partikelstorlek och lufttryck på Regionkommittén. Denna figur visar de medelvärden samt maximala och minimivärden med felstaplar för Regionkommittén, beroende på partikelstorleken. De blå diamanter representerar resultat för experiment under atmosfärstryck medan de orangefärgade cirklarna visar resultat för experiment under vakuum. Glaspartiklar tappades på en bottenplatta av rostfritt stål från en initial höjd på 200 mm. Varje datapunkt representerar medelvärdet av tio repetitions av experimentet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 7
Figur 7. Inverkan av partikelstorlek och lufttryck på islagshastigheten. Denna siffra visar medelvärden för islagshastigheten beroende på partikelstorleken. Dessutom är högsta och lägsta värden som visas av felstaplar presenteras. De fyllda blå diamanter visar resultat för experiment under atmosfärstryck medan de fyllda apelsin cirklar visar resultaten för experiment under vakuum. Den tomma diamant och tom cirkel visar extremvärden på grund av kalibrerings frågor. I experimenten glaspartiklar tappades på en bottenplatta av rostfritt stål från en initial höjd på 200 mm. Varje datapunkt representerar medelvärdettio upprepningar av försöket. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 8
Figur 8. Den framtida experimentuppställning. Denna siffra visar den framtida experimentuppställning för att minimera instabilitet i partikelkammaren under utsättningen. Den automatiserade inställningen med klubban styrs av bussningar, såväl som den tråd för anslutning av staven till motorn via två remskivor visas. Även ramen visas. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ennis, B. J., Green, J., Davies, R. The legacy of neglect. U.S. Chem. Eng. Prog. 90, (4), 32-43 (1994).
  2. Nedderman, R. M. Statics and Kinematics of Granular Materials. Cambridge University Press. Cambridge. (1992).
  3. Seifried, R., Schiehlen, W., Eberhard, P. Numerical and experimental evaluation of the coefficient of restitution for repeated impacts. Int. J. Impact Eng. 32, 508-524 (2005).
  4. Thornton, C., Ning, Z. A theoretical model for the stick/bounce behaviour of adhesive, elastic-plastic spheres. Powder Technol. 99, 154-162 (1998).
  5. Antonyuk, S., et al. Energy absorption during compression and impact of dry elastic-plastic spherical granules. Granul. Matter. 12, 15-47 (2010).
  6. Güttler, C., Heißelmann, D., Blum, J., Krijt, S. Normal Collisions of Spheres: A Literature Survey on Available Experiments. arXIV. (2012).
  7. Bharadwaj, R., Smith, C., Hancock, B. C. The coefficient of restitution of some pharmaceutical tablets/compacts. Int. J. Pharm. 402, 50-56 (2010).
  8. Fu, J., Adams, M. J., Reynolds, G. K., Salman, A. D., Hounslowa, M. J. Impact deformation and rebound of wet granules. Powder Technol. 140, 248-257 (2004).
  9. Sommerfeld, M., Huber, N. Experimental analysis and modelling of particle-wall collisions. Int. J. Multiphas. Flow. 25, 1457-1489 (1999).
  10. Foerster, S. F., Louge, M. Y., Chang, H., Allia, K. Measurements of the collision properties of small spheres. Phys. Fluids. 6, (3), 1108-1115 (1994).
  11. Lorenz, A., Tuozzolo, C., Louge, M. Y. Measurements of Impact Properties of Small, Nearly Spherical Particles. Exp. Mech. 37, (3), 292-298 (1997).
  12. Fu, J., Adams, M. J., Reynolds, G. K., Salman, A. D., Hounslowa, M. J. Impact deformation and rebound of wet granules. Powder Technol. 140, 248-257 (2004).
  13. Wong, C. X., Daniel, M. C., Rongong, J. A. Energy dissipation prediction of particle dampers. J. Sound Vib. 319, 91-118 (2009).
  14. Louge, M. Y., Tuozzolo, C., Lorenz, A. On binary impacts of small liquid-filled shells. Phys. Fluids. 9, 3670-3677 (1997).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats