Utvikling av en Forsøksoppsett for måling av Coefficient of Restitusjon under vakuum betingelser

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

Koeffisienten for restitusjon er en parameter som beskriver tapet av kinetisk energi ved kollisjon. Her er et fritt fall oppsett under vakuumforholdene utviklet for å være i stand til å bestemme koeffisienten til restitusjon parameter for partikler i mikrometer utvalg med høy 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 Element Method brukes for simulering av partikkelformede systemer for å beskrive og analysere dem, for å forutsi og etterpå optimalisere deres oppførsel for enkelt trinn av en prosess eller til og med hele prosessen. For simulering med forekommende partikkel-partikkel og partikkel-vegg-kontakter, vil verdien av koeffisienten for restitusjon nødvendig. Det kan bestemmes eksperimentelt. Koeffisienten for tilbakeføring avhenger av flere parametere som anslagshastigheten. Spesielt for fine partikler anslagshastigheten er avhengig av lufttrykket og under atmosfærisk trykk med høy anslagshastigheter kan ikke nås. For dette er en ny eksperimentell oppsett for fritt-fall-tester under vakuum utviklet. Den koeffisient av restitusjon bestemmes med virkningen og returhastighet som er oppdaget av et høyhastighetskamera. For å ikke hindre utsikten, er vakuumkammeret laget av glass. Også en ny utløsermekanisme for å slippe en enkelt partikkel under vakuumbetingelser er konstruert. På grunn av dette, kan alle egenskaper for partikkel karakteriseres på forhånd.

Introduction

Pulver og granulater er overalt rundt oss. Et liv uten dem er umulig i det moderne samfunn. De vises i mat og drikke som korn eller til og med mel, sukker, kaffe og kakao. De trengs for daglige brukte gjenstander som toner for laserskriver. Også plast industrien er ikke tenkelig uten dem, fordi plast transporteres i kornform før den er smeltet og gitt en ny form. Etter Ennis et al. En minst 40% av verdiskapingen i konsumprisindeksen i USA av den kjemiske industrien (landbruk, mat, legemidler, mineraler, ammunisjon) er koblet til partikkelteknologi. Nedderman 2 til og med nevnt at omtrent 50% (vekt) av produktene, og minst 75% av råmaterialene er granulære faststoffer i den kjemiske industri. Han erklærte også at det oppstår mange problemer vedrørende lagring og transport av matvarer. En av disse er at under transport og håndtering fasiliteterng mange kollisjoner finner sted. For å analysere, beskrive og forutsi oppførselen til et partikkelsystem, kan Discrete Element Method (DEM) simuleringer utføres. For disse simuleringer kunnskap om kollisjonen oppførsel av det partikkelformede systemet er nødvendig. Parameteren som beskriver dette problemet i DEM simuleringer er koeffisienten for restitusjon (COR) som må bestemmes i eksperimenter.

Den COR er et tall som karakteriserer tap av kinetisk energi i løpet av virkningen som beskrevet av Seifried et al. 3. De forklarte at dette er forårsaket av plastiske deformasjoner, bølgeutbredelse og viskoelastiske fenomener. Thornton og Ning fire nevnte også at litt energi kan være utsvevende av arbeid på grunn av grensesnitt vedheft. Den COR er avhengig av anslagshastigheten, materialoppførsel, partikkelstørrelse, form, ruhet, fuktighetsinnhold, adhesjonsegenskaper og temperatur som er angitt i Antonyuk et al., 5. For en completely elastisk slag alt absorbert energi returneres etter sammenstøtet, slik at den relative hastighet mellom kontaktpartnere er like før og etter støtet. Dette fører til en COR e = 1. I løpet av et helt plastisk innvirkning all den opprinnelige kinetiske energi absorberes og kontakt partnerne holde sammen som fører til en COR e = 0. Videre Güttler et al. 6 forklarte at det finnes to typer kollisjoner. På den ene siden er det en kollisjon mellom to kuler som også er kjent som den partikkel-partikkel-kontakt. På den annen side er det kollisjonen mellom en kule og en plate som også kalles partikkel-vegg kontakt. Med data for COR og andre vesentlige egenskaper som friksjonskoeffisient, tetthet, kan Poissons tall og skjærmodul DEM simuleringer utføres for å bestemme de etter collisional hastigheter og orienteringer av partiklene som forklart av bharadwaj et al. 7. som shown i Antonyuk et al. 5, kan den COR beregnes med forholdet på returhastighet å påvirke hastigheten.

Derfor er et eksperimentelt oppsett for fritt-fall-tester for å undersøke den partikkel-vegg kontakt av partikler med en diameter fra 0,1 mm til 4 mm ble konstruert. Fordelen med fritt fall eksperimenter i forhold til akselerert eksperimenter som i Fu et al. 8 og Sommerfeld og Huber 9 er at rotasjonen kan bli eliminert. Dermed kan overføringen mellom roterende og translatorisk bevegelsesenergi som påvirker COR unngås. Asfæriske partikler trenger å bli merket som i Foerster et al., 10 eller Lorenz et al., 11 for å ta hensyn til rotasjon. Som COR er avhengig av støthastigheten, de anslagshastigheter i forsøkene må matche de i den virkelige transport- og håndteringsprosesser. I fritt fall eksperimenter under atmosfærisk trykk, støthastigheten begrensetav trekkraften, som har en økende innflytelse på en avtagende partikkelstørrelse. For å overvinne denne ulempe, det eksperimentelle oppsett fungerer under vakuumbetingelser. En annen utfordring er å slippe bare en enkelt partikkel siden da det er mulig å karakterisere alle egenskaper som påvirker COR på forhånd, for eksempel overflateruhet og adhesjon. Med denne kunnskapen kan COR bestemmes i henhold til egenskapene til partikkelen. For dette ble en ny utløsermekanisme utviklet. En annen sak er limet krefter pulver med en diameter dårligere enn 400 mikrometer. Derfor er en tørr og omgivelsestemperatur miljø er nødvendig for å overvinne adhesjonen.

Det eksperimentelle oppsett består av flere deler. En utvendig riss av eksisterende eksperimentelle oppsettet er vist i figur 1. For det første er det vakuumkammeret som er laget av glass. Det er sammensatt av en nedre del (sylinder), til en toppdekselet, en tetningsring og en hylse kobledeler. Den nedre del har to åpninger for en forbindelse med vakuumpumpe og vakuummåleren. Toppdekselet har fire åpninger. To av dem er nødvendige for stokker av frigjøringsmekanismen som er beskrevet nedenfor, og også to som kan brukes for ytterligere forbedringer av forsøket. Alle disse åpningene kan lukkes med tetningsringer og korkene når arbeider under vakuum.

Dessuten ble en ny utløsningsmekanisme utviklet seg etter anvendelse av en vakuum-munnstykke som i mange andre forsøk som er dokumentert i litteraturen (for eksempel Foerster et al. 10, Lorenz et al. 11, Fu et al., 12 eller Wong et al. 13) er ikke mulig i et vakuummiljø. Mekanismen er realisert av et sylindrisk kammer med en konisk borehullet som holdes av en plate. Denne er koblet til en pinne som passer i en av tetningsringene av toppdekselet av vakuumkammeret og garanterer justering av en variable innledende høyde for fritt-fall eksperimenter. En skala er tegnet på pinnen for å måle høyden. Lukkingen av partikkelkammeret gjennomføres ved en konisk spiss av en pipette som er igjen koblet til en pinne. Den nye frigjøringsmekanismen kan sees i figur 2, og virker som beskrevet her: i den innledende tilstand pipettespissen skyves ned, slik at omkretsen av spissen berører kanten av kammerets borehullet. Kammeret er lukket med pipettespissen slik at det ikke er plass for en partikkel til å forlate kammeret gjennom hullet. For å frigjøre partikkelen, er pinnen trekkes oppover veldig sakte sammen med spissen koblet til den. Som diameteren av tuppen blir mindre et gap mellom sin omkrets og kanten av borehullet oppstår gjennom hvilken partikkelen kan forlate kammeret. Selv om man kunne forvente en rotasjon av partikkel med den nyutviklede utløsermekanismen som partikkelen kunne "rulle" ut av chamber, vises en annen atferd i forsøkene. Figur 3 viser effekten av et asfærisk partikkel fra 50 frames før 50 rammer etter virkningen i trinn på 25 rammer. Fra formen av partikkelen ingen rotasjon er synlig før virkningen (1-3), mens etterpå det åpenbart spinner (4-5). Derfor er det hevdet ikke-rotasjons-utløser finner sted med denne utløsningsmekanisme.

En annen del av den eksperimentelle oppsettet er bunnplaten. Faktisk er det tre forskjellige typer grunnplater som består av forskjellige materialer. Den ene er laget av rustfritt stål, et sekund av aluminium og en tredjedel av polyvinylklorid (PVC). Disse grunnplater representerer ofte brukte materialer i prosessteknikk for eksempel i reaktorer og rør.

For å fastslå effekten og rebound hastigheter, er et høyhastighetskamera med 10.000 fps og en oppløsning på 528 x 396 piksler brukes. Denne konfigurasjonen er valgt da det alltidett bilde nær virkningen og også oppløsningen er fortsatt tilfredsstillende. Kameraet er koblet til en skjerm som viser videoene i det øyeblikk de ble registrert. Dette er nødvendig, fordi den høye hastigheten kameraet kan bare lagre en begrenset mengde bilder og overskriver begynnelsen av videoen når dette beløpet er overskredet. Videre er en sterk lyskilde for belysning av synsfeltet av høyhastighetskamera nødvendig. For belysningsjevnheten av et ark av teknisk tegning papiret er limt på baksiden av vakuumkammeret som sprer lyset.

Til slutt blir en to-trinns roterende vingepumpe anvendes for å etablere et vakuum på 0,1 mbar og en vakuummåler måler vakuum for å sikre konstant miljøforhold.

For her er presentert arbeidet glassperler med ulike partikkeldiameter (0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0,700, 1,588, 2,381, 2,780, 3.680 og 4.000 mm) brukes. Perlene er laget av soda kalkglass og er sfæriske med en ganske glatt overflate.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Forsøk med Partikler grovere eller lik 700 mikrometer

  1. Utarbeidelse av eksperimentelle oppsettet
    1. Fjern hylsen og løft opp toppdekselet av vakuumkammeret. Plasser den bunnplate som består av det ønskede veggmaterialet i vakuumkammeret. Snu den nedre del av vakuumkammeret sidelengs for å gli i platen nøye av hender.
    2. Sted nøyaktig en av de partiklene som skal undersøkes med pinsett i midten av grunnplaten. Etterpå justere høyden av kameraet med et stativ på en slik måte at grunnplaten er i den nederste fjerdedel av det visuelle feltet, og å fokusere på partikkelen.
    3. Fjern partikkel ved hjelp av pinsett.
  2. Eksperimentell prosedyre
    1. Juster høyde av partikkelkammeret på en slik måte at den ønskede effekten hastigheten av partikkelen er nådd. Bruk skalaen på pinne festet til holdeplaten som en indikator på høyden. Lukk partikkel kammer medspissen av pipetten ved å skyve den nedover, slik at omkretsen av pipetten berører kanten av kammerets borehullet. Åpne ermet og løft opp toppdekselet av vakuumkammeret.
    2. Sett en enkelt kule i partikkel kammeret med pinsett. Kulen kan være faste eller væskefylt (som i Louge et al. 14), avhengig av hva slags partikler som skal analyseres. Men i dette arbeidet bare faste partikler blir undersøkt. Plasser toppdekselet på den nedre del av vakuumkammeret (sylinder) og kople det øvre dekselet og den nedre del av vakuumkammeret med hylsen.
    3. Evakuere kammeret med vakuumpumpen til et nivå på 0,1 mbar (eller en hvilken som helst annen ønsket verdi) er nådd. Å måle trykket med en vakuummåler. Steng ventilen ved siden av vakuumkammeret og slå av vakuumpumpen. Bruk vernebriller ved arbeid under vakuum.
    4. Påfør en bildefrekvens på 10 000 fps og justere kamerainnstillingene (position / zoom) for å oppnå en oppløsning på 528 x 396 piksler. Start innspilling av høyhastighetskamera og åpne hull til partikkelen kammeret for å frigjøre partikkelen. Samtidig trekker og slå pinne festet til spissen av pipetten for å unngå stick-slip problemer på grunn av høy friksjon mellom stokk og tetningsringen.
    5. Stopp innspillingen av kameraet direkte etter anslag fordi bare et begrenset antall bilder kan lagres og de første som blir overskrevet når denne grensen er overskredet. Skjær filmen rundt øyeblikket virkningen på skjermen og lagre det på minnekortet.
    6. Gjenta eksperimentet ti ganger for å oppnå statistisk signifikante resultater. Resultatene er statistisk signifikante hvis etter ti repetisjoner, vil ikke gjennomsnittsverdien ikke lenger forandre (dette kan være annerledes for andre materialer avhengig av homogeniteten til prøven eller andre partikkelformer).
  3. evaluering Prosedyre
    1. Kalibrere programvaren med known størrelse av en partikkel eller et annet objekt ved hjelp av en ramme av video gjort i trinn 1.2.4 for å oppnå en omdannelse mellom piksler og avstander. Bruk liggende diameter som det ikke er uklart på grunn av partikkelens bevegelse.
      1. Tell antall piksler i horisontal diameter og deretter dele kjent distanse med antall piksler for å få omregningsfaktor "avstand per piksel '. Et bilde av kalibreringsprosessen er vist i figur 4.
    2. Still et referansepunkt for bevegelse på toppen av kulen ti bilder før og en ramme før virkningen å beregne støthastigheten. Figur 5 viser de to referansepunkter bevegelse. Med omregningsfaktor fra trinn 1.3.1, bruke antall piksler mellom de to punktene for å oppnå distanse. Dele avstand ved passert tid (produkt fra antall av rammer og tidstrinn) for å oppnå den anslagshastigheten.
    3. Still et referansepunktbevegelse på toppen av kulen en ramme etter og ti rammer etter virkningen å beregne returhastighet. Bestem returen hastighet analogt trinn 1.3.2.
    4. Beregn COR som forholdet mellom returhastighet til anslagshastigheten.
    5. Gjenta trinnene 1.3.1-1.3.4 for vurdering av alle registrerte dråpe test videoer.

2. Forsøk med pulver Finer eller lik 400 mikrometer

  1. Utarbeidelse av eksperimentelle oppsettet
    1. Fjern hylsen og løft opp toppdekselet av vakuumkammeret. Plasser den bunnplate som består av det ønskede veggmaterialet i vakuumkammeret. Snu den nedre del av vakuumkammeret sidelengs for å gli i platen nøye av hender.
    2. Plassere et tilstrekkelig referanseobjekt så som en partikkel med en kjent størrelse i midten av grunnplaten med pinsett. Etterpå justere høyden av kameraet med et stativ på en slik måte at grunnplaten er i den nederste fjerdedel avdet visuelle feltet, og å fokusere referanseobjektet.
    3. Spill inn en kort video av referanseobjektet når den ligger på bunnplate med nøyaktig samme innstillinger som i følgende eksperimenter.
    4. Fjern referansen objekt ved hjelp av pinsett.
  2. Eksperimentell prosedyre
    1. Juster høyde av partikkelkammeret på en slik måte at den ønskede effekten hastigheten av partikkelen er nådd. Bruk skalaen på pinne festet til holdeplaten som en indikator på høyden. Lukk kammeret partikkel med spissen av pipetten ved å skyve den nedover, slik at omkretsen av pipetten berører kanten av kammerets borehullet. Åpne ermet og løft opp toppdekselet av vakuumkammeret.
    2. Sette 50 til 100 kuler av partikkel kammeret. Å veilede kulene inn i partikkelkammeret, sette dem først på en brettet ark. Bruk brettet papir som et spor for å skyve partiklene inn i kammeret. Plasser toppdekselet på than nedre del av vakuumkammeret (sylinder) og kople det øvre dekselet og den nedre del av vakuumkammeret med hylsen.
    3. Evakuere kammeret med vakuumpumpen til et nivå på 0,1 mbar (eller en hvilken som helst annen ønsket verdi) er nådd. Å måle trykket med en vakuummåler. Steng ventilen ved siden av vakuumkammeret og slå av vakuumpumpen. Bruk vernebriller ved arbeid under vakuum.
    4. Start innspilling av høyhastighetskamera med 10.000 fps og en oppløsning på 528 x 396 piksler, og åpne hull til partikkelen kammeret for å frigjøre partiklene. Samtidig trekker og slå pinne festet til spissen av pipetten for å unngå stick-slip problemer på grunn av høy friksjon mellom stokk og tetningsringen. Trekk meget langsomt for å hindre at alle partikler faller samtidig.
    5. Stopp innspillingen av kameraet 5-6 sek etter at virkningen av den første partikkelen fordi bare et begrenset antall bilder kan lagres og granst de er overskrevet når denne grensen er overskredet. Skjær filmen på skjermen på en slik måte at minst 10 tydelig fokusert konsekvensene av partikler er synlige og lagre det på minnekortet.
  3. evaluering Prosedyre
    1. Kalibrer programvare med den kjente størrelsen av referanseobjektet fra videoen fra trinn 2.1.3 for å oppnå en omdannelse mellom piksler og avstander. Tell antall piksler av størrelsen av referanseobjektet og deretter dividere den kjente avstand med antall piksler for å få omregningsfaktor "avstand per piksel '.
    2. Still et referansepunkt for bevegelse på toppen av den første skarpt fokusert sfære i video ti bilder før og en ramme før virkningen å beregne støthastigheten. Beregne virkningen hastighet analogt trinn 1.3.2 sammen med omregningsfaktor fra trinn 2.3.1.
    3. Still et referansepunkt for bevegelse på toppen av den første klart fokusert sfære en ramme etter og ti rammer akteruter virkningen å beregne returhastighet. Beregn returen hastighet analogt trinn 2.3.2.
    4. Beregn COR som forholdet mellom returhastighet til anslagshastigheten.
    5. Gjenta trinn 2.3.2-2.3.3 for vurdering av konsekvensene av ytterligere ni tydelig fokusert kuler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

For analyse glasspartiklene med en diameter på 100 um til 4,0 mm ble sluppet fra en opprinnelig høyde på 200 mm på en bunnplate av rustfritt stål med en tykkelse på 20 mm.

Figur 6 viser de gjennomsnittlige verdier så vel som den maksimale og minimale verdier for COR, avhengig av partikkelstørrelsen for atmosfærisk trykk og vakuum. Middelverdien av den COR er funnet å være ca e = 0,9 for partikler større enn eller lik 700 um avhengig av lufttrykket.

For partikler med en diameter mindre enn 400 pm er COR holder seg nesten konstant med en verdi av e = 0,9 under vakuumbetingelser. Under atmosfæretrykk COR avtar med avtagende partikkeldiameter. En årsak til dette kan være at luften foran partikkelen er komprimert under fritt fall hvich resulterer i form av en pute som demper kollisjonen, absorberer kinetisk energi, og på grunn av det fører til en lavere COR. I begge tilfeller er avvikene er høyere enn for grovere partikler. En forklaring på dette kan være at de fine partiklene hadde bare på størrelse med noen få piksler i videoene. Derfor er den feil som skyldes valget av bildeelementene i et uskarpt bilde er intens.

Resultatene for anslagshastigheten, avhengig av partikkelstørrelsen for atmosfæretrykk og vakuum er presentert i figur 7. For at anslagshastigheten middelverdiene, blir den maksimale og den minimale vist. Middelverdien av slaghastigheten blir evaluert med ca. v i = 2 msek -1 for partikler som er større enn 700 um uavhengig av lufttrykket. Et unntak vises for en partikkeldiameter på 700 um hvor støthastigheten er betydelig lavere under vakuumbetingelser ogenda litt mer under atmosfæretrykk. For en avtagende partikkeldiameter et avtagende anslagshastigheten under atmosfæretrykk var forventet. I kontrast til dette, bør anslagshastigheten forbli den samme under vakuumbetingelser. Å ha en nærmere på evalueringsmetode kan det sees at for de partikler med en diameter på 700 um på kalibrerings for konvertering mellom piksler og avstander er forskjellig fra det for de grovere partikler. Forholdet mellom piksler per millimeter er betydelig høyere, som resulterer i lavere hastigheter. En årsak til den falske kalibrering kan være at kameraet ikke er i stand til riktig formen av de finere partiklene gjenkjenne. Ved å bruke den samme standardiserte kalibrering som for de grovere partikler støthastigheter er fortsatt omtrent i samme størrelsesorden, og utliggere kan elimineres.

For pulver med en diameter dårligere enn 400 mikrometer anslagshastigheten avtarbetydelig med avtagende partikkeldiameter under atmosfæretrykk. Likevekten av luftfriksjonskraften og tyngdekraften, og også sedimenteringshastigheten er nådd tidligere for finere partikler. I motsetning til dette, er anslagshastigheten under vakuumbetingelser tilnærmet konstant også for pulverne. Dette beviser teorien om en uendelig akselererende partikkel, når det ikke er luft som kan resultere i en dragkraft, og på grunn av at en likevekt av krefter er aldri nådd. Den viser også nødvendigheten av vakuumbetingelser, og derfor også den nyutviklede frigjøringsmekanismen for å oppnå høye anslagshastigheter med fine partikler. I disse forsøk bare en liten reduksjon av støthastigheten er gjenkjennelig som kan forklares ved det faktum at bare et vakuum på 0,1 mbar ble oppnådd som ikke er en perfekt vakuum. De mye høyere avvik for partikler med en midlere diameter på 0,113 mm oppstå som påvirkning av feil på grunn av valget av pikslene i en blurred bilde er høyere for lavere hastigheter.

Figur 1
Figur 1. Utvendig riss av vakuumkammeret. Denne figur viser den vakuumkammeret fra siden. Man kan se den nedre del med sine to åpninger for en forbindelse med vakuumpumpe og vakuummåleren. Videre toppdekselet med fire åpninger med tetningsringer og korkene er synlige. Tetningsringen er mellom den nedre delen og den øvre delen. Hylsen ble fjernet i dette bildet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. utløsermekanisme med partikkel kammer og tips av en pipette. Dette tallet beskriver den nylig developed utløsermekanisme for vakuum eksperimenter. For det første kan den plate som holder det sylindriske kammer med en konisk borehullet bli sett. I tillegg er de to pinner for justering av en variabel første høyde og tilkoblingen til den koniske spissen av en pipette presenteres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Ikke-rotasjons utgivelse. Denne figuren viser en serie bilder av et asfærisk partikkel fra 50 (1) og 25 bilder (2) før virkningen samt på virkningen (3) og 25 (4) og 50 (5) rammer etter sammenstøtet. Den samme formen på partikkel opp til virkningen avslører den ikke-roterende utgivelse. Vennligst click her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. Kalibrering av programvaren. Denne figuren viser en partikkel fra en video av en innspilt fritt fall eksperiment. Den røde linjen representerer størrelsen på partikkelen og omfavner antall piksler som er nødvendige for beregning av omregningsfaktor. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Referansepunkt av bevegelse. Dette tallet presenterer en partikkel i en video av en innspilt fritt fall eksperiment. De to røde kors illustrere de to referansepunkter bevegelse på toppen av kulen i den respektive ramme: øverste påe ved ti rammer før virkningen og den nedre en på en ramme før sammenstøtet. Avstanden mellom de to punktene brukes til å beregne effekten hastigheten til partikkelen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6
Figur 6. Påvirkning av partikkelstørrelse og lufttrykk på COR. Denne figuren viser gjennomsnittsverdiene samt maksimums- og minimumsverdiene med feilfelt for COR avhengig av partikkelstørrelsen. De blå diamanter representerer resultater for eksperimenter under atmosfærisk trykk, mens de oransje sirkler viser resultater for eksperimenter under vakuum forhold. Glasspartiklene ble sluppet på en rustfri stålgrunnplaten fra en opprinnelig høyde på 200 mm. Hvert datapunkt representerer den gjennomsnittlige verdi av ti repetitions av eksperimentet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 7
Figur 7. Virkning av partikkelstørrelse og lufttrykket på anslagshastigheten. Denne figuren viser de midlere verdier for anslagshastigheten, avhengig av partikkelstørrelsen. Videre maksimums- og minimumsverdier avbildet av feilfelt blir presentert. De fylte blå diamanter demonstrere resultater for eksperimenter under atmosfærisk trykk, mens de fylte oransje sirkler vise resultater for eksperimenter under vakuum forhold. Den tomme diamant og den tomme sirkelen illustrerer uteliggere grunn av kalibreringsproblemer. I forsøkene glasspartiklene ble sluppet på en rustfri stålgrunnplaten fra en opprinnelig høyde på 200 mm. Hvert datapunkt representerer middelverdienav ti repetisjoner av eksperimentet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 8
Figur 8. Fremtiden eksperimentelle oppsettet. Dette tallet viser fremtiden eksperimentelle oppsettet for å minimere ustabilitet av partikkelkammeret under utgivelse. Den automatiserte oppsett med stokken styres av foringer, samt ledningen for tilkobling av staven til motoren via to trinser er vist. Også rammen vises. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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