Analysis of funnel flow in rectangular silo based on ECT data

• Autorzy: Grudzień K. , Maire E. , Adrien J. , Sankowski D.

Warianty tytułu

PL

Analiza przepływu kominowego w silosie prostokątnym na podstawie danych ECT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

About 60% of solid state industrial products appear, at some stage of production, as powders or grains. Many of them are stored in containers, majority in silos. The most popular shape type of silo is cylindrical, but very often rectangular silos are used, mainly in mining or construction industry. One of the characteristic points of the bulk solids flow are dynamic volume changes during processes of receptacle unloading. The paper presents results of Electrical Capacitance Tomography application to monitoring sand concentration distribution inside model of rectangular silo. The silo construction causes a funnel flow of sand after opening the outlet. ECT allows in non-invasive way to track the changes of funnel size and sand concentration in funnel zone. Paper presents post-processing methods application for reconstructed image analysis in order to estimate the main parameters of funnel. Additionally the results of experiments allow to investigate the influence of wall roughness and initial sand density on the silo process discharging. The results are compared with data received from X-ray tomography system in order to determine the accuracy of ECT.

PL

Około 60% materiałów w przemyśle przechowywanych jest w postaci granulatu. Duża większość materiałów lokowanych jest w kontenerach, głównie w silosach. Najbardziej popularnym kształtem stosowanych silosów jest silos cylindryczny, jednak dość często zdarzają się zastosowania silosów prostokątnych, głównie w górnictwie i budownictwie. Jednym z charakterystycznych zjawisk, monitorowanych przez systemy kontroli, występujących w trakcie procesów rozładowywania silosów są dynamiczne zmiany objętościowe przechowywanych materiałów sypkich. Artykuł prezentuje zastosowanie elektrycznej tomografii pojemnościowej ECT do monitorowania zmian koncentracji piasku wewnątrz prostokątnego modelu silosu. Konstrukcja przygotowanego silosu wymusza na piasku przepływ kominowy. ECT pozwala w nieinwazyjny sposób śledzić rozmiar komina i koncentrację piasku w obszarze komina. Artykuł pokazuje możliwość zastosowania analizy i przetwarzania obrazów tomograficznych ECT w celu wyznaczenia charakterystycznych parametrów przepływu silosowego dla różnych początkowych koncentracji piasku. Otrzymane wyniki zostały porównane z wynikami otrzymanymi za pomocą systemu tomografii promieni X w celu określenia dokładności systemu ECT.

Słowa kluczowe

EN

electrical capacitance tomography; gravitational flow; X-ray tomography

PL

elektryczna tomografia pojemnościowa; przepływ grawitacyjny; tomografia promieni X

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 14, z. 3/2
• Strony: 681--694
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Grudzień K.

• Computer Engineering Department, Technical University of Lodz, Poland

autor

Maire E.

• Universite de Lyon, INSA-Lyon, MATEIS CNRS, Villeurbanne, France

autor

Adrien J.

• Universite de Lyon, INSA-Lyon, MATEIS CNRS, Villeurbanne, France

autor

Sankowski D.

• Computer Engineering Department, Technical University of Lodz, Poland

Bibliografia

• [1] Baruchel J., Buffiere J.-Y., Cloetens P., Maire E., Merle P., Peix G., X-Ray Tomography in Material Science. Hermes Science Publications, Paris, 2000, 205.
• [2] Chaniecki Z., Dyakowski T., Niedostatkiewicz M., Sankowski D., Application of electrical capa-citance tomography for hulk solids flow analysis in silos. Particle and Particle Systems Characterization, 23, 3-4, 2006, 306-312.
• [3] Dyakowski T., Edwards R.B., Xie C.G., Williams R.A., Application of Capacitance Tomography to Gas-Flow Solids. Chem. Eng. Sci„ 52, 13, 1997, 2099-2110.
• [4] Grudzień K., Romanowski A., Williams R.A., Application of a Bayesian approach to the tomographic analysis of hopper flow. Particle & Particle Systems Characterization, vol. 22, Issue4, 2005, 246-253.
• [5] Jenike A.W., Storage and Flow of Solids. Eng. Exp. Station Bulletin, 123 (University of Utah), 1970.
• [6] Loser T., Wajman R., Mewes D., Electrical capacitance tomography: image reconstruction along electrical field lines. Meas. Sci. Technol., vol. 12, 2001, 1083-1091.
• [7] Maire E., Adrien J., Carmena V., Buffićre J-Y., Courbon J., In situ experiments in Xray tomography using synchrotron and standard laboratory tomographs. 5th International Symposium on Process Tomography in Poland, Zakopane, 2008.
• [8] Niedostatkiewicz M, Tejchman J., Chaniecki Z., Grudzień K.., Determination of hulk solid con-centration changes during granular flow in a model silo with ECT sensors. Chemical Engineering Science, vol. 64, Issue 1, 2009, 20-30.
• [9] Niedostatkiewicz M., Tejchman J., Grudzień K., Chaniecki Z., Application of ECT to solid con-centration measurements during granular flow in a rectangular model siło. Chemical Engineering Research and Design, vol. 88, Issue 8, August 2010, 1037-1048.
• [10] Plaskowski A, Beck M. S., Thorn R. And Dyakowski T., Imaging Industrial Flows, Institute of Physics Publishing. Bristol, 1995.
• [11] Romanowski A., Grudzień K., Williams R.A., Analysis and Interpretation of Hopper Flow Behaviour Using Electrical Capacitance Tomography. Particle & Particle Systems Characterization, vol. 23, Issue 3-4, 2006, 297-305.
• [12] Seville J., Tuzun U., Clift R., Processing of Particulate Solids. Blackie Academic, London, 1997, 1997, 377.
• [13] Słomiński C, Niedostatkiewicz M., Tejchman J., Application of particle image velocimetry (PIV) for deformation measurement during granular silo flow. Powder Technology, 173, 1,2007, 1-18.
• [14] Stock SR., Recent advances in X-ray microtomography applied to material. International Materials Reviews, vol. 53, No. 3, 2008, 129-181.
• [15] Wajman R., Nowa metoda rekonstrukcji obrazów dla potrzeb pojemnościowej tomografii procesowej. Rozprawa doktorska, Politechnika Łódzka, 2006.
• [16] Williams R.A., Beck M.S., Process Tomography - Principles, Techniąues and Applications. Butterworth-Heinemann, Oxford, 1996, 507.
• [17] Yang WQ., Liu S., Electrical capacitance tomography with a sąuare sensor, lst World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, 1999, 313-317.
• [18] Yang WQ., Spink_D.M., Gamio J.C., Beck M.S., Sensitivity distributions of capacitance tomography sensors with parallel field excitation. Meas. Sci. Techn., vol. 8, 1997, 562-569.