Modelowanie i analiza płynięcia materiału rozdrobnionego podczas ścinania w reometrze pierścieniowym z wykorzystaniem metody elementów dyskretnych

• Autorzy: Chutkowski Marcin , Zapała Wojciech , Przywara Mateusz

Warianty tytułu

EN

Modelling and analysis of powder flow during shearing in annular rheometer using discrete element method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ze względu na fakt, że komórka Jenike’go została zaprojektowana i jest stosowana do testów materiałów proszkowych pod obciążeniem rzędu setek kPa, charakterystycznych dla procesów wielkotonażowych, jest nieodpowiednim narzędziem do badań materiałów w warunkach obciążeń znacznie poniżej 10 kPa. Ponadto, konstrukcja komórki Jenike’go sprawia, że ścinaniu poddawany jest wąski obszar testowanej próbki, podczas gdy większość materiału pozostaje nieruchoma. Jako alternatywę zaproponowano badanie w szczelinowym reometrze pierścieniowym, skonstruowanym w taki sposób, że pasmo ścinania obejmuje całą objętość testowanego materiału. Po przeprowadzonych badaniach eksperymentalnych zastosowano symulację komputerową ścinania proszku, opartą na metodzie DEM, do przeanalizowania rozkładów czasowo-przestrzennych niemierzalnych eksperymentalnie właściwości fizycznych złoża. Wyniki symulacji stanowią podstawę wniosku o pasmie ścinania wypełniającym całą szczelinę reometru.

EN

Due to the fact that Jenike's cell has been designed and used for testing powder materials under load of hundreds of kPa, characteristic for large-tonnage processes, it is an in appropriate tool for testing materials under load conditions well below 10 kPa. As an alternative, an annular cell rheometer test constructed in such a way that the shear band covers the entire volume of material tested is proposed. After the experimental tests, a computer simulation of powder shearing, based on the Discrete Element Method (DEM), was used to analyze time-spatial distributions of experimentally unmeasurable physical properties of the powder bed. The simulation results proved that the shearing band cover sentire rheometer gap.

Słowa kluczowe

PL

materiały proszkowe; szczelinowy reometr pierścieniowy; metoda elementów dyskretnych; DEM

EN

particulate materials; annular rheometer; discrete element method; DEM

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Chemical Technology & Biotechnology
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 2
• Strony: 52--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chutkowski Marcin

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, al. Powstańców Warszawy 12
• [e-mail]

• https://orcid.org/0000-0001-8234-4963

autor

Zapała Wojciech

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, al. Powstańców Warszawy 12

• https://orcid.org/0000-0001-8225-7480

autor

Przywara Mateusz

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, al. Powstańców Warszawy 12

Bibliografia

• [1] Jenike, A.W., Storage and flow of solids, Bulletin of Univ. of Utah, 1964, 53, Salt Lake City, DOI: 10.2172/5240257
• [2] ASTM D6128, Standard Test Method for Shear Testing of Bulk Solids Using the Jenike Shear Cell
• [3] Klausner, J.F., Chen, D., Mei, R., Experimental investigation of cohesive powder rheology, Powder Techn., 2000, 112, 94-101, DOI: 10.1016/s0032-5910(99)00310-1
• [4] Olechowski M., Wpływ wilgotności na właściwości reologiczne materiałów sypkich, 2012, Praca doktorska, Politechnika Rzeszowska
• [5] Opaliński I., Chutkowski M., Hassanpour A., Rheology of moist food powders as affected by moisture content, Powder Techn., 2016, 294, 315-322, DOI: 0.1016/j.powtec.2016.02.049
• [6] Sielamowicz I., Balevicius R., Experimental and computational analysis of granular material flow in model silos, IPPT Reports on Fundamental Technological Research, 2013, IPPT PAN, 1, 1-317
• [7] Niedostatkiewicz M., Tejchman J., Investigations of porosity changes during granular silo flow using electrical capacitance tomography (ETC) and particle image velocimetry (PIV), Part. Part. Syst. Charact., 2007, 24, 304-312, DOI: 10.1002/ppsc.200601133
• [8] Ostendorf M., Schwedes J., Application of Particle Image Velocimetry for velocity measurements during silo discharge, Powder Techn., 2005, 158, 69-75, DOI: 10.1016/j.powtec.2005.04.020
• [9] Cundall, P.A., Strack, O.D., A discrete element model for granular assemblies, Géotehnique, 1979, 29(1), 47-65, DOI :10.1680/geot.1979.29.1.47
• [10] Hassanpour A., Pasha M., 2014, Discrete Element Method Applications in Process Engineering in Introduction to Software for Chemical Engineers, CRC Press, DOI: 10.1201/b17150-8
• [11] Matuttis H.-G., Chen J., 2014, Understanding the Discrete Element Method, Wiley & Sons, Singapore, DOI: 10.1002/9781118567210
• [12] Zhu H.P., Zhou Z.Y., Yang R.Y., Yu A.B, Discrete particle simulation of particulate systems: Theoretical developments, Chem. Eng. Sci., 2007, 62, 3378-3396, DOI: 10.1016/j.ces.2006.12.089

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).