Pulverfließeigenschaften - Lehrstuhl Mechanische Verfahrenstechnik

410
Für die Kennzeichnung der Festigkeitseigenschaften eines kohäsiven Schütt-
gutes ist vor allem die einaxiale (einachsige) Druckfestigkeit σc bedeutsam,
die vom Gut als Folge einer Verfestigungsspannung (größte Hauptspannung
beim Verfestigen) σ1 aufgebracht wird (Folie 6.23). Den Betrag von σc erhält
man aus dem zugehörigen Fließort, indem man einen MOHR-Kreis zeichnet,
der durch den Koordinatenursprung (σ2 = 0) verläuft und den Fließort tangiert.
Die einaxiale Druckfestigkeit σc entspricht somit der Spannung, die in einem
Schüttgutzylinder, der mit σ1 verfestigt wurde, bei einachsigem Druck zum
Bruch bzw. Fließen führt. Folglich fließt ein Schüttgut umso leichter, je gerin-
ger σc bei vorhandener Verfestigungsspannung σ1 ist. Für die Charakterisie-
rung der Fließfähigkeit kohäsiver Schüttgüter eignet sich deshalb besonders
der Quotient aus der größten Hauptspannung σ1 und der einaxialen Druckfes-
tigkeit σc, der als Fließfunktion ffc (im Sinne einer dimensionslosen Kennzahl)
bezeichnet wird:
ffc
σ
σ
1 = oder
c
MVT_e_6neu Mechanische Verfahrenstechnik - Partikeltechnologie Schüttgutspeicherung Prof. Dr. J. Tomas,
10.10.2012
ffct
σ
σ
1 = . ( 6.163)
ct
Die von JENIKE /3.143/ vorgeschlagene Einteilung der Schüttgüter soll hier
mit einer Ergänzung bezüglich verhärteten Gutes angeführt werden, Tabelle
6.6 /3.144/.
Bei kohäsionslosem Gut (τc = 0, Fließort geht durch den Koordinatenursprung)
ist keine Druckfestigkeit vorhanden (σc = 0), so dass die Fließfunktion gegen
unendlich geht. Die Klasse "verhärtet" wird dadurch abgegrenzt, dass hier die
einaxiale Druckfestigkeit σct größer als die Verfestigungsspannung σ1 ist, Ta-
belle 6.6:
ffc Kennzeichnung Beispiele
10 ≤ ffc freifließend (rieselfähig) trockener Sand
4 ≤ ffc < 10 leichtfließend feuchter Sand
2 ≤ ffc < 4 kohäsiv trockener Zement
1 ≤ ffc < 2 sehr kohäsiv feuchte Pulver
ffc, < 1 nicht fließend, verhärtet mit
Festkörpereigenschaften
gealterter Zement
ffct
Tabelle 6.6: Fließfunktion von Schüttgütern
Dies kann nach einer Verfestigung des Schüttgutes in zeitlicher Ruhelage als
sog. Zeitverfestigung auftreten und entsteht einerseits als Ergebnis von Festkörperbrückenbindungen
(Gln.( 6.103) oder ( 6.107)). Die sind wiederum über
sog. Zeitfließorte (Folie 6.30) mit den zugehörigen Kenngrößen wie Zugfes-
tigkeit σZt, Kohäsion τct und innere Reibungswinkel ϕit beschreibbar.