Inhaltsverzeichnis. 1 Einführung Häufig auftretende Probleme mit Schüttgütern Meilensteine der Schüttguttechnik... 4 Literatur...

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1 1 Einführung Häufig auftretende Probleme mit Schüttgütern Meilensteine der Schüttguttechnik Literatur Grundlagen Partikel oder Kontinuum? Kräfte und Spannungen Das Verhalten von Schüttgütern (Einführung) Der Mohrsche Spannungskreis Die wichtigsten Grundlagen zum Mohrschen Spannungskreis Berechnungen zum Mohrschen Spannungskreis Schüttgutdichte, Porosität und Sättigungsgrad Statischer Auftrieb Elastische und plastische Verformung Haftkräfte Einfluss der Partikelgröße auf das Verhalten des Schüttgutes Partikelgrößenverteilungen Verteilungssumme und Verteilungsdichte Mengenart Kennwerte von Partikelgrößenverteilungen Literatur Fließeigenschaften von Schüttgütern Einachsiger Druckversuch als Modell Verfestigung von Schüttgütern Zeitverfestigung Fließfähigkeit Druckversuch mit Fließgrenze und Spannungskreisen XIII

2 XIV Inhaltsverzeichnis 3.2 Prinzip der Messung mit Schergeräten Messprozedur Fließort und Fließeigenschaften Zeitverfestigung (Caking) Wandreibung Messprozedur für Wandfließorte Wandfließort und Wandreibungswinkel (kinematisch) Zeitwandfließort, statische Wandreibung Kennzahlen zur Charakterisierung der Fließfähigkeit Die Fließfähigkeit ff c Bemerkungen zur Bezeichnung Fließfähigkeit Weitere Zahlen zur Kennzeichnung der Fließfähigkeit Literatur Praktisches Messen von Fließeigenschaften Messungen mit Schergeräten Messung von Fließorten mit dem Jenike-Schergerät Messung von Fließorten mit dem Ringschergerät Messung der Zeitverfestigung Messung der kinematischen Wandreibung Messung der statischen Wandreibung Abriebmessung Messung der Verdichtbarkeit Festlegen der Spannungen Fließorte (Fließfähigkeit) Zeitfließorte (Fließfähigkeit bei Zeitverfestigung) Wandfließorte (Wandreibung) Anwendungsbezogene Messung von Fließeigenschaften Vergleichsmessungen Verfahrenstechnische Siloauslegung Literatur Anmerkungen zum realen Verhalten von Schüttgütern Anisotropie und Einfluss der Verformung Spannungen Schüttgutdichte Druckfestigkeit (Schüttgutfestigkeit) Scherverformung, Scherzonen, Lokalisation Idealisierung: Einfaches Scheren und reines Scheren Scherzonen und Scherbänder Dilatanz Stationäres Fließen und Dilatanz beim Messen von Fließeigenschaften

3 XV 5.3 Fließorte Anscherpunkt, Abscherpunkte und Spannungskreise Zugfestigkeit und Kohäsion Verhalten bei sehr kleinen Spannungen Einfluss der Geschwindigkeit Literatur Überblick über Messverfahren und Messgeräte Einflüsse auf das Messergebnis Prozedur und Hauptspannungen Spannungen in der Messebene Anforderungen an Messgeräte für Fließeigenschaften Messverfahren (Übersicht) Trichter Böschungswinkel Lawinenbildung (Avalanching) Imse-Test Fließfähigkeitsindex nach Carr Rührer Verdichtbarkeitsmessung Cohesion Tester, Flowability Test Penetration Test und Indentation Test Einachsiger Druckversuch Monoaxial Shear Test Powder Bed Tester mit Zugfestigkeitsmessung Einachsige Zugfestigkeitsmessung Zugfestigkeitsmessung mit Gasströmung Johanson Hang-up Indicizer, ähnliche Messprinzipien Quality Control Tester Zweiachsiger Druckversuch (Biaxial compression test) Jenike-Schergerät Torsionsschergeräte Ringschergeräte Bemerkungen zu Aussagekraft und Genauigkeit Messung von Haftkräften Zusammenfassung Literatur Spezielle Eigenschaften und Einflüsse auf das Fließverhalten Effekte beim Fließen von Schüttgütern Stick-Slip-Effekt durch Zeit- und Geschwindigkeitsabhängigkeit Lage- und Wegabhängigkeit der Wandreibung

4 XVI Inhaltsverzeichnis 7.2 Einflüsse auf das Fließverhalten Partikelgrößenverteilung Fließhilfsmittel Flüssigkeit, Feuchteanteil Gasströmung Partikelform Agglomeratbildung Literatur Beispiele gemessener Fließeigenschaften Fließhilfsmittel Feuchtigkeit Temperatur Zeitverfestigung Feinheit Abrieb Schüttgutdichte Spannungsabhängigkeit des Wandreibungswinkels Wandreibungswinkel in Abhängigkeit vom Wandmaterial Wandreibungswinkel in Abhängigkeit von der Richtung Literatur Spannungen im Schüttgut Spannungsverhältnisse bei der Lagerung in Silos Horizontallastverhältnis Spannungsverläufe Berechnungsverfahren (Übersicht) Berechnung der Spannungen im Siloschaft Weitere Anwendungen der Janssen-Gleichung Schüttguteigenschaften zur Spannungsberechnung mit der Janssen-Gleichung Berechnung der Spannungen im Trichter Abschätzung der Spannungen an der Auslauföffnung Schüttguteigenschaften zur Berechnung der Spannungen im Trichter Spannungsberechnung für das Gesamtsystem Belastung von Austraggeräten Vertikalspannung an der Auslauföffnung Abschätzen von Abzugskräften Einflüsse auf die Spannungsverteilung Lokale Querschnittsänderungen Exzentrisches Fließen Literatur

5 XVII 10 Verfahrenstechnische Siloauslegung Fließprofile: Massenfluss und Kernfluss Probleme beim Lagern von Schüttgütern in Silos Das Auslegungsverfahren von Jenike Auslegung von Massenflusssilos Auslegung von Kernflusssilos Anwendungen der Ergebnisse der Siloauslegung Diagramme zur Siloauslegung Literatur Silogestaltung Einfluss der Fließeigenschaften auf die Silogestaltung Trichtergestaltung Trichterformen Übergänge und Wandgestaltung Mehrere Auslauföffnungen Sonderfälle: Unterschiedliche Wandneigungswinkel Einbauten Verdrängende Einbauten Trichterförmige Einbauten Rohrförmige Einbauten Literatur Schüttgutaustrag Freier Auslauf und maximaler Massenstrom Abschätzung des Auslaufmassenstroms grobkörniger Schüttgüter Auslaufmassenstrom feinkörniger Schüttgüter Austraghilfen Pneumatische Austraghilfen Mechanische Austraghilfen Einsatz von Austraghilfen Austraggeräte Regeln zur Gestaltung hinsichtlich Massenfluss Übersicht Einsatz von Austraghilfen und Austraggeräten Literatur Entmischung Entmischungsmechanismen Siebeffekt und andere Entmischungsmechanismen auf Böschungen

6 XVIII Inhaltsverzeichnis Perkolation bei Verformung des Schüttgutes Flugbahn und Gasströmung Reduzieren der Entmischung beim Lagern von Schüttgütern Veränderung des Schüttgutes Optimieren von Einfüllprozessen Zusammenführen des entmischten Schüttgutes Probenahme Schlussfolgerungen Literatur Erschütterungen und Schwingungen in Silos Phänomen Grundlegende Vorgänge Erschütterungen als Ergebnis schlagartig bewegten Schüttgutes Schlagartiges und pulsierendes Fließen durch Stick-Slip Scherzonen im Silo Beschleunigungs- und Verzögerungswellen Erschütterungen durch Fließen des Schüttgutes Scherzonen innerhalb des Schüttgutes Erschütterungen durch veränderliche tote Zonen Erschütterungen durch Fließen an der Silowand Kombinationen verschiedener Mechanismen Silohupen Erschütterungen durch andere Ursachen Großer Massenstrom Zyklische Anregung durch das Austraggerät Zusammenbrechende Brücken und Schächte Maßnahmen zur Reduzierung von Silobeben und Silohupen Verringerung der beschleunigten Masse Regelmäßiges Auslösen von kleinen Erschütterungen Erhöhung der Wandrauigkeit im Siloschaft Vergleichmäßigung des Fließprofils Umwandeln von Kernfluss in Massenfluss Einbauten Literatur Beispielaufgaben mit Lösungen Allgemeine Hinweise zu den Aufgaben Aufgaben und Lösungen Aufgabe 1: Spannungen im Siloschaft Aufgabe 2: Maximale Spannung im Massenflusssilo (Abrieb) Aufgabe 3: Entleerungsrohr

7 XIX Aufgabe 4: Abzugskraft Aufgabe 5: Presse Aufgabe 6: Spannungen bei Kombination von Behältern Aufgabe 7: Spannungen in BigBags und gestapelten Säcken Aufgabe 8: Auslaufmassenstrom Aufgabe 9: Auswahl eines Wandmaterials für Massenfluss Aufgabe 10: Auslegung eines Massenflusssilos Aufgabe 11: Auslegung eines Kernflusssilos Aufgabe 12: Auslegung eines Silos bei Zeitverfestigung Symbolverzeichnis Sachverzeichnis