Regisztráció és bejelentkezés

Dinamikus berendezésben mozgó szemcsés anyaghalmaz modellezése

Kulcsszavak: keverés, teljesítménymérés, szemcsés anyag

Az élelmiszeriparban és a gyógyszeriparban is gyakran alkalmaznak szilárd szemcsés anyagok mozgatására, keverésére alkalmas berendezéseket. Folyadékok keveréséhez szükséges nyomaték leírására léteznek összefüggések, melyek leginkább függnek a folyadék dinamikai viszkozitásától, a keverőelem fordulatszámától és a keverő geometriájától. Szemcsés anyagok esetén viszont más a helyzet, a keveréshez szükséges nyomaték számítása bonyolultabb és több anyagjellemzőtől is függhet, mint például a nedvességtartalom, a szemcsesűrűség, a szemcsék mérete és alakja.

A dolgozat célja annak vizsgálata, hogy a felsorolt paraméterek hogyan befolyásolják a keveréshez szükséges teljesítményt szemcsés anyaghalmazok esetén, továbbá a mérési eredmények statisztikai kiértékelése. Kétféle anyaghalmazt, hántolt kölest és kukoricát méréssel és számítógépes szimulációval vizsgáltunk.

A mérések során vízszintes tengelyű dobkeverő felvett villamos teljesítményét mértük mind köles, mind kukorica esetén különböző nedvességtartalmak mellett. Valamennyi nedvesség esetén a keverő öt különböző töltöttségi fokánál, a keverőmotort kilenc különböző fordulatszámán járatva mértük a teljesítményt.

A számítógépes szimuláció során diszkrét elemes módszerrel (DEM) vizsgáltuk a kétféle anyaghalmaz viselkedését a dobkeverő számítógépes modelljében. Az anyaghalamaz nedvességtartalmát beépített kohéziós kapcsolati modellel közelítettük, felhasználva a korábban meghatározott mikromechanikai jellemzőket. A szemcsék alakját köles esetén gömbbel közelítettük, kukorica esetén három fajta szemalak közelítést végeztünk. A tisztán gömbökből álló halmaz viselkedését összevetettük a szemcséket több gömbből, úgynevezett clumpokkal felépített halmaz viselkedésével. Végezetül a diszkrét elemes modelleket validáltuk az elvégzett mérésekkel.

Irodalomjegyzék:

1. Gijón-Arreortúa, I., Tecante, A.: Mixing time and power consumption during blending of cohesive food powders with a horizontal helical double-ribbon impeller. Journal of Food Engineering, 149 (Supplement C), 144–152., 2015.

2. Masiuk, S.: Power consumption, mixing time and attrition action for solid mixing in a ribbon mixer. Powder Technology, 51 (3), 217–229., 1987.

3. Yu, Y., Fu, H., Yu, J.: DEM-based simulation of the corn threshing process. Advanced Powder Technology, 26 (5), 1400–1409., 2015.

szerzők

  • Horváth Dániel
    Gépészmérnöki mesterképzési szak
    mesterképzés (MA/MSc)
  • Módi Dávid Kristóf
    Gépészmérnöki alapszak (BSc)
    alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

  • Dr. Poós Tibor
    Adjunktus, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
  • Dr. Tamás Kornél
    adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék