Skladování sypkých látek. Tok prášku. Režim spotřeby skladové zásoby. Vliv vlastností prášku na jeho tok. Tok sypkých látek v zásobnících

Skladování sypkých látek » V kontejnerech Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob Sypké hmoty Doprava a skladování

» menší objemy » zpracování a logistika na úrovni malých šarží » dlouhodobější skladování

» V zásobnících (silech) » velké objemy (např. sušené byliny) » vstup do kontinuálních procesů » rozhraní mezi kontinuální a vsádkovou částí procesu » např. zásobník u tabletovačky

Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob Charakteristika, drcení a mletí, mísení, granulace, třídění, doprava a skladování sypkých hmot

Režim spotřeby skladové zásoby

Tok prášku

» Kontejnerové skladování

» Podmínky toku práškového lože

» na úrovni logistiky

» Zásobníky » ovlivněné režimem toku » režim vyprazdňování FIFO » first in first out » požadovaný režim pro farmaceutický průmysl

» režim vyprazdňování LIFO » last in first out » možnost degradace, expirace skladovaného materiálu

» překonání mezičásticových sil » zvýšení mezičásticových vzdáleností » expanze práškového lože

» Režimy práškového toku » » » »

tok plastické pevné látky setrvačný režim režim fluidní vrstvy suspenzní režim

Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob


Charakteristika, drcení a mletí, mísení, granulace, třídění, doprava a skladování sypkých hmot


Vliv vlastností prášku na jeho tok » Charakter toku prášku určují » adhezivní vlastnosti » kohezní vlastnosti » často měřené společně jako empirické kritérium tokovosti

Tok sypkých látek v zásobnících mobilní

Nálevkový (jádrový tok)

» Adhezivnost a kohezivnost jsou ovlivněny » » » »

velikostí a tvarem částic texturou povrchu částic elektrickými vlastnostmi vlhkostí

Objemový tok

stagnantní





1

Poruchy toku sypkých látek

Příklady poruchy toku sypkých látek

» Zablokování výsypného otvoru (klenbování) » Snížení využitelného prostoru zásobníku » Nekontrolovaný tok (flooding) » Konsolidace nehybného lože » Segregace

» Tvorba můstků, klenbování (bridging, arching) stagnantní

» různě velikých částic » složek směsí klenba

kohezivní můstek

» Tvorba děr (ratholing)





Volba režimu toku při návrhu

Zajištění objemového toku

» Nálevkový tok = ekonomické řešení

» Překonání tření na výsypce » Dostatečná velikost výsypného otvoru

» malé zkosení ve spodní části = prostorová úspornost » pohyblivé částice mimo kontakt se stěnou = nízká abraze » !!! nepůsobí problémy pouze pokud hmota obsahuje » » » »

hrubé částice nelepivé částice nedochází k segregaci materiál se nekazí, nedegraduje, nemění vlastnosti

» Ve většině farmaceutických aplikací je třeba zajistit objemový tok

» zamezení tvorby můstků » překonání kohezní síly vrstvy

» Modifikace výsypky » Modifikace tokových vlastností aditivy » stearan hořečnatý » koloidní oxid křemičitý – „Aerosil“





Podmínka toku » Prášek, je-li vystaven tlaku, si vytvoří určitou soudržnost » Tato soudržnost (koheze) může působit zablokování / poruchy toku » σD … napětí v prášku » závisí na vlastnostech prášku » stěně zařízení » geometrii

» σy … prostá mez kluzu

Tokový faktor (zásobníku) ff prášek klenba blokuje tok

» Vyšší hodnoty ff znamenají horší tokové podmínky

ff 

c D

» σc … kompaktační napětí » jaký tlak působí na prášek v loži

» Podmínka toku v zásobníku c y ff

» nulové napětí – volný povrch práškového lože

TOK





2

Toková funkce prášku

Podmínka toku – kritické napětí » Pro zajištění toku musíme znát tokovou funkci prášku a tokový faktor zásobníku

Závislost prosté meze kluzu na kompaktačním napětí Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob




Vliv konsolidačního tlaku

Kohezivita sypkého materiálu

na vztah napětí a deformace

» Měření smykového napětí normálový tlak na vrstvu

kryt 2 prstence

» Smykové napětí (úměrné síle nutné k tomu aby ke smyku docházelo) může záviset na celkové smykové deformaci (vzdálenosti již proběhlého smyku) několika způsoby. » Závisí to na stupni zkonsolidování lože před zkouškou

vzorek materiálu stěny zásobníku

vzorek sypké hmoty

překonsolidovaný

Smykové napětí

síla vynaložená na překonání smykového tření

kritický podkonsolidovaný

Smyková deformace





Měření ve smykové cele

Vnitřní úhel tření

» Vrstva se zkonsoliduje tlakem, který by měl přibližně odpovídat kritické konsolidaci » Provede se smykový test pro σ1 = σc

» Výsledky měření pro jedno σc je možno vynést jako mezní křivku » Kohezivita C určuje smykové napětí v prášku na který nepůsobí žádný normálový tlak » C závisí na konsolidačním tlaku

» Odečte se smykové napětí na úrovni bodu L1

» Provede se smykový test pro σ2 < σ1

» …

τ Smykové napětí

» Odečte se smykové napětí na úrovni bodu L2

Mezní křivka odpovídá určitému konsolidačnímu tlaku

τ

Bod izochorického smyku υ C Smyková deformace

σ





3

Mezní křivka (mez kluzu) a MK

Určení bodu tokové funkce prášku

» Body na mezní křivce charakterizují stavy napjatosti, které vedou k poruše (toku) » Mohrovy kružnice, k nimž je mezní křivka tangenciální jsou klíčové pro analýzu toku

» σy … prostá mez kluzu » Mohrova kružnice prochází nulou – druhé hlavní napětí je nulové » Nulové napětí – volný povrch práškového lože

» σc … kompaktační napětí » jaký tlak působí na prášek v loži





Efektivní úhel vnitřního tření

Překonání tření na výsypce

» Na řadě prášků ověřeno

» Úhel smykového tření (wall friction angle) » úhel sevřený vodorovnou osou a spojnicí počátku s bodem na křivce překonání smykového tření » zpravidla klesá s rostoucím kolmým zatížením » ovlivňuje jej

» Volně tekoucí prášky mají jen jednu mezní křivku, totožnou s efektivní

» » » »

drsnost povrchu zásobníku (původní, abraze, koroze) teplota vlhkost doba klidového kontaktu





Adhezivita sypkého materiálu

Úhel stěnového tření

» Měření smykového napětí

»

normálový tlak na vrstvu

kryt prstenec

síla vynaložená na překonání smykového tření vzorek sypké hmoty

vzorek materiálu stěny zásobníku





4

Tokový faktor zařízení

Modifikace výsypky

» Je funkcí δ, θ, Φw

» Pro dosažení objemového toku

δ = 30°

obrácená kuželová vestavba

uspořádání kužel v kuželu

více výsypek





Doprava a dávkování sypkých látek


» Pásové dopravníky a dávkovače

» Korečkové výtahy

» různá konstrukce » kryté, otevřené » ploché, konvexní » se zarážkami

» Šnekové dopravníky a dávkovače

» ve farmaceutickém průmyslu neobvyklé » vhodné pro velké objemy

» Vibrační dopravníky a dávkovače » segregace prášků » nevhodné pro suroviny ve farmaceutickém průmyslu






Literatura

» Pneumatické dopravníky

» M. E. Fayed, Thomas S. Skocir: Mechanical Conveyors: Selection and Operation

» práce se stlačeným vzduchem nebo vakuem » pouze tam kde nehrozí segregace





5

Skladování sypkých látek. Tok prášku. Režim spotřeby skladové zásoby. Vliv vlastností prášku na jeho tok. Tok sypkých látek v zásobnících

Recommend Documents