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钢仓中物料堆积密度的探讨

  • 分类:技术中心
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  • 发布时间:2020-05-23 13:37
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【概要描述】钢仓中物料堆积密度的探讨

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随着钢板仓存储物料在各个行业的兴起,一些最基本的物料数据目前并未得到行业内部的统一和认可。导致各个钢板仓制造企业设计参数取值不一,成本相差较大。

例如物料的堆积密度在钢仓的结构计算过程中是一个非常重要的参数,但各个相关规范中的取值及释义并不完全一致。如《GB 50884-2013 钢筒仓技术规范》中常用贮料的物理特性参数表中粉煤灰的重力密度取值为7~8kN/m3;《DLT5142-2012 火力发电厂除灰设计规程》中附表部分物料密度中粉煤灰的堆积密度取值为0.7~0.9 t/m3

目前在钢板仓的结构计算时通常取粉煤灰的自然堆积密度乘以结构安全系数(约1.2)作为重力密度进行计算。但因各个厂家结构安全系数取值不同,造成计算结果相差较大。所以对钢板仓内物料的真实堆积密度的研究以及仓内物料的堆积密度与仓深的关系的分析是十分必要的。

一. 堆积密度的测量

堆积密度为散粒物料在自然堆积状态下单位体积的重量。物料的堆积密度的实验室测试仪器如下图所示:

 

自然堆积密度实验装置示意图

物料如粉煤灰在钢板仓内受到上部物料的压力,其密度显然与自然堆积密度大相径庭。如何测得钢板仓内部物料如粉煤灰的真实堆积密度,需要用到一定的计算机模拟及实验办法。

参考《粮食与饲料工业》2016.NO7,田经烨等发表的《料仓中堆积物料密度变化的研究》的实验方法,作者采用了实验室检测数据生成曲线,然后采用计算机拟合的办法生成经验公式,然后推导出几种粮食物料在仓内部的堆积密度。

 

文献中列取了以下几种物料的自然堆积密度和计算机拟合后仓内的小麦粉的密度变化曲线:

 

试验用粮食物料的自然堆积密度

 

2 小麦粉压实密度、压实力、堆积深度的关系图

以上实验可以得出小麦粉的堆积密度随着堆积深度的变化,初始变化较快,但后期趋于稳定。小麦粉的自然堆积密度为0.422 t/m320m深处堆积密度变为0.776 t/m3。数值为初始的约两倍。

二. 粉煤灰堆积密度探讨

由文献中的物料实验数据可得出粉状物料的堆积密度会随着储存深度的增加而增大并趋于定值。参考文献中马铃薯粉的粒径分布和粉煤灰的粒径分布类似,85%分布在0-20μm区间。利用文献中的拟合得出的经验公式:

:为不同深度物料的堆积密度;

a:为实验堆积密度(初始实验室测得)

H:仓深度

根据以上公式可以约得出粉煤灰在钢仓内部的堆积密度和仓深的关系曲线:

从表中得出粉煤灰的堆积密度随着仓得深度变化初始较快增加,后期在仓深10m之后趋于稳定,其值逼近1.1t/m3

但以上公式中a为实验室测得数据,所以为了拟合曲线能接近实际工况,需实验室检测a的具体数值。

三. 结论

物料在堆积过程中,密度是不断改变的,其变化与物料粒径、自然堆积密度、仓深相关。物料的堆积密度随着仓深的增加而增加,而且在增加初期,密度变化较快。当仓深到一定深度时,密度变化趋于定值。所以在设计过程中单纯依据规范给出的数值进行设计值得商榷,物料堆积密度的变化,在设计钢板仓时应给予足够重视。

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