Давление сыпучих на стенки сосуда

Расчет бункера для сыпучих материалов

(расчетно-графическая работа)

Цель работы

Исследование распределения усилий по высоте в стенках бункера для сыпучих материалов, расчет бункера на прочность.

Общие положения, расчетные формулы

Динамические и статические свойства сыпучих материалов существенно отличаются от свойств сплошных сред. Так, давление в жидкости , где – плотность жидкости; g – ускорение силы тяжести; h – высота столба жидкости (расстояние от поверхности жидкости в направлении действия силы тяжести и во всех направлениях одинаково). В сыпучих материалах вес столба материала частично удерживается трением материала о стенки сосуда (бункера) и сцеплением частиц между собой. В неподвижном слое сыпучего материала трение материала о стенки сосуда характеризуется коэффициентом внешнего трения покоя и углом внешнего трения покоя , которые связаны между собой как , а при движении сыпучего материала – коэффициентом внешнего трения движения и углом внешнего трения движения . Аналогично . Сцепление частиц между собой в сыпучем материале характеризуется эффективным внутренним коэффициентом трения и внутренним углом трения , при этом . Кроме того, давление сыпучего материала на боковые вертикальные стенки не равно давлению по вертикали :

, (5.1)

где – коэффициент бокового давления:

. (5.2)

Для цилиндрических и призматических сосудов с вертикальными стенками вертикальное давление неподвижного слоя сыпучего материала

, (5.3)

где z – высота слоя; – насыпная плотность материала; R – гидравлический радиус сосуда. Для цилиндрических сосудов диаметром D , для призматических прямоугольных сосудов с размерами в плане имеем: .

Для конусных частей сосудов, если насыпная плотность мало изменяется от вертикального давления ( ):

, (5.4)

где – полная высота конуса; – координата от верхней точки (основания) конуса; – вертикальное давление в верхней точке конуса ( ) от вышележащих слоев,

, (5.5)

здесь – угол наклона образующей конуса к горизонтали.

Давление сыпучего материала на вертикальные боковые

стенки

, (5.6а)

давление на наклонные стенки:

. (5.6б)

Схема бункера приведена на рис. 2, где – диаметр бункера; – высота выше точки подвеса; – высота цилиндрической части; – высота конической части; – текущая координата цилиндрической части; – текущая координата конической части.

Рис. 2. Схема цилиндроконического бункера

Стенки бункера испытывают напряжения: отрывные, действующие вдоль образующей, , и распирающие, действующие по касательной к окружности стенки, , где – отрывные силы, действующие на единицу длины окружности; – распирающие силы, действующие на единицу длины образующей; – толщина стенки бункера. Эквивалентные напряжения в стенке бункера по четвертой теории прочности . Так как отрывные и распирающие силы отличаются от соответствующих напряжений только постоянным множителем, то эффективному напряжению соответствует эффективное усилие

. (5.7)

Для конической части бункера отрывные силы:

, (5.8)

где – коэффициент динамичности, зависящий от условий работы; r – радиус конуса на расстоянии : , M – масса материала в бункере ниже координаты , если эта координата ниже опоры бункера. Высота конуса . Для конической части бункера: , для цилиндрической части . Насыпная плотность: , где – плотность материала, – его порозность; – влажность материала.

Распирающие силы, действующие на единицу длины образующей

, (5.9)

здесь – давление на стенку бункера. Для цилиндрической части бункера и , , (см. выражение (5.6)).

Если опора бункера расположена выше рассматриваемого сечения, то силы P0 отрицательны, так как они будут сжимать стенку, а массу материала M следует брать выше рассматриваемого сечения.

Расчетная толщина стенки бункера определяется из условия: , где – напряжение в стенке бункера; – допускаемое напряжение материала стенки. Исполнительная толщина стенки: , где с – поправка на абразивный износ, которую можно принять мм, – поправка на округление – исполнительная толщина стенки округляется в большую сторону до ближайшей стандартной толщины листа.

Задание

1. Построить зависимость изменения вертикального давления , распирающего удельного усилия , отрывного удельного усилия и эффективного усилия по высоте бункера в цилиндрической и конической частях.

2. Определить необходимую толщину стенки цилиндрической и конической частей бункера. Материал стенки – сталь Ст 3, допускаемое напряжение которой МПа.

Указания к выполнению задания

1. Схему бункера с указанием размеров начертить от руки на листе бумаги формата А4 или с помощью персонального компьютера (ПК) в среде AutoCad, «Компас» или др.

2. Толщину стенки определять по максимальному эффективному усилию.

3. В пояснительной записке привести расчетные формулы с пояснениями и графики, выполненные в среде Mathcad.

Контрольные вопросы

1. Справедлив ли закон Паскаля для сыпучих материалов?

2. От чего зависит вертикальная составляющая давления в сыпучих материалах?

3. От чего зависит горизонтальная составляющая давления в сыпучих материалах?

Варианты заданий

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Поиск по сайту:

Простые приложения, связанные с давлением

Фактически вес столба ртути равен силе атмосферного давления. Подобным же образом атмосферное давление заставляет воду в подобной колонне высотой до 34 футов! После запуска атмосферное давление на поверхность верхнего контейнера заставляет воду за короткую трубу заменить воду, вытекающую из длинной трубки.

• Фактически это приводит к снижению давления воздуха внутри соломы.
• Сифон можно запустить, заполнив трубку водой.

Наблюдения Бойля можно суммировать в утверждении: при постоянной температуре объем газа изменяется обратно пропорционально давлению, оказываемому на него.

Кинетическая молекулярная теория Пояснение

Наблюдения за давлением можно объяснить, используя следующие идеи. Быстрое движение и столкновения молекул со стенками контейнера вызывает давление. Давление пропорционально числу молекулярных столкновений и силе столкновений в определенной области. Чем больше столкновений молекул газа со стенками, тем выше давление.

В 17 веке Роберт Бойл впервые сформулировал связь между давлением, объемом и температурой, поскольку они связаны с газом по формуле. Эта формула была результатом его экспериментов с газом, и, как он заметил, газ имел тенденцию к изменению давления, когда он занимал контейнеры различного размера.

Эта связь часто упоминается как Закон Бойля. Кроме того, Бойл отметил, что газы имеют тенденцию «возвращаться» к его первоначальному давлению после удаления из контейнера, в котором он либо был сжат, либо расширен. Общая разница в высоте напрямую коррелировала с давлением атмосферы.

Бойл проиллюстрировал это через формула. Рон Куртус. Давление – это сила на объекте, который распространяется по поверхности. Уравнение для давления – это сила, деленная на область, где применяется сила. Хотя это измерение является простым, когда твердое тело надавливает на твердое тело, корпус твердого тела, нажимая на жидкость или газ, требует, чтобы жидкость была ограничена в контейнере.

Сила также может быть создана весом объекта. Вопросы, которые могут возникнуть, включают.

• Какое давление, когда твердое тело подталкивает другое твердое тело?
• Что происходит, когда твердое тело нажимает на ограниченную жидкость?
• Что происходит, когда сила исходит из гравитации?

Этот урок ответит на эти вопросы.

Когда вы применяете силу к твердому объекту, давление определяется как прилагаемое усилие, деленное на область применения. Вы можете видеть, что при заданной силе, если площадь поверхности меньше, давление будет больше. Если вы используете большую область, вы распространяете силу, и давление становится меньше.

Твердое прессование на ограниченной жидкости

Когда жидкость или газ заключены в контейнер или цилиндр, вы можете создать давление, применяя усилие с помощью твердого поршня. В ограниченной жидкости – пренебрегая влиянием силы тяжести на жидкость – давление одинаково во всем контейнере, одинаково нажимая на все стенки. В случае велосипедного насоса давление, создаваемое внутри насоса, будет передаваться через шланг в велосипедную шину. Но воздух все еще ограничен.

Увеличение силы увеличит давление внутри цилиндра. Поскольку вес объекта является силой, вызванной гравитацией, мы можем заменить вес в уравнении давления. Таким образом, давление, вызванное весом объекта, – это вес, разделенный на область, где применяется вес.

Если вы помещаете твердый предмет на пол, давление на пол над областью контакта – это вес предмета, разделенного областью на полу. Хороший пример того, как сила на небольшой площади может привести к очень сильному давлению, наблюдается в обуви женщин с высокими шипами. Эти типы обуви могут нанести ущерб некоторым полам из-за очень высокого давления на пол на каблук.

Средний ботинок распределяет вес человека более 20 квадратных дюймов. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы повредить пол. Если вы положите жидкость в контейнер, вес этой жидкости будет нажимать на дно контейнера, аналогичную весу твердого объекта. Давление на дно контейнера будет таким же, как если бы вес был из твердого вещества.

Единственное различие заключается в том, что давление в жидкости идет во все стороны. Таким образом, давление на сторонах внизу будет одинаковым. Газы и жидкости проявляют давление из-за их веса в каждой точке жидкости. Давление может быть измерено для твердого тела, нажимая на твердое тело, но в случае твердого тела, нажимающего на жидкость или газ, требуется, чтобы жидкость была ограничена в контейнере. Надавите на себя, чтобы преуспеть.

Самые популярные книги по физике силы. Если да, отправьте электронное письмо с отзывами. Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или тезисе. Участники, подверженные воздействию осесимметричных нагрузок.

Тонкостенный цилиндр под давлением. Преамбула: сосуды высокого давления чрезвычайно важны в промышленности. Обычно в обычной практике используются два типа сосудов высокого давления, такие как цилиндрический сосуд высокого давления и сферический сосуд высокого давления.

При анализе этих стеновых цилиндров, подвергнутых внутренним давлениям, предполагается, что радиальные планы остаются радиальными, а доза толщины стенки не изменяется из-за внутреннего давления. Далее, при анализе их стеновых цилиндров, вес жидкости считается пренебрежимым.

Следовательно,

Этот цилиндр подвергается разности гидростатического давления р между его внутренней и внешней поверхностями. Во многих случаях р между давлением избыточного давления внутри цилиндра, заставляя внешнее давление быть окружающим. Небольшой кусок стенки цилиндра показан изолированно, а напряжения в соответствующем направлении также показаны.

Такой компонент не срабатывает, поскольку при чрезмерно высоком внутреннем давлении. Хотя это может потерпеть неудачу, разрываясь по пути, следующему окружности цилиндра. При нормальных обстоятельствах он терпит неудачу по обстоятельствам, которые он терпит неудачу, разрываясь вдоль пути, параллельного оси. Это говорит о том, что напряжение пялец значительно выше, чем осевое напряжение.

либо

,

Чтобы получить выражения для различных напряжений, сделаем следующее. Жидкие резервуары и емкости для хранения, водопроводные трубы, котлы, корпуса подводных лодок и некоторые компоненты воздушной плоскости являются общими примерами тонкостенных цилиндров и сфер, куполов крыши.

В стенке нет напряжений сдвига. Продольные и пястные напряжения не меняются через стену. Состояние выноса для элемента тонкостенного сосуда высокого давления считается двухосным, хотя внутреннее давление, действующее нормали к стене, вызывает локальное напряжение сжатия, равное внутреннему давлению. На самом деле состояние трехосевого напряжения существует на внутри судна. Однако для тогдашнего стенного сосуда давления третье напряжение намного меньше, чем два других напряжения, и по этой причине в этом можно пренебречь.

либо

.

Тонкие цилиндры, подверженные внутреннему давлению. Когда тонкостенный цилиндр подвергается внутреннему давлению, в материалах цилиндра будут установлены три взаимно перпендикулярных главных напряжения, а именно. Окружность или шероховатость. Теперь определим эти напряжения и определим выражения для них.

Обруч или периферический стресс. Это напряжение, которое создается в противодействии разрушающему эффекту приложенного давления и может быть наиболее удобно обрабатываться с учетом равновесия цилиндра. На рисунке мы показали одну половину цилиндра. Общее усилие на одной половине цилиндра из-за внутреннего давления р.

Следовательно

,
т.е.

Технология измерения уровня в переходном периоде

Новые технологии измерения уровня помогают удовлетворить эти требования. Простейшим и самым старым промышленным устройством, конечно же, является смотровое стекло. Ручной подход к измерению, очки зрения всегда имели ряд ограничений. Уплотнения подвержены утечке, а наращивание, если оно присутствует, скрывает видимый уровень. Можно безоговорочно заявить, что обычные смотровые стекла являются самым слабым звеном любой установки. Поэтому их быстро заменяют более современные технологии.

Другие устройства обнаружения уровня включают те, которые основаны на удельном весе, физическом свойстве, наиболее часто используемом для восприятия поверхности уровня. Простой поплавок, имеющий удельный вес между потоками технологической жидкости и паром свободного пространства, будет плавать на поверхности, точно после ее подъемов и падений. Измерения гидростатической головки также широко использовались для определения уровня.

Когда задействованы более сложные физические принципы, возникающие технологии часто используют компьютеры для выполнения вычислений. Это требует отправки данных в машиночитаемом формате от датчика к системе управления или мониторинга. Полезными форматами выходных сигналов преобразователя для компьютерной автоматизации являются токовые петли, аналоговые напряжения и цифровые сигналы. Аналоговые напряжения просты в настройке и работе, но могут иметь серьезные проблемы с помехами и помехами.