Технологические машины и оборудование. Сыпучие материалы и их свойства. Шубин И.Н - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ния, хранения, транспортирования адгезия – вредное свойство сыпучих материалов [2], [5], [8]. Ее необ-
ходимо учитывать при конструировании, изготовлении и эксплуатации смесителей, бункеров, выпуск-
ных устройств, транспортных линий. Адгезия частиц к твердым поверхностям обусловлена силами,
различными по своей природе: молекулярными, капиллярными, электрическими и кулоновскими. Эти
силы в большинстве случаев действуют одновременно. Однако в определенных условиях каждая из них
может превалировать над другими. Молекулярные силы адгезии обусловлены ван-дер-ваальсовыми си-
лами взаимодействия молекул частиц сыпучего материала и материала подложки. Они начинают прояв-
ляться еще до непосредственного контакта частиц с поверхностью и зависят от свойств пары контакти-
рующихся тел, размера частиц, шероховатости подложки, площади контакта.
Молекулярные силы адгезии можно уменьшить, во-первых, лучшей обработкой поверхности под-
ложки (шлифованием, полированием), во-вторых, уменьшением размера частиц сыпучего материала.
Капиллярные силы адгезии возникают при конденсации паров воды из влажного воздуха, находя-
щегося в порах сыпучего материала, и при наличии пленочной влажности материала. В этих случаях
между частицей и подложкой возникает мениск, который силами поверхностного натяжения прижимает
частицу к стенке. Капиллярные силы адгезии можно уменьшать гидрофобизацией подложки, т.е. пре-
вращением ее поверхности в несмачивающуюся по отношению к жидкости, присутствующей в сыпучем
материале.
Электрические силы адгезии проявляются только при контакте частиц с подложкой. В условиях
смешения, транспортирования частицы сыпучего материала трутся друг о друга о рабочие органы и
стенки смесителя, бункера, лоток, приобретая электрический заряд. Знак заряда, его величина при про-
чих равных условиях зависят от материала частиц и предметов, о которые они трутся. Например, части-
цы каменной соли при трении об эбонит, целлулоид, стекло приобретают положительный заряд, а при
трении о слюду, медь – отрицательный. При контакте таких частиц с подложкой наведенные на их по-
верхности заряды притягивают равные по величине и обратные по знаку заряды, расположенные на по-
верхности подложки. Это приводит к появлению на границе контактирующих тел контактной разности
потенциалов, под действием которой они притягиваются друг к другу. Чем больше контактная разность
потенциалов, тем значительнее электрические силы адгезии. Известно, что контактная разность потен-
циалов зависит, во-первых, от величины заряда на поверхности частицы и, во-вторых, от материала
подложки. При соприкосновении частиц с полупроводником (окрашенный металл, пластмассы) возни-
кает контактная разность потенциалов, значительно большая, чем в случае их контакта с проводником
(металлы). Этим и объясняется тот факт, что к окрашенным поверхностям частицы пыли прилипают
значительно сильнее, чем к чистым металлам.
Кулоновские силы адгезии возникают при подходе заряженных частиц к поверхности подложки. В
этот момент на противоположной стороне подложки наводятся заряды, равные по величине заряду час-
тиц, но противоположные по знаку. При этом, возникают так называемые силы зеркального отображе-
ния (кулоновские силы). Кулоновские силы проявляются только при наличии определенного зазора ме-
жду частицами и подложкой. Когда частица касается подложки, происходит утечка зарядов, что приво-
дит к снижению кулоновских сил. Чем больше проводимость стенки, тем меньше по величине остаточ-
ные кулоновские силы, а, следовательно, и силы адгезии. Влага на стенке тоже этому способствует. Со-
ставляющие компоненты силы адгезии по-разному зависят от радиуса частиц r. Эта зависимость оцени-
вается следующим образом: для кулоновских сил – 1/r
2
; электрических –r
2/3
; молекулярных – r, капил-
лярных сил – r (1 – r
х–1
) (где х > 1).
Различная природа составляющих силы адгезии не позволяет найти единое средство к ее снижению.
Например, гидрофобизация поверхности подложки снижает капиллярные силы, но повышает электри-
ческие и кулоновские силы; увеличение влажности материала снижает электрические и кулоновские
силы, но приводит к повышению капиллярных сил. Чтобы оторвать частицу от подложки, надо прило-
жить к частице соответствующую силу F
отр
. Если сила отрыва F
отр
направлена перпендикулярно к под-
ложке, то она идет только на преодоление сил адгезии F
ад
, называемых силами статического прилипа-
ния. При тангенциальном направлении внешней силы к подложке она тратится на преодоление сил ста-

Страницы