Katı Yığınların Akış Özelliklerinin Belirlenmesi Ve Silo Tasarımı

Abstract

Yığın halindeki katıların yönetimi birçok endüstride önemli bir işlemdir. Büyüklük, bileşim ve nem içeriği gibi malzeme karakteristiklerinin silolarda katı malzemelerin statik ve dinamik koşullardaki davranışı üzerindeki etkisini anlamak gereklidir. Bazı malzemeler diğerlerine kıyasla kolay bir şekilde akarlar. Nemli ve ince tanecikli katıların zor aktığı ve akışta tıkanmalara neden olduğu ise çok iyi bilinmektedir. Jenike tarafından geliştirilen teori ve katı yığınların akış özelliklerinin belirlenmesiyle kütle akış sağlayacak siloların boyutlandırılması mümkün olmuştur. Katı malzemelerin akış özelliklerini karakterize etmek için kullanılan standart yöntem kesme testidir ve bu testler sonucunda katıların akma sınırı hattı bilgisi elde edilir. Yapılan bu çalışmada, 7 farklı malzemenin (sarıkum, Yalıköy ve Safaalanı kumu, soda, kalker, dolomit ve kil) akış özellikleri Jenike kesme test cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Duvar sürtünme testleri de beton, paslanmaz çelik ve normal sac gibi farklı silo duvar malzemeleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Her iki testin sonuçlarına göre bulunmuş olan parametreler siloda kütle akış sağlamak üzere tasarıma uygulanmıştır. Kütle akış için gerekli silo duvar açısı ve kemer oluşumunu engellemek için gerekli minimum çıkış boyutu ölçülen değerlerle hem konik (dairesel kesit) hem de düzlem akış (dikdörtgen kesit) silolar için Jenike tasarım yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Çalışılan malzemeler arasında akışı en zor olan malzemenin kil ve akışı en kolay olan malzemenin ise soda olduğu tespit edilmiştir. Yüksek nem oranı ve düşük tanecik boyutunun akış üzerinde ters bir etkisi olduğu söylenebilir. Bütün malzemeler için en zor akış beton yüzeyi üzerinde gerçekleşirken en kolay akış da paslanmaz çelik üzerinde gerçekleşir. Silo duvar malzemesi olarak beton yerine paslanmaz çelik kullanmanın ya da düşük silo duvar açı değerlerinin elde edildiği durumlarda konik yerine düzlem akış silolar tercih edilmesinin daha iyi olacağı sonucuna varılmıştır.

The handling of bulk solids is an important operation in many industries. It is essential to understand the effect of material characteristics such as size, composition and moisture content on the static and dynamic behavior of solid materials in silos. Some materials may flow in a better way compared to others. It is also well known that wet and fine solids flow poorly and cause obstructions in the flow. With the theory developed by Jenike and the determination of the flow properties of bulk solids, sizing silos providing mass flow has been possible. The standard method to characterize flow properties of solid materials is the shear testing which provides the information for the yield locus of the solid in question. In this study, flow properties of 7 different materials (Yalıköy, Safaalanı and yellow sand, soda, limestone, dolomite and clay) were determined by using Jenike shear tester. Wall friction tests were also performed on different silo wall materials such as concrete, stainless steel and normal sheet iron. The parameters, found according to the results of both tests, were applied to design to obtain mass flow in a silo. The hopper wall slope required for mass flow and minimum outlet size to prevent arching were calculated for both conical (circular section) and plane flow (rectangular section) hoppers with the measured values using Jenike’ s design procedure. It has been observed that the material which has the hardest flow is clay and soda has the easiest flow among the studied materials. It can be said that high moisture content and low particle size has an adverse effect on the flow. The most difficult flow occurs on the concrete whereas the easiest flow occurs on the stainless steel for all materials. It has been concluded that it is better to use stainless steel instead of concrete as silo wall material and to prefer plane flow hoppers instead of conical hoppers in the case of low hopper wall angle values.