Введение
Различают несколько видов плотности сыпучих материалов [1]: истинная плотность (или просто плотность) – масса единицы объема частиц, не имеющих пор; кажущаяся плотность; объемная плотность; насыпная плотность (насыпной вес). Насыпная плотность существенно зависит от гранулометрического состава и упаковки частиц [2, 3].
Существует несколько методик определение насыпной плотности, которые учитывают особенности конкретных материалов. Поскольку углеродные наноматериалы стали использоваться в промышленности относительно недавно, практически нет исследований по экспериментальному определению для этих материалов насыпной плотности.
Цель настоящей работы заключается в экспериментальном определении насыпной плотности углеродных наноматериалов, которые производятся в промышленных мастабах ОАО «ЗАВКОМ» на реакторе разработанном совместно с учеными ТГТУ [4].
Методика экспериментального определения насыпной плотности
Для определения насыпной плотности зернистый материал насыпают в мерный сосуд,верхняя часть которого установлена с возможностью поворота. Поворачивают верхнюю часть на 180°. После поворота, открытая поверхность материала представляет собой плоскость, проходящую по верхней границе нижней (рабочей) части мерного сосуда. Сосуд с материалом взвешивают, и насыпную плотностьн, г/см3, вычисляют по формуле:
, (1)
где G2 –масса мерного сосуда с сыпучим материалом, г; G1 – масса мерного сосуда, г; V – объем нижней части мерного сосуда, см3.
Результаты и выводы
Результаты предварительных опытов показали, что насыпная плотность углеродных наноматериалов может существенно изменяться даже без видимых внешних воздействий на эти материалы. Так например, насыпная плотность «Таунит – М» через 5 минут после загрузки в мерный сосуд, без видимых воздействий, увеличивается не менеечем на 3%, а после непродолжительной виброобработки более чем на 10%. Конечные результаты представлены в табл.1. Мы засыпали материал в сосуд используя волюмометр Скотта и измеряли вес через 5 минут после загрузки. Данные результаты могут быть использованы при проектировании оборудования [5, 6, 7].
Таблица 1. Насыпная плотность углеродных наноматериалов
Материал |
«Таунит» |
«Таунит – М» |
«Таунит – МД» |
Насыпная плотность г/см3 |
0,4 |
0,040,01 |
0,040,01 |
По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что процедура определения насыпной плотности углеродных наноматериалов должна быть максимально регламентирована, что позволит использовать справочные данные для практических расчетов оборудования для переработки, транспортировки и хранения этих материалов.
Список литературы
1. Першина С.В. Весовое дозирование зернистых материалов: монграфия / С.В.Першина, А.В.Каталымов, В.Г.Однолько, В.Ф.Першин. - М.: Машиностроение, 2009.-260с.
2. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа поли-дисперсного материала. 1.Плоская задача/ Порошковая металлургия. - 1990. №3. - С.9-14.
3. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. 2.Пространственная задача / Порошковая металлургия. - 1990. № 5. - С.14-18.
4. Патент 2424184 РФ, С1, МПК С01B 31/02. Реактор синтеза углеродных нанотрубок/ А.Г.Ткачев, В.Ф. Першин, С.В. Мищенко, В.Н. Артемов, М.А. Ткачев М.А, С.В. Першина, // 2011. Бюл. №20.
5. Першина С.В. К вопросу промышленного использования углеродных наноматериалов /
С.В. Першина, А.Г. Ткачев, А.И. Шершукова, В.Ф. Першин// Приборы, 2007. № 10, С.57-60. 6. Першин В.Ф. Переработка сыпучих материалов в машинах барабанного типа / В.Ф.Першин., С.В.Першина, В.Г.Однолько. - М.: Машиностроение, 2009.-220с.
7. Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф. Расчет и проектирование циркуляционных смесителей сыпучих материалов без внутренних перемешивающих устройств // М.: Машиностроение-1, 2004. 119 с.
Работа выполнена в рамках государственной поддержки проектов по созданию высокотехнологичного производства, Постановление Правительства РФ щт 9 апреля 2010г. № 218 (Договор № 02.П25.31.0123 от 14 августа 2014 года)