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 плотность ρн, г/см3, вычисляют по формуле:
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±0,1 |
0,04±0,01 |
0,04±0,01 |
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.
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)