DIN 66120-2016 Particle size analysis - Size analysis by air classification with centrifugal counterflow classifier《粒度分析 用离心逆流分粒器风力分级法进行粒度分析》.pdf

1、Oktober 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 19.120!%Z.“2555911www.din.deDIN 66120Partikelgrenanalyse Sichtanalyse mit Fliehkrafts

2、ichterParticle size analysis Size analysis by air classification with centrifugal counterflow classifierGranulomtrie Analyse granulomtrique par lutriation avec sparateur force centrifugeAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 66120:1983-04www.beuth.deGesamtumfang 1

3、3 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)DIN 66120:2016-10 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Symbole und Abkrzungen 4 4 Grundlage und Arbeitsweisen 5 4.1 Grundlagen. 5 4.2 Arbeitsweise 5 4.2.1 Allgemeines . 5 4.2.2 Fliehkraft-Gegenstromsichtung . 5 4

4、.2.3 Fliehkraft-Querstromsichtung . 6 5 Gerte . 7 5.1 Fliehkraft-Gegenstromsichter 7 5.1.1 Prinzipieller Aufbau . 7 5.1.2 Fliehkraft-Gegenstromsichter nach K. A. Gustavson (Bahco) . 8 5.1.3 Fliehkraft-Gegenstromsichter nach F. Kaiser . 9 5.2 Fliehkraft-Querstromsichter . 10 5.2.1 Prinzipieller Aufba

5、u . 10 5.2.2 Fliehkraft-Querstromsichter nach W. Wieland 11 5.3 Einstellbereiche . 12 6 Probenvorbereitung . 12 7 Ermitteln der Trenngrenze 12 Literaturhinweise . 13 DIN 66120:2016-10 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 005-11-42 AA Partikelmesstechnik, SpA zu ISO/TC 24/SC 4“ im DIN-N

6、ormenausschuss Bauwesen (NABau) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 66120:

7、1983-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) normative Verweisungen aktualisiert; b) Norm redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 66120: 1983-04 DIN 66120:2016-10 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr das Verfahren zur Ermittlung von Verteilungskurven (Verteilungssummen- oder Verteilun

8、gsdichtekurven nach DIN ISO 9276-1) disperser Feststoffe im Bereich der Partikelgren von etwa 2 m bis 20 m1)durch Fliehkraftsichter. Diese Gerte knnen auch zur Herstellung von Fraktionen bestimmter Grenklassen verwendet werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument

9、 teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 66118, Parti

10、kelgrenanalyse Sichtanalyse Grundlagen DIN ISO 9276-1, Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrenanalysen Teil 1: Grafische Darstellung 3 Symbole und Abkrzungen Tabelle 1 Symbole und Abkrzungen Symbol Bedeutung SI-Einheit ab Beschleunigung m/s2g relative Grobgutmasse, Grobgutmassenanteil 1 g Fallbe

11、schleunigung m/s2H axiale Hhe des Sichtraumes beim Fliehkraft-Gegenstromsichter m Q Verteilungssumme 1 r Radius des Sichtraumes m R Rckstand 1 vrradiale Strmungsgeschwindigkeit des Gases m/s vUmfangsgeschwindigkeit des Gases im Sichtraum m/s vpUmfangsgeschwindigkeit der Partikel im Sichtraum m/s Vol

12、umenstrom m3/s wbSinkgeschwindigkeit der Partikel im Fliehkraftfeld m/s wgSinkgeschwindigkeit der Partikel im Schwerefeld m/s x Sinkgeschwindigkeits-quivalentdurchmesser m Gutbeladung der Sichtluft 1 Winkelgeschwindigkeit der Partikel im Sichtraum 1/s Indizes A Aufgabegut t Trennkorn 3 Volumen-/Mass

13、enverteilung aDie 1 steht fr das Verhltnis zweier gleicher SI-Einheiten oder fr das logarithmierte Verhltnis zweier in der gleichen SI-Einheit angegebenen Gren. 1)Bezogen auf eine Feststoffdichte von 2,5 g/cm3. DIN 66120:2016-10 5 4 Grundlage und Arbeitsweisen 4.1 Grundlagen Fr die Grundlagen der Si

14、chtanalyse gilt DIN 66118. 4.2 Arbeitsweise 4.2.1 Allgemeines Bei der Sichtanalyse wird die Feinheit eines Einzelpartikels durch seine Sinkgeschwindigkeit in einem Gas, meist Luft, gekennzeichnet. Die Sinkgeschwindigkeit ist deshalb das gemeinsame Feinheitsmerkmal aller Verfahren der Sichtanalyse. B

15、ei Fliehkraft-Gegenstromsichtern findet die Trennung des dispersen Aufgabegutes in zwei Sinkgeschwindigkeitsklassen in einer Spiralstrmung statt, die einen flachen, rotationssymmetrischen Sichtraum von auen nach innen durchstrmt. Die Strmung besitzt eine Radial- und Umfangsgeschwindigkeitskomponente

16、, die sich in Abhngigkeit vom Radius verndern. Whrend sich die Radialkomponente der Luftgeschwindigkeit entsprechend einer idealen Senkenstrmung mit vr r = konst. ndert, hngt die nderung der Umfangsgeschwindigkeitskomponente vvon einer Reihe von Einflussgren, insbesondere von dem Impulsaustausch mit

17、 dem zu sichtenden Aufgabegut und der Methode zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Umfangsgeschwindigkeitskomponente ab 2. Man unterscheidet deshalb zwischen Spiralstrmungen, die sich in erster Nherung aus der berlagerung einer freien Wirbelkernstrmung und einer Senkenstrmung und solchen, die sic

18、h aus einer erzwungenen Wirbelkernstrmung (einem Festkrperwirbel) und einer Senkenstrmung bestehen. Die Feststoffpartikel (Aufgabegut) werden am Auenumfang des Strmungsraumes aufgegeben. Das Aufgabegut wird bei einer je nach Einstellung der Geschwindigkeitskomponente vrund v, d. h. der Spiralensteil

19、heit unterschiedlichen Trenngrenze in zwei Fraktionen (Feingut und Grobgut) getrennt. Die in dieser Norm auerdem beschriebene Fliehkraft-Querstromanordnung benutzt eine Wirbelkernstrmung mit berlagerter Axialstrmung, in die die Feststoffpartikel (Aufgabegut) in der Nhe der Rotationsachse aufgegeben

20、werden. Das Aufgabegut wird dieser Strmung lngs der Rohrachse aufgefchert und am Auenumfang des Strmungsraumes in beliebig viele Fraktionen getrennt. 4.2.2 Fliehkraft-Gegenstromsichtung In die Spiralstrmung eingebrachte Feststoffpartikel unterliegen der radialen und tangentialen Geschwindigkeitskomp

21、onente vrund v. Feststoffpartikel mit Sinkgeschwindigkeiten im Fliehkraftfeld wb, die kleiner sind als die Radialkomponente der Geschwindigkeit vrwerden von der Sichtluft zum Zentrum ausgetragen, whrend Teilchen mit wb vrzum Auenumfang wandern. Teilchen mit wbt= vr, bewegen sich mit einer bestimmten

22、 Umfangsgeschwindigkeit vp= r auf einen Kreis vom Radius r (siehe Bild 1). Partikel der Sinkgeschwindigkeit wbtverlassen theoretisch die Trennzone nicht. Die Sinkgeschwindigkeit des Trennkorns im Schwerefeld wgtlsst sich daraus wie folgt berechnen: bt= gt= gt 2= gtp2 (1) r=2 (2) DIN 66120:2016-10 6

23、Wegen bt= r(3) erhlt man gt= rp2(4) oder gt= p22 =2 p2= prp(5) Die Sinkgeschwindigkeit des Trennkorns ist demnach dem Luftdurchsatz proportional und dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit vpauf Radius-r umgekehrt proportional. Sowohl eine nderung von vpals auch eine nderung von knnen demnach zur Ein

24、stellung der Sinkgeschwindigkeit des Trennkorns benutzt werden. Gleichung (4) bzw. (5) wrde die Berechnung von wgtermglichen, wenn vpfr eine bestimmte Sichtereinstellung, Gutbeladung und Grenverteilung des Aufgabegutes QA(x) bekannt wre. p= r/,A() (6) Eine exakte Vorausberechnung der Trenngrenze von

25、 Spiralwindsichtern ist deshalb nicht mglich. Die Trenngrenze bzw. eine Eichkurve ist empirisch zu bestimmen. Legende 1 Bahnkurve des Trennkorns 2 Stromlinie Bild 1 Prinzip der Fliehkraft-Gegenstromsichtung 4.2.3 Fliehkraft-Querstromsichtung Das Prinzip der Fliehkraft-Querstromsichtung ist in Bild 2

26、 dargestellt. Das Aufgabegut wird mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit und einer bestimmten Anfangsrichtung in die Wirbelkernstrmung mit DIN 66120:2016-10 7 berlagerter axialer Geschwindigkeitskomponente eingeschleudert. Die in dieser Strmung sich einstellenden Partikelbahnen lassen sich fr d

27、en Fall einzelner Kugeln in einer Modellstrmung berechnen. Die Bahnkurven lassen sich jedoch nur numerisch ermitteln 3. Legende 1 Luft 2 Aufgabegut Bild 2 Prinzip der Fliehkraft-Querstromsichtung 5 Gerte 5.1 Fliehkraft-Gegenstromsichter 5.1.1 Prinzipieller Aufbau Der prinzipielle Aufbau ist in Bild

28、3 dargestellt. Die Gerte werden im Allgemeinen diskontinuierlich betrieben, und bestehen aus folgenden Einzelelementen: a) Die Sichtzone, die aus einem flachen, rotationssymmetrischen Sichtraum besteht, dem die Sichtluft vom Auenumfang her zugefhrt wird. Die Umfangskomponente wird der Strmung entwed

29、er durch einen am Auenumfang angeordneten Leitschaufelkranz oder durch ein rotierendes, beschaufeltes Rad aufgeprgt. Die Seitenwnde des Sichtraumes knnen entweder feststehend oder rotierend ausgebildet werden. b) Eine Einrichtung zur Erzeugung des Luftstromes. Dies kann entweder ein externes oder ei

30、n eingebautes Geblse oder eine Drucklufteinrichtung sein. c) Eine Vorrichtung zur Einstellung des Luftstromes. d) Eine Vorrichtung zur Messung des Luftvolumenstromes. e) Ein Feingutabscheider zur Abscheidung des im Luftstrom aus der Trennzone ausgetragenen Feingutes. Es muss sichergestellt sein, das

31、s wenigstens einer der anfallenden Fraktionen, meist das Grobgut, quantitativ wiedergewonnen werden kann. DIN 66120:2016-10 8 Bild 3 Prinzipieller Aufbau eines Fliehkraft-Gegenstromsichters 5.1.2 Fliehkraft-Gegenstromsichter nach K. A. Gustavson (Bahco) Trenngrenzenbereich etwa 2 m bis 40 m bei Stof

32、fen mit einer Feststoffdichte von etwa 2,5 g/cm3. Das Gert nach K. A. Gustavson ist in Bild 4 dargestellt. Die Sichtluft wird vom Geblse (a) durch den einstellbaren Ringspalt (b) angesaugt. Sie passiert den Strmungsgleichrichter (c) und tritt in die eigentliche Trennzone (d) ein. Sie verlsst die Tre

33、nnzone durch den Ringspalt (e) und gelangt von dort durch das Geblse (a) in das Freie. Der zu sichtende Feststoff wird ber den Vibrator (f) und einen konischen Trichter (g) in die flache, zylindrische Kammer (h) unterhalb des Sichtraumes aufgegeben. Durch einen schmalen, ringfrmigen Spalt (i) werden

34、 die einzelnen Teilchen in die Trennzone eingeschleudert. Feine Teilchen folgen der Luftstrmung und werden teilweise auf der Innenseite des Ringes (k) abgeschieden. Das Grobgut wird im ringfrmigen Auffangbehlter (l) aufgefangen. Die Trenngrenzen des Sichters werden durch Verndern des Luftdurchsatzes

35、 eingestellt. Man erreicht dies durch Verndern des Ringspaltes (b). Bei der Versuchsauswertung setzt man die relative Grobgutmasse g dem Rckstand R = 1 - Q3Agleich. Die zugehrige Trenngrenze ist empirisch, d. h. sie ist z. B. als analytische Trenngrenze mit einem geeigneten Testmaterial zu bestimmen

36、. DIN 66120:2016-10 9 Legende 1 Luft a Geblse g konischer Trichter 2 Grobgut b Ringspalt h flache, zylindrische Kammer 3 Feingut c Strmungsgleichrichter i schmaler, ringfrmiger Spalt 4 Aufgabegut d Trennzone k Innenseite des Ringes e Ringspalt l ringfrmiger Auffangbehlter f Vibrator Bild 4 Fliehkraf

37、t-Gegenstromsichter nach K. A. Gustavson 4 5.1.3 Fliehkraft-Gegenstromsichter nach F. Kaiser Der Trennbereich des Sichters liegt zwischen etwa 1,5 m und 80 m bei Feststoffdichten von etwa 2,5 g/cm3. Der Sichter ist in Bild 5 dargestellt. Kernstck des Sichters ist ein rotierendes Sichtrad (a) mit rad

38、ial angeordneten Zickzack-Kanlen2). Die Sichtluft tritt durch zwei Ringschlitze (b) an den Stirnseiten des flachzylindrischen Sichtraumes ein und wird durch die Zickzack-Kanle des Sichtrades hindurch nach innen abgesaugt. Das Aufgabegut wird durch eine Dosierschnecke (c) an der Rckseite des Sichtrau

39、mes zugefhrt. Das Feingut folgt der Sichtluftstrmung, passiert das Sichtrad und wird grtenteils in einem Zyklon abgeschieden. Dem Zyklon ist zur Feinstabscheidung ein Kleinfilter nachgeschaltet. Das Grobgut tritt durch einen Schlitz (d) am Umfang der Sichtraumwand aus und wird in einer Flasche aufge

40、fangen. 2)Der Kanalradsichter Multi Plex 100 MZR ist ein Beispiel fr ein geeignetes, handelsbliches Produkt. Diese Angabe dient nur zur Unterrichtung der Anwender dieser Norm und bedeutet keine Anerkennung dieses genannten Produktes durch DIN. DIN 66120:2016-10 10 Legende 1 Luft a rotierendes Sichtr

41、ad 2 Aufgabegut b Ringschlitze 3 Grobgut c Dosierschnecke 4 Feingut d Schlitz Bild 5 Fliehkraft-Gegenstromsichter nach F. Kaiser 5, 6 Die Trenngrenze lsst sich durch Verndern der Sichtraddrehzahl bzw. des Luftdurchsatzes einstellen. Im Allgemeinen ordnet man jeder Drehzahl einen bestimmten Luftstrom

42、 zu; dieser entspricht etwa dem maximalen Wert, den das Geblse erreicht. Bei der Versuchsauswertung setzt man die relative Grobgutmasse g dem Rckstand R = 1 - Q3Agleich. Die zugehrige Trenngrenze ist mit einem geeigneten Testmaterial in Abhngigkeit von Sichtraddrehzahl und Luftdurchsatz zu bestimmen

43、. Dem Sichter wird vom Hersteller eine Eichkurve beigegeben, die fr Kalkstein die analytische Trenngrenze als Funktion der Sichtraddrehzahl und des Luftdurchsatzes zeigt. 5.2 Fliehkraft-Querstromsichter 5.2.1 Prinzipieller Aufbau Der prinzipielle Aufbau eines Fliehkraft-Querstromsichters ist in Bild

44、 6 dargestellt. Ein derartiges Gert besteht aus einer Sichtzone, einer Einrichtung zur Erzeugung und Einstellung des Luftstromes. Vorrichtungen zum Messen des Luftstromes sind nicht vorhanden, auch ein Feingutabscheider fehlt bei der in 5.2.2 dargestellten Ausfhrung. Die Sichtung findet in einer Wir

45、belkernstrmung mit berlagerter Axialstrmung statt, in die die Feststoffpartikel in der Nhe der Rotationsachse aufgegeben werden. DIN 66120:2016-10 11 Bild 6 Prinzipieller Aufbau eines Fliehkraft-Querstromsichters 5.2.2 Fliehkraft-Querstromsichter nach W. Wieland Der in Bild 7 dargestellte Sichter be

46、sitzt ein mit etwa 15 m/s Umfangsgeschwindigkeit rotierendes Rohr, (a), (b) das die durch einen Leitschaufelkranz (c) mit Drall in den Sichter eingesaugte Sichtluft zustzlich in Rotation versetzt. Die Axialstrmung wird durch den Ventilator (d) erzeugt. Das Aufgabegut wird durch den Trichter (e) und

47、ein feststehendes, langes Rohr (f) einem mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden kleinen Rotor (g) (max. Drehzahl 40 000 min-1) zugefhrt, durch dessen radiale Bohrungen es in den Sichtraum geschleudert wird. Das Aufgabegut wird nach abnehmender Partikelgre geordnet lngs der Achse des Rohres (a) aufgef

48、chert und auf der Innenwand eines in das Rohr eingeschobenen, aus Rohrabschnitten zusammengesteckten zweiten Rohres (b), abgeschieden. Die in den einzelnen Rohrabschnitten haftenden Materialschichten entsprechen theoretisch den bestimmten Grenklassen zuzuordnenden Teilmengen des Aufgabegutes. Die Eichung der korngrenabhngigen Auffcherung erfolgt empirisch, z. B. durch Bestimmen der analytischen Trenngrenze oder durch das mikroskopische Verfahren. DIN 66120:2016-10 12 Legende 1 Luft a, b rotierendes Rohr e T