Opory przepływu powietrza

1. Zmienność oporu przepływu powietrza przez złoże pszenicy
2. Opór przepływu w kierunku pionowym
3. Spadek ciśnienia w trzech kierunkach – złoże osiowo symetryczne
4. Spadek ciśnienia w trzech kierunkach – złoże niesymetryczne

Zmienność oporu przepływu powietrza przez złoże pszenicy

Wykonano eksperyment w celu oszacowania możliwej zmienności oporu przepływu powietrza w różnych kierunkach przez złoże pszenicy formowane różnymi metodami. Zastosowano komorę pomiarową w kształcie sześcianu o boku 0,35 m. Mierzono spadek ciśnienia powietrza przetłaczanego przez złoże trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach: dwu poziomych X i Y oraz pionowym Z. W każdej sześcian komory pomiarowej wykonano kołowe otwory o średnicy 0,16 m, które przesłonięto blachą perforowaną. Na każdej ścianie zamontowano po jednym kolektorze powietrza i po cztery króćce do przyłączania przetworników ciśnienia. Opuszczając komorę powietrze płynęło przez przewód wylotowy o średnicy 0,05 m, gdzie mierzono prędkość przepływu powietrza. Spadek ciśnienie powietrza mierzono prędkości przepływu zmieniającej się w zakresie od 0,3 m×s^-1 do 0,35 m×s^-1.

Rysunek 1. Układ do pomiaru spadku ciśnienia powietrza w sześciennej próbce pszenicy

Aby wytworzyć próbki o różnej strukturze upakowania zastosowano trzy metody napełniania komory. W metodzie A używano metalowego stożkowego lejka o długości 1 m o średnicach 0,2 oraz 0,03 m. Do napełniania asymetrycznego (metoda C) zastosowano pojemnik w kształcie klina o szerokości komory pomiarowej (0,35 m) z otworami wlotowym o szerokości 0,15 m i wylotowym o szerokości 0,015 m. Obu metodami A i C komorę napełniano unosząc powoli pojemnik zasypowy wcześniej napełniony ziarnem utrzymując stały wypływ do komory. Komorę napełniano z nadmiarem materiału, który następnie usuwano wyrównując górna powierzchnie próbki. W przypadku metody napełniania B używano tego samego lejka, co w metodzie A napełniając komorę w 8 krokach i zagęszczając próbkę po każdym nasypaniu kolejnej porcji ziarna. W tym celu na powierzchni ziarna umieszczano płaską płytę, którą uderzano 10 razy obciążnikiem o masie 4 kg.

Opór przepływu w kierunku pionowym

Rysunek 2 przedstawia zależność spadku ciśnienia w złożu w zależności od metody formowania próbki w kierunku pionowym Z w odległości 0,25 m. Spadek ciśnienia Dp, jak i gęstość próbki zależały od metody usypywania próbki, a wartości Dp przy prędkości przepływu 0,3 m×s^-1 wynosiły od 118,2 Pa przy napełnianiu metodą A do 195,1 Pa, zatem 1,65 razy więcej niż przy napełnianiu metodą B.

Rysunek 2. Zależność spadku ciśnienia Dp od szybkości przepływu powietrza V w kierunku pionowym dla trzech metod napełniania komory pomiarowej.

Spadek ciśnienia w trzech kierunkach – złoże osiowo symetryczne

We wszystkich wykonanych testach opór przepływu w kierunku pionowym Z był wyższy niż w kierunkach poziomych X i Y, a przy napełnianiu metodą A przebiegi zależności Dp(V) były sobie bardzo bliskie (Rysunek 4). Przy prędkości przepływu 0,3 m×s^-1spadek ciśnienia w kierunku poziomym Y wynosił 72,2 Pa, a w kierunku pionowym Z był 1,5 razy wyższy, równy 111,3 Pa.

Spadek ciśnienia w trzech kierunkach – złoże niesymetryczne

Rysunek 4 przedstawia zależności Dp(V) wyznaczone w trzech kierunkach: pionowym Z oraz poziomych X i Y w przypadku napełniania komory pomiarowej metodą C za pomocą zasobnika klinowego. Inaczej niż w przypadku napełniania metodami A i B spadek ciśnienia w kierunku X był znacznie wyższy niż w kierunku Y. Przy prędkości przepływu 0,3 m×s^-1 spadek ciśnienia w kierunku Y wynosił 61,2 Pa, zaś w kierunku Y wynosił 90,1 Pa tj. był 1,5 razy wyższy. Metoda B, z zastosowaniem zasobnika klinowego, wytwarzała złoże niesymetryczne. Kolejne warstwy ziarna osuwając się po powierzchni naturalnego usypu utworzonej przez ziarno już znajdujące się w komorze miały prędkość w przybliżeniu prostopadłą do osi X i w tym właśnie kierunku opór przepływu był wyższy.

1. Łukaszuk J., Molenda M., Horabik J.: Wpływ upakowania i kształtu nasion na spadek ciśnienia powietrza w złożu żyta i rzepaku. Acta Agrophysica, 10(3), 593-605, 2007.
2. Łukaszuk J., Molenda M., Horabik J., Szot B., Montross M.D.: Airflow resistance of wheat bedding as influenced by the filling method. Res. Agr. Eng., Vol. 54(2), 50-57, 2008.
3. Łukaszuk J., Molenda M., Horabik J., Montross M.D.: Variability of pressure drop in grain generated by kernel shape and bedding method. J. Stored Products Research, 45(2), 112-118, 2009.