筒倉側(cè)壁與中心卸料的兩種不同卸料方式的動態(tài)超壓研究

龐照昆 原方 李丙濤 曹曉玉

摘 要：筒倉在卸料過程中會對筒壁產(chǎn)生動態(tài)超壓，動態(tài)超壓的現(xiàn)象對筒倉的生產(chǎn)安全產(chǎn)生很大隱患，動態(tài)超壓的機(jī)理尚不明確，但筒倉卸料方式會對動態(tài)壓力產(chǎn)生影響。所以，本文采用試驗(yàn)的方法，對側(cè)壁與中心卸料兩種不同卸料方式的動態(tài)壓力進(jìn)行檢測與對比，研究兩者的動態(tài)超壓系數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)側(cè)壁卸料的方式動態(tài)超壓更小。

關(guān)鍵詞：動態(tài)壓力；超壓系數(shù)；筒倉

中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0113-02

Research on Dynamic Overpressure of Two Different Unloading

Ways for Side Wall and Central Unloading of Silos

PANG Zhaokun YUAN Fang LI Bingtao CAO Xiaoyu

（College of Civil Engineering And architecture， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： The phenomenon of dynamic overpressure on silo wall will bring great hidden danger to the safety of silo production. The mechanism of dynamic overpressure is not clear， but the way of silo unloading will affect the dynamic pressure. Therefore， this paper used the experimental method to test and compare the dynamic pressure of two different discharging modes of side wall and center discharging， studied the dynamic overpressure coefficient of both， and found that the dynamic overpressure of side wall discharging mode was smaller.

Keywords： dynamic pressure；overpressure coefficient；silo

在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外對筒倉卸料方式的研究起源已久，主要有兩種不同的卸料方式的研究，分別是筒倉中心卸料的方式和筒倉側(cè)壁卸料的方式。研究兩種卸料方式的動態(tài)壓力及其超壓系數(shù)是非常有必要的，因?yàn)橥矀}的設(shè)計與動態(tài)壓力密切相關(guān)。近些年，因設(shè)計不規(guī)范或者沒有考慮到動態(tài)壓力而發(fā)生過很多筒倉倒塌的安全事故[1-4]。

雖然國內(nèi)外有很多動態(tài)壓力研究成果，但關(guān)于卸料方式的改變對動態(tài)壓力和超壓系數(shù)的研究很少，本文以試驗(yàn)的方式分析研究動態(tài)壓力與卸料方式兩者的關(guān)系，主要是對試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，研究兩種卸料方式的動態(tài)壓力與動態(tài)超壓系數(shù)。

1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)使用的是鋼化玻璃材質(zhì)的模型筒倉，筒倉高1 100mm，直徑500mm，壁厚5mm。由于使用的材質(zhì)是鋼化玻璃，所以更容易觀察到筒倉內(nèi)貯料的流態(tài)。模型筒倉的高徑比是2∶2，從中國筒倉標(biāo)準(zhǔn)來看，屬于深倉[5]。使用DYB-3B型電阻應(yīng)變式土壓力計監(jiān)測筒倉卸料過程中的動態(tài)壓力，使用采集儀器S3886電阻應(yīng)變儀對動態(tài)壓力進(jìn)行記錄，本文將小麥作為試驗(yàn)用材料。圖1是側(cè)壁卸料模型，圖2是中心卸料模型。在平面和立面上合理布置和優(yōu)化傳感器的布置位置，傳感器平面位置如圖3所示，傳感器的立面位置如圖4所示。

2 側(cè)壓力試驗(yàn)

先是測量并記錄兩種不同卸料形式筒倉的靜態(tài)壓力，然后將靜態(tài)壓力與理論的靜態(tài)壓力進(jìn)行對比，最后裝滿貯料進(jìn)行動態(tài)壓力測試并記錄。

2.1 靜態(tài)壓力試驗(yàn)

向模型筒倉均勻倒入小麥，待小麥在重力作用下達(dá)到平衡后讀取壓力傳感器的測量值，選取幾組比較接近的靜態(tài)壓力值，通過加權(quán)平均的方法取得最終的靜態(tài)壓力值。

2.2 動態(tài)壓力試驗(yàn)

試驗(yàn)中分別測量兩種卸料形式的動態(tài)壓力，電阻應(yīng)變儀的采集頻率設(shè)定為1s/次，分別記錄不同測點(diǎn)在不同時間的應(yīng)力應(yīng)變值，然后將應(yīng)力應(yīng)變值代入不同傳感器的標(biāo)定應(yīng)力應(yīng)變函數(shù)中，求出對應(yīng)的動態(tài)壓力。

3 兩種不同卸料方式的超壓系數(shù)對比分析

通過動態(tài)壓力與靜態(tài)壓力的對比得到超壓系數(shù)，靜態(tài)壓力是取每個時間點(diǎn)的平均值，然后取相同高度處三組側(cè)墻的平均值；動態(tài)壓力取的是在卸料過程中不同測點(diǎn)的最大值，所以超壓系數(shù)是各個測點(diǎn)卸料過程動態(tài)壓力的最大值與各個對應(yīng)測點(diǎn)靜態(tài)壓力的平均值。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在筒倉側(cè)壁卸料試驗(yàn)中產(chǎn)生的超壓系數(shù)曲線的最大值是1.28，發(fā)生的位置是0.8m深測點(diǎn)處（見圖5）；在筒倉底部中心卸料試驗(yàn)中對比動態(tài)壓力與靜態(tài)壓力產(chǎn)生的超壓系數(shù)曲線的最大值是1.33，發(fā)生最大值的位置同樣是側(cè)墻A和側(cè)墻C的0.8m深測點(diǎn)處（見圖6）。最后再觀察整體的超壓系數(shù)可以得到，筒倉中心卸料的超壓系數(shù)大于筒倉側(cè)壁卸料方式的超壓系數(shù)。

4 結(jié)論

兩種不同卸料方式的數(shù)據(jù)對比結(jié)果如下。①通過觀察筒倉側(cè)壁卸料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，動態(tài)壓力值的大小與分布于距離筒倉側(cè)壁卸料口的距離有關(guān)，即距離卸料口近的地方的壓力值比距離卸料口遠(yuǎn)的地方的壓力值小。②對比兩種卸料方式產(chǎn)生的超壓系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，筒倉中心卸料方式產(chǎn)生的超壓系數(shù)大于筒倉側(cè)壁卸料方式產(chǎn)生的超壓系數(shù)。③觀察兩種卸料方式的流態(tài)可以發(fā)現(xiàn)，筒倉中心卸料方式出糧速度較快，且動態(tài)壓力增長較大，筒倉側(cè)壁卸料方式卸料速度比較平緩。所以，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)自己的需要選擇不同的筒倉卸料方式和設(shè)計方式，以得到更好的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈秀琴.偏心卸料對筒倉結(jié)構(gòu)的影響[J].糧油食品科技，2001（3）：43-44.

[2]Guy Mavrot，Isabelle Sochet，Patrice Bailly. Silo Vulnerability： Structural Aspects[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2003（16）：165-172.

[3]R Kiseslbach. Bursting of a Silo[J].Engineering Failure Analysis，1997（4）：49-55.

[4]歸衡石.鋼筒倉倒塌事故和貯料流動影響[J].冶金礦山設(shè)計與建設(shè)，1999（5）：50-54.

[5]中華人民共和國建設(shè)部.鋼筋混凝土筒倉設(shè)計規(guī)范（GB 50077—2003）[S].北京：中國計劃出版社，2004.