DIN 66119-2016 Particle size analysis - Size analysis by air classification with gravitation-counterflow elutriator《粒度分析 用重力逆流筛分机的风力分级法进行粒度分析》.pdf

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1、Oktober 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 10DIN 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,“2555909www.din.deDIN 66119Partikelgrenanalyse Sichtanalyse mit Schwerkraf

2、t-GegenstromsichterParticle size analysis Size analysis by air classification with gravitation-counterflow elutriatorGranulomtrie Analyse granulomtrique par lutriation avec sparateur contre-courant par gravitAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 66119:1983-04www.

3、beuth.deGesamtumfang 16 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)DIN 66119:2016-10 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Symbole und Abkrzungen 4 4 Grundlagen und Arbeitsweise 5 4.1 Grundlagen. 5 4.2 Arbeitsweise 5 4.2.1 Trennung in einer lotrechten Gasstr

4、mung konstanter Steiggeschwindigkeit . 5 4.2.2 Trennung in einem lotrechten, von unten nach oben durchstrmten Rohr . 6 5 Gerte . 7 5.1 Prinzipieller Aufbau eines Schwerkraft-Gegenstromsichters 7 5.2 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach R. W. Gonell 8 5.3 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach P. S. Roller

5、 . 9 5.4 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach T. Guye und F. Kaiser 10 5.5 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach H. Rumpf, K. Leschonski und M. Weilbacher . 11 5.6 Zick-Zack-Sichter nach F. Kaiser 12 5.7 Einstellbereiche und Eigenschaften . 13 6 Probenvorbereitung . 14 6.1 Gerteabhngige Dispergiermanahme

6、n 14 6.2 Stoffabhngige Dispergiermanahmen 14 7 Ermitteln der Sichtdauer und der Trenngrenze 14 7.1 Ermitteln der erforderlichen Dauer einer absatzweisen Analysensichtung . 14 7.2 Ermitteln der Sichtdauer bei der Eichung eines Analysensichters . 15 7.2.1 Ermitteln der Sichtdauer bei Routineanalysen 1

7、5 7.2.2 Ermitteln der Trenngrenze 15 Literaturhinweise . 16 DIN 66119:2016-10 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 005-11-42 AA Partikelmesstechnik, SpA zu ISO/TC 24/SC 4“ im DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente d

8、ieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 66119:1983-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) normative Verweisungen aktualisiert; b) Norm redaktionel

9、l berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 66119: 1983-04 DIN 66119:2016-10 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr das Verfahren zur Ermittlung von Verteilungskurven (Verteilungssummen- oder Verteilungsdichtekurven, nach DIN ISO 9276-1) disperser Feststoffe im Bereich der Partikelgren von etwa 5 m bis etw

10、a 40 m1)durch Schwerkraft-Gegenstromsichter. Diese Gerte knnen auch zur Herstellung von Fraktionen bestimmter Grenklassen verwendet werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erford

11、erlich. 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, Partikelgrenanalyse Sichtanalyse, Grundlagen DIN ISO 9276-1, Darstellung der Ergebnisse von P

12、artikelgrenanalysen Teil 1: Grafische Darstellung 3 Symbole und Abkrzungen Tabelle 1 Symbole und Abkrzungen Symbol Bedeutung SI-Einheit aA Querschnittsflche m2DSDurchmesser des Sichtrohres m f rel. Feingutmasse, Feingutmassenanteil 1 g rel. Grobgutmasse, Grobgutmassenanteil 1 g Erdbeschleunigung m/s

13、2L Lnge des Sichtrohres m m Masse kg Q Verteilungssumme 1 R Rckstand 1 Re Reynoldsche Kennzahl g L1 vpGeschwindigkeit der Partikel im Sichtraum m/s v Strmungsgeschwindigkeit des Gases m/s Volumenstrom m3/s wgSinkgeschwindigkeit der Partikel im Schwerefeld m/s wgtSinkgeschwindigkeit des Trennkorns im

14、 Schwerefeld m/s x Sinkgeschwindigkeits-quivalentdurchmesser m xtSinkgeschwindigkeits-quivalentdurchmesser des Trennkorns m xtwSinkgeschwindigkeits-quivalentdurchmesser des Trennkorns im Stokesschen Bereich m xt, x50prparative Trenngrenze m xAanalytische Trenngrenze m 1)Bezogen auf eine Feststoffdic

15、hte von 2,5 g/cm3. DIN 66119:2016-10 5 Symbol Bedeutung SI-Einheit aLLuftdichte kg/m3sFeststoffdichte kg/m3 dyn. Viskositt Pas Trennschrfema 1 Indizes A Aufgabegut F Feingut G Grobgut t Trennkorn aDie 1 steht fr das Verhltnis zweier gleicher SI-Einheiten oder fr das logarithmierte Verhltnis zweier i

16、n der gleichen SI-Einheit angegebenen Gren. 4 Grundlagen und Arbeitsweise 4.1 Grundlagen Fr die Grundlagen der Sichtanalyse gilt DIN 66118. 4.2 Arbeitsweise2)4.2.1 Trennung in einer lotrechten Gasstrmung konstanter Steiggeschwindigkeit Bei der Sichtanalyse wird die Feinheit eines Einzelpartikels dur

17、ch seine Sinkgeschwindigkeit in einem Gas, meist Luft, gekennzeichnet. Die Sinkgeschwindigkeit ist deshalb das gemeinsame Feinheitsmerkmal aller Verfahren der Sichtanalyse. Bei Schwerkraft-Gegenstromsichtern findet die Trennung des dispersen Aufgabegutes in zwei Sinkgeschwindigkeitsklassen in einem

18、lotrechten, von unten nach oben strmenden Luftstrom von theoretisch konstanter Geschwindigkeit v statt. In die Strmung eingebrachte Feststoffpartikel mit Sinkgeschwindigkeiten wg, die kleiner sind als die Geschwindigkeit v, folgen der Strmung und verlassen die Trennzone mit der Geschwindigkeit vp= v

19、 wg. Partikel mit wgt= v schweben in der Trennzone, whrend Partikel mit greren Sinkgeschwindigkeiten wgals die Geschwindigkeit v der Strmung entgegen (Gegenstrom) nach unten aussedimentieren. Die Geschwindigkeit v bestimmt demnach die Trennung. Der der Trennzone zugeordnete Sinkgeschwindigkeits-quiv

20、alentdurchmesser xtwlsst sich fr die Bewegung in Luft, sofern die Reynoldzahl Re 0,25 ist, anhand von Gleichung (1) errechnen: tw2=18s (1) Wegen s Lwurde die Luftdichte Lin Gleichung (1) vernachlssigt. 2)Gilt fr den Zick-Zack-Sichter nach F. Kaiser nur bedingt (siehe 5.6). DIN 66119:2016-10 6 Fr Rey

21、noldzahlen Re 10 lsst sich der Sinkgeschwindigkeits-quivalentdurchmesser der Trenngrenze xtmit der Approximationsformel fr den Widerstandsbeiwert w= (24/)+2 (2) nach Gleichung (3) berechnen: t=3L24s+3L24s2+18s(3) 4.2.2 Trennung in einem lotrechten, von unten nach oben durchstrmten Rohr Die Trennzone

22、 eines Schwerkraft-Gegenstromsichters besteht aus einem lotrechten, zylindrischen Rohr, das von einem konstanten Luftstrom von unten nach oben durchstrmt wird. Einige der herkmmlichen Schwerkraft-Gegenstromsichter besitzen Sichtrohre mit einem Lngen(L)-Rohrdurchmesser(DS)-Verhltnis L / DS 1, um ein

23、vollausgebildetes Laminarprofil der Strmungsge-schwindigkeiten am oberen Rohrende zu erzielen. Die vielfach am Rohreinlauf vorhandene Gleichverteilung der Strmungsgeschwindigkeiten ndert sich in diesen Sichtrohren in Abhngigkeit von der Rohrlnge, es bildet sich ein Strmungsprofil mit beschleunigten

24、Stromfden in der Rohrmitte und verzgerten Stromfden in Wandnhe aus. Die grte Strmungsgeschwindigkeit tritt in der Rohrachse am oberen Rohrende auf und betrgt: max= 2 (4) Lngs eines einzelnen Stromfadens bestimmt die kleinste Strmungsgeschwindigkeit die Trennung. Ist die kleinste Strmungsgeschwindigk

25、eit am unteren Ende eines Stromfadens vorhanden, so sind hhere Strmungsgeschwindigkeiten in zeitlich nachfolgenden Positionen fr die Trennung unmageblich, sie sind jedoch von Vorteil, da sie wegen vp= v wgFeingut schneller aus dem Strmungsrohr entfernen. Die rtliche Strmungsgeschwindigkeit v wird be

26、i der praktischen Anwendung des unter 5.2 angegebenen Prinzips in einem lotrechten, zylindrischen Rohr meist durch die ber den Rohrquerschnitt A (A = Querschnitt der Trennzone) gemittelte, aus dem Luftvolumenstrom errechnete Strmungsgeschwindigkeit v ersetzt. = / (5) Der fr die Einstellung eines der

27、artigen Sichters auf eine vorgegebene Trenngrenze xtwerforderliche Luftvolumenstrom errechnet sich bei Gltigkeit von Gleichung (1) fr ein kreiszylindrisches Rohr vom Durchmesser DSwie folgt aus: =s 18tw2= S72tw2s(6) Fr den Bereich Re 10 errechnet man den Luftvolumenstrom aus: = =4S362t2L2+2ts3L6t2L

28、(7) DIN 66119:2016-10 7 5 Gerte 5.1 Prinzipieller Aufbau eines Schwerkraft-Gegenstromsichters Der prinzipielle Aufbau eines Schwerkraft-Gegenstromsichters ist in Bild 1 dargestellt. Die diskontinuierlich betriebenen Gerte bestehen beispielsweise aus folgenden Einzelelementen: a) einer Einrichtung zu

29、m Erzeugen des Luftstromes, z. B. Geblse, Anschluss fr Druckluft; b) bei einem Ventil oder einer Dse zum Einstellen des Luftstromes; c) einer Einrichtung zum Konditionieren des Luftstromes (Trocknen, Befeuchten, Temperieren usw.); d) einem Gert zum Messen des Luftvolumenstromes; e) einer der Trennzo

30、ne vorgeschalteten Dispergierzone zum Desagglomerieren des in die Dispergierzone eingewogenen Aufgabegutes3); f) einem lotrechten; zylindrischen Sichtrohr (Trennung)4); g) einem Feingutabscheider (Filter, Absetzkammer) zum Abscheiden des im Luftstrom aus der Trennzone ausgetragenen Feingutes. Die Ei

31、nrichtung zur Erzeugung des Luftstromes (siehe Bild 1) z. B. Geblse, Druckluftanlage, wird mit einem nachgeschalteten Ventil oder einer Dse auf einen bestimmten Luftdurchsatz einreguliert. Dies kann mit einem geeigneten Durchflussmessgert (z. B. Schwebekrperdurchflussmesser) gemessen und abgelesen w

32、erden5). Je nach Bedarf empfiehlt es sich, die Luft z. B. zu temperieren oder zu befeuchten. Zum Ausgleich von Druckschwankungen kann ein Druckausgleichgef in die Luftleitung eingebaut werden; ebenso ein Druckbegrenzer, der den berdruck vor dem Ventil nicht ber einen eingestellten Wert steigen lsst.

33、 Die Luft strmt vom Durchflussmessgert in ein Dispergiergef, in das eine bestimmte Aufgabegutmenge mAeingewogen wurde. Es muss sichergestellt sein, dass wenigstens eine der anfallenden Fraktionen, meist das Grobgut, quantitativ wiedergewonnen werden kann. 3)Bei einigen Gerten sind Trennzone und Disp

34、ergierzone nicht getrennt ausgebildet. 4)Gilt nicht fr den Zick-Zack-Sichter nach F .Kaiser (siehe 5.6). 5)Der Einfluss des Luftzustandes auf die Messung des Volumenstromes der Luft ist zu bercksichtigen. DIN 66119:2016-10 8 Bild 1 Verfahrensschritte einer Schwerkraft-Gegenstromsichtung 5.2 Schwerkr

35、aft-Gegenstromsichter nach R. W. Gonell Ein handelsblicher Sichter ist in Bild 2 dargestellt. Er besteht aus mehreren lotrechten, zylindrischen Rohren (a) unterschiedlicher Durchmesser mit einem Konus (b) und einem Grobgutsammelgef (c) aus Glas am unteren Rohrende. In das Grobgutsammelgef wird durch

36、 ein dnnes Glasrohr Sichtluft mit hoher Geschwindigkeit eingeblasen. Diese wirbelt den eingewogenen Feststoff auf, dispergiert ihn und trgt ihn in das Sichtrohr aus. Um Wandanstze zu vermeiden, sind lngs des Sichtrohres Klopfer angebracht. Das Feingut wird am oberen Rohrende ausgetragen und unter ei

37、ner Glasglocke, die fr den Luftaustritt oben mit einer ffnung versehen ist, abgeschieden. Ein handelsbliches Gert besteht aus drei Sichtrohren mit unterschiedlichen Innendurchmessern von 14,7 cm und 3,5 cm und einem Geblse, dessen Luftvolumenstrom etwa zwischen 30 cm3/s und 400 cm3/s verndert werden

38、 kann. DIN 66119:2016-10 9 Legende 1 Luft a lotrechte, zylindrische Rohre b Konus c Grobgutsammelgef aus Glas Bild 2 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach R. W. Gonell 3 5.3 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach P. S. Roller Der in Bild 3 dargestellte Roller-Windsichter besteht aus vier lotrechten, an ein

39、em drehbaren Gestell angeordneten etwa 300 mm hohen gleich langen Sichtrohren (a), deren Durchmesser sich wie 1:2:4:8 verhalten. Der Feststoff wird in ein U-frmig gebogenes Glasrohr (b) eingewogen, das an einem Ende beweglich mit dem konischen, unteren Ende des Sichtrohres verbunden ist. Die Sichtlu

40、ft wird in dieses Glasrohr durch ein zweites, dnnes Glasrohr (c) eingeblasen. Der Luftstrahl dispergiert den Feststoff im Rohr und trgt ihn in das Sichtrohr aus. Eine zustzliche Dispergierung wird durch einen periodisch das U-frmige Glasrohr auf und ab bewegenden Exzenter erreicht. Die oberen Enden

41、der Sichtrohre bestehen ebenfalls aus einem Konus (d), durch den die mit Feingut beladene Sichtluft aus dem Sichtrohr austritt und in einem kleinen nachgeschalteten Filter abgeschieden wird. Ein in der Britischen Norm BS 3406-3:1963 genormter Analysensichter nach P. S. Roller besitzt 4 lotrechte, zy

42、lindrische Sichtrohre mit Durchmessern von 22,9 cm, 11,4 cm, 5,7 cm und 2,9 cm. Der von einem Geblse erzeugte Luft-Volumenstrom wird mit zehn Dsen unterschiedlicher Durchmesser eingestellt. Er lsst sich damit zwischen etwa 40 cm3/s und 580 cm3/s verndern. DIN 66119:2016-10 10 Legende 1 Luft 2 Feingu

43、t a Sichtrohr b U-frmig gebogenes Glasrohr c dnnes Glasrohr d Konus Bild 3 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach P. S. Roller 4 5.4 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach T. Guye und F. Kaiser Der in Bild 4 dargestellte Analysensichter besteht aus zwei Sichtrohren (a) gleichen Innendurchmessers, die gleich

44、zeitig und unabhngig voneinander betrieben werden knnen. Das Aufgabegut wird in ein Glasgef (b) eingewogen, das seitlich versetzt durch einen Klemmhebel an das untere Ende des konisch auslaufenden Sichtrohres eingepresst wird. Die Sichtluft wird exzentrisch in das Glasgef eingeblasen. Der Luftvolume

45、nstrom kann durch acht auswechselbare Dsen (c) mit Innendurchmessern zwischen 0,63 mm und 3,15 mm, bei einem konstanten Vordruck von 4 kPa (entspricht etwa 0,4 m Wassersule) zwischen 25 cm3/s und 630 cm3/s verndert werden. Ein Klopfwerk soll Feststoff-Wandanstze im Sichtrohr verhindern. Das am obere

46、n Ende des Sichtrohres von der Luft ausgetragene Feingut wird im Raum (d), dem Filter (e) und der Glasflasche (f) abgeschieden. Die Sichtluft tritt durch den Filterschlauch (e) aus dem Analysensichter aus. DIN 66119:2016-10 11 Legende 1 Luft a Sichtrohr b Glasgef c Dsen d Raum e Filter f Glasflasche

47、 Bild 4 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach T. Guye und F. Kaiser 5 5.5 Schwerkraft-Gegenstromsichter nach H. Rumpf, K. Leschonski und M. Weilbacher Dieser Analysensichter ist in Bild 5 dargestellt. Er besitzt im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Sichtern ein zylindrisches Sichtrohr (a) von nur 1

48、 cm Hhe, das unten durch ein Membranfilter oder ein Sieb abgeschlossen ist. An das Sichtrohr schliet sich eine konische Verengung (b) zur Beschleunigung der Sichtluft an. Das Feingut wird in die darber angeordnete Kammer (c) ausgetragen und in dieser am Umfangfilter (d) abgeschieden. Der gesamte Sichtraum ist federnd im Gestell aufgehngt und wird durch Elektromagnete vibriert. Der Analysensichter besteht aus drei auswechselbaren Sichtrohren mit Durchmessern von 12,8 cm, 9,0 cm und 5,0 cm. Der