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Fließfähigkeitsfaktor (FL, FLR, FLA, ffc)

Durch die Messung eines Fließortes können diverse physikalische Eigenschaften ermittelt werden, die einzelne Merkmale des Schüttguts charakterisieren. Diese Eigenschaften umfassen unter anderem die Hauptspannungen (σ1 und σ2), die Druckfestigkeit (σc) und Zugfestigkeit (σt), den inneren Reibungswinkel (φi), die Kohäsion (Τc) sowie weitere Parameter.

Der Fließfähigkeitsfaktor stellt eine einfache und schnelle Möglichkeit dar, Stoffe quantitativ hinsichtlich Ihrer Fließfähigkeit zu selektieren. Um Pulver zu klassifizieren und die Fließfähigkeit in einem einzigen Parameter zu quantifizieren, hat sich der Fließfähigkeitsfaktor Fließfähigkeitsfaktor (FL = ffc = σ1c) als der am häufigsten genutzte erwiesen. Dieser dimensionslose Faktor dient der Einteilung von Schüttgütern in verschiedene Kategorien und entspricht dem Verhältnis der Konsolidierungsspannung zur Druckfestigkeit eines Schüttguts. Bei der Bewertung der Zahlenwerte ist der exponentielle Anstieg des Fließfaktors zu beachten.

Die Kategorisierung der Schüttgüter basierend auf dem Fließfähigkeitsfaktor (FL) erfolgt wie folgt:

FL > 25 kohäsionslos
25 > FL > 15 leicht kohäsiv
15 > FL > 5 kohäsiv
5 > FL > 2 sehr kohäsiv
2 > FL > 1 plastisch
1 > FL fest

Gelegentlich kann eine Weiterentwicklung dieses Faktors zu einer präziseren Einordnung der Schüttgüter führen. Der relative Fließfaktor (FLR) wird wie folgt berechnet: FLR = (σ1 - σ2) / σc.

Um Schüttgüter mit unterschiedlichen Dichten vergleichbar zu machen, wird oft der absolute Fließfähigkeitsfaktor verwendet. Dieser ergibt sich aus der Multiplikation des relativen Fließfaktors mit der Schüttdichte: FLA = FLR * ρb0

Jeder gemessene Fließort und die sich ergebenen Ergebnisse beziehen sich immer auf die zugrunde gelegte Konsolidierungsspannung bzw. auf die größte Hauptspannung (σ1). Um Stoffe anhand des Fließfähigkeitsfaktors vergleichen zu können, muss immer die gleiche Konsolidierungsspannung zugrunde liegen. Ergebnisse die auf unterschiedlichen Ausgangszustand der Messungen beruhen, können nicht verglichen werden.

Schüttgüter mit ähnlichen Fließfähigkeitsfaktoren sollen ähnliches Fließverhalten in der Anwendung zeigen. Höhere Werte deuten auf bessere Fließeigenschaften hin, während niedrigere Werte auf eine eingeschränkte Fließfähigkeit hinweisen, was die Überprüfung von Silogängigkeit oder Verarbeitungsmöglichkeiten erfordert.

Dieses Verfahren bietet eine zuverlässige Methode, um verfahrenstechnische Prozesse bei Produktumstellungen oder unterschiedlichen Chargen von Roh- oder Produktstoffen hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit zu gewährleisten.

Gegenüberstellung Fließfähigkeitsfaktor

 

Fließfunktion

Durch die Messung mehrere Fließorte bei verschiedenen Konsolidierungsspannungen erhält man die Fließfunktion, welche die Fließfähigkeit über einen Spannungsbereich beschreibt.

Die Fließfunktion wird verwendet, um weiterführende technologische Berechnungen durchzuführen. Zur Ermittlung, werden Fließorte bei mindestens drei unterschiedlichen Konsolidierungsspannungen gemessen, die den Anwendungsbereich abdecken. Oft wird die Fließfunktion durch eine lineare Gleichung dargestellt, was die Berechnung erleichtert. Jedoch zeigt sich in niedrigeren Spannungsbereichen oft ein gekrümmter Verlauf, der auch theoretisch nachvollziehbar ist. Ein Fließfähigkeitsfaktor kleiner als eins ist nicht möglich, da die Druckfestigkeit (σc) nicht größer sein kann als die größte Hauptspannung (σ1).

Bei höheren Spannungen können Schüttgüter durch Sättigungseffekte, Zersetzung oder Abrieb veränderte Fließeigenschaften aufweisen. Aber auch Verklumpungen oder ähnliche Effekte können sich einstellen und die Fließfähigkeit beeinflussen. Durch Messungen über einen größeren Spannungsbereich können diese Effekte sichtbar gemacht werden und Anwendungssicherheit herstellen.

Fließfunktion

Fließfunktionen mit dazugehörigen Fließfähigkeitsfaktoren für drei unterschiedliche Materialien.
Automatisch generierte Auswertung der Fließfunktion(en) nach den Messungen.

Anwendungsbeispiel:

Fließfähigkeit - Austragskapazität

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