342-0330/01 – Mechanika sypkých hmot (MSH)
Garantující katedra | Institut dopravy | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Ing. Aleš Slíva, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Aleš Slíva, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2001/2002 | Rok zrušení | 2020/2021 |
Určeno pro fakulty | FS, HGF, USP | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cíle předmětu
Sypké hmoty (obecněji částicové systémy) jsou dnes v technické i vědecké
oblasti nejdynamičtěji se rozvíjející se disciplínou. V literatuře se
diskutuje dokonce o definici nového skupenství, neboť se svými vlastnostmi a
fyzikálními projevy liší od všech známých forem hmot. 40% všech prostředků na
výzkum Evropské unie směřuje do oblasti sypkých hmot ( mikrometrických a
nanometrických částic ). V rámci předmětu sypké hmoty budou posluchači
seznámeni s obecnější přístupem k popisu procesů probíhajících v sypkých
hmotách a jejich aplikacích při dopravě, skladování a výrobě. Takové to
obecnější pojetí sypkých hmot, kde jsou studovány a popisovány změny formy
partikulárních hmot v podobě matematicko-fyzikálních modelů je nutné pro
probíhající intenzivní rozvoj oboru a nárůst informací. Tento úhel pohledu je
nutný pro chápání nových informací a práci v oblasti inovačního podnikání. To
umožní posluchači vytvoření představy o možnostech, tradičních postupech a
vývojových směrech oboru a včas reagovat na možné vývojové tendence. V rámci
předmětu budou charakterizovány změny vlastností sypké hmoty, jako doprovodné
stavy jejich dopravy, výroby a skladovaní. Naopak ze změn mechanicko-
fyzikálních vlastností sypké hmoty v čase, lze určit typické znaky dopravy a
procesu, které jim předcházely.
Přednášky jsou věnovány popisu mechanicko-fyzikálních a geometrických
vlastností sypkých hmot a interpretaci jejich změn při mechanických procesech.
Posluchač si osvojí dostatek informací pro správnou volbu dopravy a skladování
v závislosti na charakteristice výrobního procesu sypkých hmot pro celou řadu
aplikací (např. cement, dřevěné štěpky, štěrk, plastové granule, kakao, uhelný
prášek, saze, obilí ).
Student bude mík základní znalosti k návrhu dopravních, procesních a skladovacích zařízení pro sypké hmoty. Porozumí vlivu měřených parametrů na správnou funkci konstrukcí.
prof.Ing. Jiří Zegzulka, CSc.
Laboratoř sypkých hmot
Institut dopravy, FS
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Content of lectures (by week)
1. Powder logistics, definition of ideal bulk materials and powder (non-ideal), differences between basic physical states, selection criteria for transport system or process system for bulk materials.
2. Geometric properties of bulk material, granulometry, the morphology, methodology and theory assessment (Gauss, RRSB, logarithmic distribution and other statistics).
3. Mechanical and physical properties of bulk materials, descriptive variables, influence on the flow and pressure profile. The principle of shear machines, the default equation, rotary shear machine and other construction.
4. Methods for measuring the angel of internal friction, energy conception, the effect of partial physical parameters on the mechanical and physical properties of bulk materials.
5. The degree of influence of physical parameters (one after another) on the mechanical and physical properties of bulk materials such as humidity, shape, mechanical bonds, the electrical bonds, Roscoe diagram, construction, principle, application.
6. A general model of the pressure distribution in the bulk material, traditional and modern models. Solve the pressure distribution according to Jansen, Rankin, and Pascal.
7. Ideal powder and clarify the relations, piston flow mechanism, definition, description, marginal conditions.
8. Pressure spike, model creation, technical implications. Pulsating character flow of bulk material, wall frequency.
9. Failures the flow of bulk materials, static and dynamic vault. The mass and core flow, Jenike mass flow theory, application of ideal powder.
10. The application properties of bulk materials when designing transport, process and storage systems. Compacting of powders (Balšinova equation).
11. The application properties of bulk materials when designing transport, process and storage systems. Compacting of powders, pneumatic transport.
12. How to design crushers and mills. Theory of size reduction, degradation and compression, granulation and similar processes.
13. Selection of a suitable conveyor and transport systems for bulk materials (criteria), strict rules on the transport process, procedure.
14. Innovations in the field of bulk materials, development trends, and situations in the Czech Republic compared with the European Union.
Exercise program (seminars) and individual student work
Week Content of exercise (seminars)
1. How to get credit, list of projects and discussion, examples of bulk materials, examples of measurements in the Laboratory of bulk materials – VSB-TU Ostrava.
2. Mechanical and physical properties of bulk materials, the definition of bulk density and interrelated variables, definition of geometrical parameters of bulk materials, granulometry measurements on sieves and using a laser beam, an example calculation according to RRSB.
3. Calculate simple and refracted slippage and troughs.
4. Calculation of pressure in the vertical cylinder and in the vertical cylinder with conical lower part.
5. Calculation of the basic types of closures (horizontal, vertical, diagonal), special closures on gravel, very fine powder and more.
6. Calculation of the turnstile with axial or radial axis of rotation.
7. Pipe conveyor – disc.
8. The screw conveyor without axis.
9. Modern principles of pneumatic conveying.
10. Reverse belt conveyor, balance quantity supplied, study supplied amount.
11. Vibratory conveyor.
12. Safety precautions when transporting bulk materials. Environmental aspects of powder technology (dunes), modern types of technology, such as transport chips for biomass gasification.
13. Excursion to the company in the Ostrava region.
14. Awarding of credit.
Povinná literatura:
Zegzulka J.: Vliv mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot na konstrukci
dopravních, úpravnických a skladovacích zařízení, Habilitační práce
Časopisy – Granularmater, Schütgut, bukl-solids-handling, bukl–solids-
processing, Logistika a další
Schwedes J.: Fließverhalten von Schüttgütern in Bunkern, Verlag Chemie
Mollerus -
Vincenc Jasaň.: Teória dopravných a manipulačných zariadení, Alfa skripta
Polák a kol.: Manipulace s materiálem
Doporučená literatura:
Zegzulka J.: Vliv mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot na konstrukci
dopravních, úpravnických a skladovacích zařízení, Habilitační práce
Časopisy – Granularmater, Schütgut, bukl-solids-handling, bukl–solids-
processing, Logistika a další
Schwedes J.: Fließverhalten von Schüttgütern in Bunkern, Verlag Chemie
Mollerus -
Vincenc Jasaň.: Teória dopravných a manipulačných zariadení, Alfa skripta
Polák a kol.: Manipulace s materiálem
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Cvičení: aktivní účast na cvičení
max. 10 bodů,
Projekt–výroba-doprava-skladování, sypkých hmot max.
10 bodů,
Práce s informacemi - Firemní, patentová a literární
Rešerše max. 15
bodů,
Celkem je možné získat max. 35
bodů
Pro udělení zápočtu je nutno získat
min. 20 bodů
Zkouška: Písemná a ústní.
Ústní obhajoba studie a rešerše
max. 10 bodů,
Test
max. 10 bodů,
Písemné vyřešení otázek 1-3
max. 45 bodů,
Celkem 65
bodů
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Program přednášek
Týden Náplň přednášek
1 Logistika sypkých hmot, definice ideální sypké hmoty, definice sypké
hmoty, vymezení rozdílnosti mezi základními skupenstvími, kritéria volby
dopravního nebo procesního systému pro sypké hmoty
2 Geometrické vlastnosti sypkých hmot, granulometrie, morfologie,
metodiky a teorie posuzování (Gauss, RRSB, logaritmické rozdělení a další
statistiky)
3 Mechanicko fyzikální vlastnosti sypkých hmot, popisné veličiny, vliv
na tok a průběh tlaku. Princip přímočarého smykového stroje, výchozí rovnice,
rotační smykový stroj, jiné konstrukce
4 Metody měření úhlu vnitřního tření, energetická koncepce, míra vlivu
parciálních fyzikálních veličin na mechanicko-fyzikální vlastnosti sypkých
hmot,
5 Míra vlivu jednotlivých fyzikálních veličin na mechanicko-fyzikální
vlastnosti sypkých hmot, např.vlhkost, tvar, mechanické vazby, elektrické
vazby, Roscouv diagram, konstrukce, princip, aplikace
6 Obecný model rozložení tlaku v sypkých hmotách, tradiční a moderní
modely. Metoda řešení rozložení tlaku podle Jansena, Rankina, Pascala
7 Ideální sypká hmota, prohloubení souvislostí, pístový mechanismus
toku, definice, popis, okrajové podmínky, plášťový mechanismus toku, definice,
popis, okrajové podmínky
8 Tlaková špička, model vzniku, technické důsledky. Pulsující charakter
toku sypkých hmot, stěnové frekvence.
9 Poruchy toku sypkých hmot, statická a dynamická klenba. Hmotový a
jádrový tok, Jenikeho teorie hmotového toku, aplikace ideální sypké hmoty
10 Aplikace vlastností sypkých hmot při konstruování dopravních,
procesních a skladovacích zařízení, lisování sypkých hmot (Balšinova rovnice)
11 Aplikace vlastností sypkých hmot při konstruování dopravních,
procesních a skladovacích zařízení, lisování sypkých hmot (Balšinova rovnice),
pneumatická doprava
12 Postup při návrhu drtičů a mlýnů, teorie zdrobňování, degradace a
komprimace, granulace
13 Kritéria volby vhodného dopravníku a dopravního systému pro sypké
hmoty, sledované nároky kladené na dopravu,postup
14 Inovace v oblasti sypkých hmot, rozvojové trendy, stav v ČR v
porovnání s EU
Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů
Týden Náplň cvičení a seminářů
1 Podmínky udělení zápočtu, zadání zápočtových projektů, ukázky vzorků
sypkých hmot, ukázky měření v Laboratoři sypkých hmot – VŠB – TU Ostrava
2 Mechanicko-fyzikální vlastnosti sypkých hmot, definice sypné hmotnosti
a spolu souvisejících veličin, definice geometrických parametrů sypkých hmot,
měření granulometrie na sítech a laserové, granulometru, příklad výpočtu podle
RRSB
3 Výpočet jednoduchých a lomených skluzů a žlabů
4 Výpočet průběhu tlaku ve svislém válci, ve svislém válci s kuželovitou
dolní částí
5 Výpočet základních typů uzávěrů ( vodorovný, svislý, šikmý ),
speciální uzávěry na štěrk, velmi jemný prášek a další
6 Výpočet turniketu (s axiální, nebo radiální osou rotace)
7 Trubkový diskový dopravník
8 Šnekový bezosý dopravník
9 Moderní principy pneumatické dopravy
10 Reversní pásový dopravník, bilance dodávaného množství , studie
dodávaného množství
11 Vibrační dopravník
12 Bezpečnostní opatření při dopravě sypkých hmot, ekologická hlediska
technologií sypkých hmot (přesypy), moderní typy technologií, například
doprava štěpků při zplyňování biomasy
13 Exkurse do firmy v Ostravském kraji
14 Udělování zápočtu
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.