Сыпучесть
Сыпу́честь, физико-механическая характеристика вещества, находящегося в порошкообразном или гранулированном состоянии, определяющая его способность проходить через отверстия, сыпаться (течь) под воздействием силы тяжести. Сыпучесть определяется временем высыпания определённого объёма или массы вещества из металлической воронки заданной формы с полированной внутренней поверхностью. При необходимости, для исключения электростатических сил, воронка заземляется, а в испытуемое вещество может быть добавлен антистатик.
Косвенно сыпучесть определяется углом естественного откоса (), который тем меньше, чем больше сыпучесть. Порошки свободно высыпаются через отверстия необходимого размера при угле естественного откоса до 35 °, а гранулы – до 40 °.
Сыпучесть характеризует сырьё и продукцию в различных отраслях: в сельском хозяйстве, строительстве и производстве строительных материалов, металлургии, горнодобывающей промышленности, химической промышленности и др. Сыпучесть является также важной характеристикой насыпных грузов в транспорте.
В сельском хозяйстве для повышения сыпучести зерно шлифуют, а снижение сыпучести является одним из признаков его порчи; сыпучесть удобрений влияет на эффективность их применения. В горнодобывающей промышленности уделяется внимание сыпучести взрывчатых веществ. Сыпучесть – важный технологический параметр для порошковой металлургии и производства строительных материалов (цемент, вяжущие, цементный клинкер и др.)
Основным фактором, влияющим на сыпучесть вещества данного гранулометрического состава, является его влажность, реже – наэлектризованность и намагниченность частиц вещества. Обычно требуется высокая сыпучесть вещества; для восстановления требуемой сыпучести применяются различные машины и аппараты.
Явление сыпучести связано с образованием в объёме вещества под действием касательных сил плоскостей скольжения. Сопротивление сдвигу обусловлено силами сцепления и силами взаимного внутреннего трения между частицами вещества (закон Кулона для связных сыпучих тел):
,
где – напряжение сдвига; – нормальное напряжение; и – угол и коэффициент внутреннего трения соответственно; – сила сцепления, равная сопротивлению сдвига при .
Для идеально сыпучих веществ () напряжение сдвига τ = σ × tg(ϕв). В этом случае угол внутреннего трения равен углу естественного откоса: ().
Если сыпучесть вещества по каким-то причинам недостаточна, к естественной силе, вызывающей скольжение (сила тяжести), добавляют кратковременные импульсы (постукивание, потряхивание и т. п.), вызывающие страгивание (начало проскальзывания) массы вещества, или возбуждают вибратором периодические силы инерции, действующие не только на сдвиг, но и на отрыв частиц вещества друг от друга, что уменьшает их взаимное трение.