Analysis of funnel flow in rectangular silo based on ECT data

Abstract

About 60% of solid state industrial products appear, at some stage of production, as powders or grains. Many of them are stored in containers, majority in silos. The most popular shape type of silo is cylindrical, but very often rectangular silos are used, mainly in mining or construction industry. One of the characteristic points of the bulk solids flow are dynamic volume changes during processes of receptacle unloading. The paper presents results of Electrical Capacitance Tomography application to monitoring sand concentration distribution inside model of rectangular silo. The silo construction causes a funnel flow of sand after opening the outlet. ECT allows in non-invasive way to track the changes of funnel size and sand concentration in funnel zone. Paper presents post-processing methods application for reconstructed image analysis in order to estimate the main parameters of funnel. Additionally the results of experiments allow to investigate the influence of wall roughness and initial sand density on the silo process discharging. The results are compared with data received from X-ray tomography system in order to determine the accuracy of ECT.

Około 60% materiałów w przemyśle przechowywanych jest w postaci granulatu. Duża większość materiałów lokowanych jest w kontenerach, głównie w silosach. Najbardziej popularnym kształtem stosowanych silosów jest silos cylindryczny, jednak dość często zdarzają się zastosowania silosów prostokątnych, głównie w górnictwie i budownictwie. Jednym z charakterystycznych zjawisk, monitorowanych przez systemy kontroli, występujących w trakcie procesów rozładowywania silosów są dynamiczne zmiany objętościowe przechowywanych materiałów sypkich. Artykuł prezentuje zastosowanie elektrycznej tomografii pojemnościowej ECT do monitorowania zmian koncentracji piasku wewnątrz prostokątnego modelu silosu. Konstrukcja przygotowanego silosu wymusza na piasku przepływ kominowy. ECT pozwala w nieinwazyjny sposób śledzić rozmiar komina i koncentrację piasku w obszarze komina. Artykuł pokazuje możliwość zastosowania analizy i przetwarzania obrazów tomograficznych ECT w celu wyznaczenia charakterystycznych parametrów przepływu silosowego dla różnych początkowych koncentracji piasku. Otrzymane wyniki zostały porównane z wynikami otrzymanymi za pomocą systemu tomografii promieni X w celu określenia dokładności systemu ECT.