Vakum Koşullarında Restitüsyon katsayısı ölçümü için bir deneysel Kur Geliştirilmesi

Bu deney düzeneğinin genel amacı, vakum koşulları altında çarpışan parçacıkların geri dönüş katsayısını ölçmektir. Bu yöntem, mühendislik endüstrisinde granül katıların taşınması, taşınması, depolanması gibi herhangi bir mühendislik işleminde geri kazanım katsayısı mevcut olduğundan, mühendislik problemlerinin çözülmesine katkıda bulunabilir. Bu yöntemin en büyük avantajı, hazneye geldiğinde partikülü hızlandırmadan vakum koşulları altında ince tozlara uygulanabilmesidir.

Laboratuvarımdan bir yüksek lisans öğrencisi olan Sven Drucker prosedürü gösterecek. Pardem adlı bir proje çerçevesinde çalışıyor. Herhangi bir boyuttaki parçacıklarla çalışmak için, önce manşonu vakum odasının üzerinden çıkarın ve üst kapağı kaldırın.

Ardından, istediğiniz duvar malzemesine sahip taban plakasını hazneye seçin. Ardından, vakum odasının alt kısmını yana çevirin ve taban plakasını dikkatlice yerine kaydırın. Daha sonra, cımbız kullanarak, taban plakasının ortasına bilinen boyutta tam olarak bir parçacık yerleştirin.

Ardından, tripoda monte edilmiş yüksek hızlı bir video kameranın konumunu, taban plakası görüş alanının en alt çeyreğinde olacak ve odak parçacık üzerinde olacak şekilde ayarlayın. Yüksek hızlı kamerayı 528 x 396 piksel çözünürlükte saniyede 10.000 kare kaydedecek şekilde ayarlayın. Ardından, referans amacıyla parçacığın kısa bir videosunu çekin.

Daha sonra parçacığı çıkarmayı unutmayın. 700 mikron veya daha kaba parçacıklarla çalışırken, önce parçacık odasının yüksekliğini istenen çarpma hızına ulaşılacak şekilde ayarlayın. Tutma plakasına takılı ölçeği kullanarak yüksekliği ölçün.

Ardından, parçacık haznesini bir pipetin ucuyla kapatın. Şimdi, vakum odasının üst kapağını kaldırın ve cımbız kullanarak parçacık odasının içine tek bir küre koyun. Bu örnekte katı bir küre gösterilmektedir.

Bununla birlikte, sıvı dolu küreler de test edilebilir. Üst kapağı vakum odasının alt kısmına yerleştirin ve üst kapağı ve vakum odasının alt kısmını manşon ile bağlayın. Şimdi, vakumu oluşturmadan önce koruyucu gözlük takın.

Pompayı kullanarak, istenen basınç elde edilene kadar odayı boşaltın. Bu gösterimdeki hedef basınç 0,1 milibardır. Ardından, haznenin yan tarafındaki vanayı kapatın ve pompayı kapatın.

Bu noktada video kaydını başlatın. Kayıt sırasında, parçacığı serbest bırakmak için parçacık odasının deliğini açın ve aynı zamanda pipetin ucuna bağlı çubuğu çekin ve çevirin. Bu, çubuk ile sızdırmaz halka arasındaki yüksek sürtünme nedeniyle çubuk kayma sorunlarını önleyecektir.

Çarpma meydana geldikten sonra kaydı hemen durdurun. Yalnızca sınırlı sayıda kare kaydedilebilir ve sınır aşılır aşılmaz ilkinin üzerine yazılır. Filmi, ekrandaki çarpma anına göre kesin ve hafıza kartına kaydedin.

Doğru bir ana değer için deneyi yaklaşık 10 kez tekrarlamayı bekleyin. Daha ince parçacıklarla çalışırken, birkaç değişiklikle esasen aynı prosedürü kullanın. Katlanmış bir kağıda 50 ila 100 küre yükleyin ve parçacıkları kağıdın haznesine yükleyin.

Deneyimin başlangıcında çubuğu çekerken, tüm parçacıkların aynı anda düşmesini önlemek için çok yavaş çekin. Filmi keserken, en az 10 net odaklanmış darbe görünecek şekilde yapın. Verileri değerlendirmeden önce, öncelikle yazılımı kalibre etmek gerekir.

Kurulum sırasında elde edilen bilinen boyuttaki parçacıkla bir çerçeve yükleyin. Ardından, yatay çapın piksel sayısını sayın ve dönüştürme faktörünü, piksel başına mesafeyi elde etmek için bilinen mesafeyi piksel sayısına bölün. Parçacık ve beyaz arka plan arasındaki kontrast nedeniyle yatay'ın kullanımı daha kolaydır.

Çarpma hızını hesaplamak için, çarpma noktasından 10 kare önce kürenin üst kısmında bir referans noktası ve çarpmadan bir kare önce ikinci bir referans noktası ayarlayın. Kat edilen mesafeyi hesaplamak için iki nokta arasındaki piksel sayısını ve dönüştürme faktörünü kullanın. Ardından, çarpma hızını elde etmek için mesafeyi geçen süreye dokuz kare arasında bölün.

Geri tepme hızını hesaplamak için, kürenin üst kısmında, çarpmadan bir kare sonra ve çarpmadan on kare sonra olmak üzere referans noktalarını kullanın. Son olarak, geri tepme hızının çarpma hızına oranı olarak iade katsayısını veya COR'u hesaplayın. Kaydedilen tüm düşme testi videolarını değerlendirmek için tüm bu adımları tekrarlayın.

Çapları 100 mikron ila dört milimetre arasında değişen cam parçacıkları, 200 milimetrelik bir başlangıç yüksekliğinden 20 milimetre kalınlığında paslanmaz çelik bir taban plakasına bırakıldı. COR'un ortalama değeri, 700 mikron veya daha büyük parçacıklar için yaklaşık 0.9 idi. Bu sonuç hava basıncından bağımsızdı.

Çapı 400 mikrondan küçük olan parçacıklar için COR, vakum koşulları altında 0.9 değeriyle neredeyse sabitti. Atmosferik basınç altında, geri kazanım katsayısı parçacık çapı ile azalmıştır. Çarpma hızının sonuçları, parçacığın boyutuna ve atmosferik basınca bağlıydı.

İnce tozlar atmosferik basınç altında çok daha yavaştı, oysa çarpma hızları vakum koşulları altında sadece biraz azaldı. Veriler, yanlış bir kalibrasyon tarafından oluşturulmuş olabilecek 700 mikronda bazı istisnai aykırı değerler gösterdi. Bu videoyu izledikten sonra, vakum koşulları altında serbest düşme deneylerinde restitüsyon katsayısının nasıl ölçüleceğini iyi anlamış olmalısınız.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu yöntem uygun şekilde uygulanırsa 10 parçacık için bir buçuk saat içinde yapılabilir. Vakum koşullarında cam silindir ile çalışmanın son derece tehlikeli olduğunu ve her zaman önlem alınması gerektiğini unutmayın.