كيفية اختيار كابل مراقبة درجة حرارة الحبوب المناسب لصوامع الخرسانة مقابل. صناديق الصلب؟

يمكن أن يؤدي الفشل في مراعاة الاختلافات المادية بين الصوامع الخرسانية العميقة وصناديق الفولاذ المموجة إلى انقطاع الكابلات أو حافلات الإشارة المقطوعة أو تشوه شديد في السقف بسبب أحمال سحب الحبوب.

1. الديناميكيات الفيزيائية وميكانيكا الإجهاد

القوة الأساسية المؤثرة على كابل درجة الحرارة المغمورة هيقوة السحب للأسفل (احتكاك الجلد)المتولدة أثناء تسوية الحبوب والتفريغ.

وفقا لنظرية يانسن الكلاسيكية للأحمال في الصوامع (يانسن، 1895)، يصل الضغط العمودي في وعاء عميق إلى أقصى خط مقارب بسبب احتكاك الجدار. ومع ذلك، كما أظهرنيدرمان (1992)وأيوجا وآخرون. (2001)، يعمل التفريغ الديناميكي (السحب) على تحويل حالة الإجهاد من حالة رانكين النشطة إلى حالة رانكين السلبية، مما يتسبب في ارتفاع الضغط الجانبي الموضعي وقوى الاحتكاك العالية على طول العناصر الرأسية المغمورة.

صيغة قوة السحب

F_drag ≈ ∫₀ᴴ π × d × μ × K × × z dz

أين:

• d= القطر الخارجي للكابل
• μ= معامل الاحتكاك بين الحبوب وغمد الكابل
• K= نسبة الضغط الجانبي إلى الرأسي
• = الكثافة الظاهرية للحبوب المخزنة
• H= عمق إدخال الحبوب

2. التحليل المقارن الهيكلي والمادي

تختلف المتطلبات الهندسية لاختيار الكابلات بشكل كبير بناءً على الخصائص الهيكلية للصوامع الخرسانية مقابل الصناديق الفولاذية.

3. كابل صومعة الخرسانةتحديد

تم تصميم الصوامع الخرسانية لتخزين الحبوب بكميات كبيرة وعميقة. يؤدي الارتفاع الشديد إلى قوى احتكاك هائلة على طول جسم الكابل أثناء التفريغ السفلي.

3.1 تعزيز الشد الأساسي

• الميكانيكا:يجب أن تشتمل الكابلات على قلب سلكي مركزي مجلفن أو من الفولاذ المقاوم للصدأ قادر على امتصاص الحمل الديناميكي الكامل أثناء التفريغ دون تمديد مرن.

• مرجع المعايير:لكلISO 2408 (الحبال الفولاذية للأغراض العامة)، يجب أن يوفر اللب الداخلي قوة كسر معتمدة بحد أدنىعامل الأمان (SF) من 3.0 إلى 4.0على الحد الأقصى لقوة السحب المحسوبة.(F_break أكبر من أو يساوي SF × F_drag)

3.2 متانة الغلاف الخارجي

• اختيار المواد:يُظهر البولي إيثيلين (PE) مقاومة ممتازة للتآكل (كما تم اختباره بواسطة ASTM D1044 / ISO 4649)، وقوة تمزق عالية، وقادر على مقاومة غبار الحبوب والرطوبة ومواد التبخير الكيميائية.
• المتشابكة المضادة للانزلاق:يجب أن يكون الغلاف الخارجي مصبوبًا بالضغط مباشرة فوق عناصر تخفيف الضغط الداخلية لمنع "زحف" الغلاف الخارجي أو انتقال الأكمام تحت الاحتكاك الشديد.

3.3 مرسى السقف

• تركيز الحمل:في صومعة خرسانية بطول 50 مترًا تحتوي على القمح، يمكن للكابل الواحد أن يتعرض لسحب ثابت وديناميكي للأسفل يتجاوز50 إلى 80 كيلو نيوتن، تقريبًامن 5 إلى 8 طن متري.
• تصاعد:يجب أن ترتبط أنظمة التثبيت مباشرة بقنوات فولاذية هيكلية ثقيلة أو عوارض سقف مسبقة الصب بدلاً من ألواح السطح الثانوية.

4.كابل بن الصلبتحديد

الصناديق الفولاذية المموجة هي هياكل خفيفة الوزن. في حين أن قوى السحب للأسفل أقل مما هي عليه في الصوامع الخرسانية العميقة، فإن الكابلات تواجه قيودًا بيئية فريدة وتقييدًا للأحمال على السقف.

4.1 قيود الوزن وحمولة السقف

• الحدود الهيكلية:تم تصميم أسطح الصناديق الفولاذية وفقًا لمعايير مثلأنسي/آساي EP433والرمز الأوروبي 1 (EN 1991-4).

يمكن أن يؤدي تعليق العديد من الكابلات الفولاذية شديدة التحمل دون التحقق من الحدود الهيكلية للسقف إلى التواء عوارض السقف أثناء التفريغ.

• قلب الكابل:حبلا فولاذي داخلي متوسط ​​التحمل بقوة كسر تبلغ تقريبًا20 كيلو نيوتن إلى 40 كيلو نيوتنيوفر قدرة شد كافية مع الحفاظ على الحمل الإجمالي للسقف منخفضًا.

4.2 المقاومة الحرارية والأشعة فوق البنفسجية

• الإشعاع الشمسي:أسطح الصناديق الفولاذية تمتص الطاقة الحرارية بسرعة.

يجب أن يحتوي غلاف الكابل العلوي المكشوف فوق سطح الحبوبمثبتات الأشعة فوق البنفسجية للكربون الأسود (محتوى 2-2.5% لكل ASTM D1603)لمنع التقصف والتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي (ESCR).

• التكثيف (التعرق):يؤدي التبريد المحيطي السريع إلى تكثيف الجدار (موير، 1998).

يجب تركيب الكابلات بالداخل0.5 إلى 1.0 متر من جدار الصندوقلمراقبة التغيرات في درجات الحرارة المحيطة التي تؤدي إلى هجرة الرطوبة المحلية ونمو العفن.

5. هندسة إلكترونيات الاستشعار

يؤثر الاختيار بين حافلات الاستشعار الرقمية والمصفوفات الحرارية التقليدية على سمك الكابل ووزن النظام والموثوقية على المدى الطويل.

6. إرشادات كثافة التخطيط والتنسيب

يجب أن يفي توزيع كابل الاستشعار بمتطلبات التغطية الهندسية بناءً على مبادئ التوصيل الحراري في الحبوب المخزنة.

الموصلية الحرارية للحبوب النموذجية:

المراجع والأساس الأكاديمي

• يانسن، HA (1895). Ver suche über Getreidedruck في سيلوزيلين.Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure، 39، 1045–1049.
• جينيكي، AW (1964). تخزين وتدفق المواد الصلبة.محطة التجارب الهندسية في يوتا، النشرة رقم. 123.
• أيوجا، ف.، جيتارت، أ، وبارتاي، س. (2001). تصميم واختبار خلية تحميل لقياس القوى العمودية في صوامع الحبوب.معاملات ASAE، 44(6)، 1787-1792.
• نيدرمان، آر إم (1992). احصائيات وحركية المواد الحبيبية.مطبعة جامعة كامبريدج.
• آساي EP433 / أنسي. الأحمال التي تمارسها الحبوب الأيرلندية/السائبة.الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين والبيولوجيين.
• موير، نحن (1998). مخطط حفظ الحبوب وإدارة درجة الحرارة في الحبوب المخزنة.جامعة مانيتوبا قسم الهندسة الزراعية.
• شومان، د. (2002). اختلافات الخصائص الحرارية والدقة المكانية في صفائف مراقبة درجة حرارة الحبوب.مجلة أبحاث المنتجات المخزنة، 38(4)، 355-368.

التوصيات السابقة

• أجهزة استشعار درجة الحرارة والكابلات لمراقبة صوامع الحبوب
• يعتمد التثبيت الصحيح لكابلات درجة حرارة الحبوب على نوع المستودع
• الاحتياطات اللازمة لنظام قياس درجة حرارة صوامع الحبوب
• مراقبة درجة حرارة الحبوب متعددة النقاط: خط الدفاع الأول في التخزين الذكي للحبوب
• ما هي المكونات الرئيسية لنظام مراقبة درجة حرارة الحبوب؟