Поток воздуха, увлекаемый в отпускной самотек. При входе в самотек, когда продукт поступает из накопительного бункера, всю площадь поперечного сечения занимает загружаемый материал, так как скорость в точке входа относительно низка.
С этой точки скорость потока материала постоянно возрастает, вызывая отделение пыли от потока материала. На выходе из самотека скорость увеличивается в десять и более раз (3—6 м/с) в зависимости от длины и наклона самотечной трубы, а также от трения материала о поверхность самотека. Благодаря повышению скорости площадь поперечного сечения потока материала на выходе из самотека составляет только 5—10 % площади поперечного сечения самотека. Движущаяся поверхность материала в самотеке увлекает воздух вниз, который вследствие его турбулентности насыщается пылью.
Вытесение воздуха в трюме. Когда определенный объем материала падает в трюм и происходит удар потока о ранее загруженный в трюм материал, вытесняется эквивалентный объем запыленного воздуха, который попадает в окружающую среду.
Постепенно скорость падения уменьшается до нуля, что приводит к выделению кинетической энергии, сопровождающемуся дроблением частиц. Энергия удара складывается из двух компонентов: начальной энергии, обусловленной скоростью материала на выходе из самотека, и прироста энергии благодаря свободному падению при выходе материала из самотека до точки удара. Первый компонент можно уменьшить практически до нуля путем установки на выходе из самотека устройства, регулирующего скорость потока. Второй компонент можно только контролировать, размещая выходное отверстие самотека по возможности ближе к точке удара.
Влияние ветра. Ветер сдувает пыль с поверхностного слоя материала, выходящего из самотека. Простой расчет показывает, что цилиндрический самотек предпочтительнее квадратного. Поверхность материала в круглом самотеке на ±15 % меньше, чем в самотеке квадратного сечения.
Вихревой поток ветра, проходя над уже загруженным материалом и отсасывая воздух, захватывает частицы пыли с поверхностного слоя. Если самотек находится в неподвижном положении, в трюме образуется насыпь в виде конуса; крупные частицы продукта перемещаются вниз по боковым сторонам насыпи, а частицы пыли остаются и могут быть вынесены сильными потоками ветра.
Для уменьшения выноса пыли могут быть приняты следующие практические решения проблемы:
- увеличить площадь поперечного сечения потока материала путем использования устройств для регулирования скорости;
- уменьшить свободное падение материала за счет более низкого расположения самотека;
- использовать гибкий фартук для защиты от ветра, при этом следует иметь в виду, что эффективность фартука повышается, если увлекаемый поток воздуха не выходит из-под него;
- поддерживать горизонтальный уровень материала в трюме смещением самотека;
- закрыть крышку трюма по возможности больше для предотвращения выноса пыли.
Выход запыленного воздуха из выпускного отверстия самотека можно предотвратить закрытием этого отверстия в такой степени, что выходит только загружаемый материал. Быстрый результат можно получить уменьшением скорости потока материала с помощью тормозной пластины или коробки или за счет изменения размера выпускного отверстия. Тормозная коробка в конце самотека замедляет поток материала и способствует полному заполнению поперечного сечения выходного отверстия.
Выходное отверстие должно быть достаточно большим, чтобы самотек не забивался даже при максимальной производительности загрузки. Можно применить систему, которая закрывает выход посредством пружинного клапана, но эффективность этого устройства зависит от давления, создаваемого задержанным материалом, и, следовательно, зависит от наклона самотека.