Pęcznienie ziarna
W ziarnie zgromadzonym w silosie może nastąpić niekontrolowany przyrost wilgotności. Wilgotność wzrastać może na skutek oddychania ziarna bądź też na skutek jego zawilgocenia w trakcie wietrzenia powietrzem atmosferycznym. Wzrost wilgotności powoduje wzrost objętości ziarna. Sztywność ścian zbiornika ogranicza odkształcenie w kierunku poziomym, co może prowadzić do dużego przyrostu naporu. Zaproponowano teoretyczny model pozwala przewidzieć zależność przyrostu naporu od przyrostu zawartości wody. Model oparty jest na założeniu, że przyrost objętości ziarna równy jest objętości pochłoniętej wody oraz uwzględnia utratę sprężystości przez ziarno w miarę wzrostu wilgotności. Wypadkowe odkształcenie objętościowe εv jest sumą dwóch niezależnych składników: odkształcenia εc wywołanego ciśnieniem zewnętrznym oraz odkształcenia εu powstałego w wyniku pęcznienia ziarna. Model pozwala przewidzieć górną granicę przyrostu naporu osiąganą w warunkach dużego wstępnego zagęszczenia materiału w zakresie przyrostu zawartości wody nie przekraczającego 0,02 %.
Układ eksperymentalny do badania przyrostu naporu wywołanego pochłanianiem wody przez ziarno składa się z modelowego zbiornika (średnica 0,61 m, wysokość 0,75 m) umożliwiającego pomiar rozkładu naporu pionowego na dno i płytę górną oraz średniego naporu normalnego na ścianę oraz układu przygotowania, dozowania i doprowadzania wilgotnego powietrza do złoża ziarna w zbiorniku.
Rysunek przedstawia rozkłady pionowego naporu σv na dno modelowego silosu dla kilku przykładowych wartości przyrostu zawartości wody. Przyrost naporu jest największy w pobliżu środka zbiornika i maleje w kierunku ściany na skutek malejącego tempa pochłaniania wilgoci przez ziarno wzdłuż drogi przepływu powietrza. Przyrost średniego naporu poziomego na ścianę zbiornika σn przypadający na jednostkę przyrostu zawartości wody wynosi około 125 kPa/kg/kg.
Horabik J., Molenda M.: Grain pressure in a model silo as affected by moisture content increase. International Agrophysics, 14(4), 385-392, 2000.
