Bahan Massal — Apa Barang Ini?

Saya harap pengenalan minggu lalu untuk penanganan material massal membuat Anda semua memikirkan peretasan yang luar biasa, dan kami akan segera melaporkan banyak sekali Robot Cap’n Crunch DIY. Minggu ini kita akan melihat cara mengukur ukuran partikel, memisahkan partikel, dan bahkan menggilingnya saat Anda membutuhkannya.

Mengukur Properti Material

Minggu lalu kita berbicara tentang kekuatan kohesif. Bahan curah berperilaku di suatu tempat antara padat dan cair — jika Anda telah melakukan pekerjaan rumah Anda, itu mengalir ke corong dengan baik. Tetapi jika Anda belum melakukannya, itu akan menempel dan menahan sisa bahan. Kekuatan kohesif adalah ukuran seberapa berat material di bagian bawah corong dapat menahan.

Anda bisa mendapatkan pengukuran kasar dengan mengemas bahan dalam kotak dengan lubang persegi di bagian bawah. Satu sisi lubang harus memiliki slide yang bisa ditarik. Tarik perlahan slide, buat lubangnya menjadi persegi panjang. Bahan akan menjembatani, dan kemudian pada titik tertentu potongan yang lebih besar akan jatuh. Ini tentang ukuran bukaan minimum yang tidak akan melengkung, dan ukuran praktis dari kekuatan kohesif material.

kotak dengan lubang yang dapat disesuaikan di bagian bawah untuk mengukur kekuatan kohesif
Pengambilan gambar dari The Million Dollar Rathole (video).

Banyak bahan menyatu lebih baik saat basah. Keringkan sampel dalam microwave untuk menentukan persen kelembaban dengan menimbangnya sebelum dan sesudah.

Kekuatan kohesif terkait erat dengan kekuatan geser. Jika Anda ingin mengukur kekuatan geser, potong dua cincin lebar 1 cm dari pipa PVC berdiameter 5 cm, susun, bungkus dengan bahan, letakkan disk di atas bahan dan muat, lalu seret cincin atas dari bawah dengan skala pegas . Gaya per satuan luas adalah kekuatan geser pada tekanan tersebut. Jika mulai berkemas, Anda akan melihatnya di kurva.

Faktor pengepakan adalah pengukuran lain yang berguna. Kocok bahan dengan lembut untuk mengisi wadah yang kaku dan menimbangnya. Sekarang kosongkan wadah dan isi ulang, bungkus bahan sekeras mungkin dengan paku kayu sepanjang 1”. Timbang ulang, dan rasio kedua bobot memberi tahu Anda seberapa baik bahan itu dikemas.

Bahan curah nyata hampir selalu terdiri dari partikel dengan berbagai ukuran, bentuk, dan komposisi. Kotoran adalah partikel dari berbagai jenis mineral dan bahan organik yang bervariasi dari batuan langsung hingga partikel lempung sub mikron. Jika Anda mengalami masalah, dapatkan grafik distribusi ukuran material dapat membantu.

Untuk partikel di atas sekitar 75 M, Anda dapat mengukur ukurannya dengan saringan. Jika Anda ingin menjadi mewah, mereka menjual set saringan logam yang bagus dengan wire mesh di bagian bawah. Bermacam-macam layar lebih murah. Di bawah 75 M, Anda harus menggunakan hidrometer. Ini berantakan dan memakan waktu cukup lama, tetapi berhasil.

Idenya adalah untuk mencampur bahan dengan air sabun dan kemudian menggunakan hidrometer dari toko onderdil mobil untuk mengukur kepadatannya. Partikel jatuh menurut hukum Stokes, yang besar lebih dulu. Hukum Stokes menyatakan bahwa gaya hambat pada bola sebanding dengan kuadrat jari-jarinya. Massa akan naik sebagai kubus dengan jari-jari, sehingga partikel besar jatuh lebih cepat daripada yang kecil. Saat mereka jatuh, kepadatan cairan berkurang. Halaman ini menjelaskan cara melakukannya, dan halaman ini memiliki kalkulator praktis untuk menafsirkan hasil.

Menggiling

Anda juga dapat mengubah ukuran partikel dalam campuran Anda. Jika partikel terlalu besar, mereka dapat dihancurkan atau dihancurkan. Anda dapat memisahkan berdasarkan ukuran dan hanya menggiling beberapa ukuran atau membuang sebagian bahan. Ada seluruh ilmu untuk menggiling. Semakin halus Anda menggiling, semakin sulit untuk menggiling. Perusahaan kosmetik dan farmasi penuh dengan ahli penggilingan.

Secara umum, ada tiga cara untuk membuat sesuatu menjadi lebih kecil – menghancurkannya, memotongnya, atau memukulnya.

Menghancurkan itu mudah. Gunakan rol atau rahang, rolling pin atau penghancur batu. Jangan mengabaikan catok. Jaw crusher hanya menghancurkan partikel yang lebih besar dari ruang rahang, berguna untuk membuat ukuran tertentu. Penghancur batu memiliki gerakan (video) kompleks yang seharusnya mudah ditiru oleh proyek peretas. Penambang emas amatir/hobi memiliki komunitas yang mudah diakses.

Tindakan penghancuran di roller hanya bekerja sampai partikel cukup kecil sehingga permukaan roller berubah bentuk, bukan partikel. Batu telah digunakan untuk menghancurkan biji-bijian menjadi tepung untuk sebagian besar sejarah.

Oldies Marketplace – Penggiling Daging oleh amiefedora. CC BY-ND 2.0

Pemotongan paling baik untuk benda lunak, seperti cacing bergetah, dan benda keras (video.). Pastikan bahan yang dipotong memiliki jalan keluar yang mudah. Pikirkan penggiling daging dapur kuno. .

Jika Anda menginginkan partikel kecil, Anda memerlukan penggiling tumbukan. Penggilingan kopi atau blender bekerja dengan memukul partikel dengan penabrak yang bergerak cepat. Ini bisa berupa pisau – berguna jika bahannya harus dipotong terlebih dahulu, seperti di penggilingan kopi – atau tumpul. Banyak pabrik industri menggunakan dua pemberat berputar pada poros, dan unit ini hanya menggunakan rantai (video).

Pabrik impak lainnya adalah ball mill. Putar drum di sisinya dengan bola baja dan bahannya. Bola bergerak ke samping, lalu jatuh kembali, mengenai material.

Semua ini bekerja dengan memecah material. Bagaimana jika Anda mencoba membuat bedak sesuatu yang tidak retak, misalnya cincin karet O? Untuk itu, ada penggilingan kriogenik.

Banyak bahan karet yang benar-benar gelas — bahan yang berbentuk cairan kental pada suhu yang lebih tinggi, sering kali rapuh pada suhu dingin, dan lunak di antaranya. Kaca yang mungkin Anda pikirkan adalah bahan yang rapuh dan mudah pecah pada suhu kamar, tetapi pada suhu tinggi adalah cairan. Titik transisi adalah ‘suhu transisi gelas’.

Jadi bagaimana dengan cincin O kita? Jika mereka karet alam, titik transisinya sekitar -70 ° C. Di bawah suhu itu, mereka rapuh dan dapat ditumbuk. Sayangnya, penggilingan akan mengembalikan panas. Jadi pertimbangkan penggilingan perlahan – beberapa laboratorium menggiling bahan biologis seperti sampel kulit dengan mortar dan alu khusus yang didinginkan terlebih dahulu dengan nitrogen cair. Pastikan semua yang bersentuhan dengan bahan telah didinginkan, dan gunakan wadah berdinding tebal dengan banyak massa termal.

Memisahkan Gandum Dari Sekam

Terkadang Anda memiliki campuran dan perlu memisahkannya. Teman sekamarmu membuang semua gummy bear dan semua permen jahe aneh itu ke dalam mangkuk atau apa pun. Minggu lalu kami memperkenalkan pemisahan partikel sebagai hal yang buruk. Tapi ketika Anda ingin un-mix campuran, itu bisa menjadi hal yang baik. Salah satu teknik dari minggu lalu dapat membantu.

Saringan dan saringan berfungsi untuk memisahkan berdasarkan ukuran. Mereka menyumbat kecuali bahan terus bergerak di atasnya. Salah satu cara sederhana untuk melakukannya adalah dengan mengalirkan material di atas saringan pada papan miring, saringan terbaik terlebih dahulu. Cara lainnya adalah dengan menggoyangkan layar secara mekanis. Filter kertas hanyalah layar yang bagus, dan menyumbat.

SEBUAH tambur adalah silinder yang berputar perlahan dengan dinding layar berukuran berbeda sepanjang itu. Bahan dimasukkan ke ujung layar halus dan perlahan bergerak ke arah yang lain.

Hukum Stokes menyediakan cara lain untuk memisahkan bahan seperti yang kita lihat di atas. Buat aliran udara ke atas dalam pipa vertikal. Kirim material ke bagian pipa ke atas. Bahan dengan gaya hambat lebih dari berat akan naik, bahan yang lebih besar akan turun. Anda dapat menggunakan kecepatan udara untuk mengontrol ukuran partikel. Mesin industri yang disebut pengklasifikasi udara melakukan ini dengan bahan peniup udara berkecepatan lebih tinggi ke tepi seperangkat bilah yang berputar.

Bisa jadi udara (atau gas lain) yang ingin Anda keluarkan. Ada beberapa cara untuk melakukannya. Yang pertama adalah topan yang akrab dengan toko-toko kayu. Yang kedua bahkan lebih sederhana – masukkan campuran udara/bahan ke bagian atas wadah yang tinggi dan ramping dengan tabung yang memanjang sekitar setengah jalan ke dalam wadah. Biarkan udara keluar dari pipa outlet di atap. Aliran udara mengembang, melambat, dan material jatuh.

Anda bisa meniup bahan ke samping – sistem perontokan gandum kuno bekerja dengan cara ini. Gandum berasal dari tanaman dengan sekam, Anda memukulnya dengan cambuk untuk melonggarkan sekam, memberi Anda biji-bijian gandum dan sekam dicampur. Letakkan campuran di atas selimut dan minta empat petani untuk melemparkannya berulang kali. Sekam tertiup angin.

gummy cola dan skittles dalam loyang
Pemisahan Inersia

Teknik pemisahan yang sangat sensitif adalah pemisahan inersia. Ini campuran gummy cola dan jelly bean. Kami memisahkannya dengan memiringkan dan menggoyangkan lembaran dengan lembut. Suatu material bergerak pada lembaran dengan tetap di tempatnya sampai percepatannya lebih dari beberapa nilai kritis. Kemudian berguling atau meluncur.

Jika bahan Anda kotor atau semacamnya, jalankan magnet melaluinya. Ada bijih besi dan potongan besi yang dihasilkan manusia di banyak tanah. Itu bisa masuk ke motor dan semacamnya. Jika Anda membutuhkannya, jalankan material melewati magnet. Pemisah arus eddy menggunakan efek magnetik AC untuk melakukan hal yang sama dengan logam nonferrous.

Anda juga dapat memisahkan bahan dengan melarutkannya. Campuran garam meja dan pasir putih tampaknya tidak mungkin, tetapi jika Anda mengaduknya ke dalam air, kemudian tuang dan didihkan airnya, garam dan pasir dapat diperoleh kembali secara terpisah. Tapi kami pikir kami beralih ke kimia sekarang, dan kami harus berhenti.

Lain kali kita akan menyelesaikan dengan melihat gerakan pengontrolan: membangun gerbang dan alat yang memindahkan material massal Anda tanpa menyumbat.