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DOI: https://doi.org/10.7451/CBE.2021.63.2.1
Description:

The discrete element method (DEM) was used to develop a model to simulate hemp processing using a hammer mill. The model was computed using a commercial software package - Particle Flow Code in Three Dimensions (PFC^3D). In the model, a simulated hemp stem was defined using spherical particles connected with parallel bonds implemented in the PFC^3D. The breakage of the bonds mimics the hemp breaking phenomenon within the hammermill. A micro property, bond strength of the hemp stems, was calibrated using the literature data from compression tests of hemp stems. The calibrated bond strength was 2.2 x10⁶ Pa. With the calibrated bond strength, the model was used to simulate the power and energy distributions within the hammermill. The simulations were performed for different hammer rotational speeds and feeding masses. The results showed that both the specific kinetic and strain energies increased with the increase of the feeding mass; however, the effects of the hammer rotational speed did not follow any particular trends.

Keywords: Discrete element method (DEM), PFC3D, hammermill, energy, power, hemp.
Résumé:

La méthode des éléments discrets (DEM) a été utilisée pour développer un modèle permettant de simuler le traitement du chanvre à l’aide d’un moulin à marteaux. Le modèle a été calculé à l’aide d’un logiciel commercial – Particle Flow Code in Three Dimensions (PFC^3D). Dans le modèle, une tige de chanvre simulée a été définie à l’aide de particules sphériques reliées par des liens parallèles appliquées dans le PFC^3D. La rupture des liens imite le phénomène de rupture du chanvre dans le moulin à marteaux. Une micropropriété, la force de liaison des tiges de chanvre, a été calibrée en utilisant les données de la littérature provenant des tests de compression des tiges de chanvre. La force des liens calibrée était de 2,2 x 10⁶ Pa. Avec cette force calibrée, le modèle a été utilisé pour simuler les distributions de puissance et d’énergie dans le moulin à marteaux. Les simulations ont été effectuées pour différentes vitesses de rotation des marteaux et masses d’alimentation du moulin. Les résultats ont montré que les valeurs d’énergie cinétique et de déformation spécifiques augmentent avec la masse d’alimentation; toutefois, les effets de la vitesse de rotation du marteau ne suivent aucune tendance particulière.

Mots-clés:

méthode des éléments discrets (DEM), PFC^3D, moulin à marteaux, énergie, puissance, chanvre.

Citation: Sadek, M.A. and Y. Chen. 2021. Discrete element modelling (DEM) of hemp processing using a hammermill. Canadian Biosystems Engineering 63: 2.1-2.11. https://doi.org/10.7451/CBE.2021.63.2.1
Volume: 63
Issue: 1
Pages 2.01 - 2.11
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: February 7, 2022
Technical field: Machinery Systems Engineering
Conference name:
Session name:

Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
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Coverage:
Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
Notes:
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