粉体复习资料.docx

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粉体复习资料

第一章

1、单分散粉体：

颗粒系统的粒径相等。

2、多分散粉体：

由粒度不等的颗粒组成（实际颗粒）。

3、种类：

原级颗粒：

一次颗粒或基本颗粒。

聚集体颗粒：

二次颗粒

凝聚体颗粒：

三次颗粒

絮凝体颗粒

4、特点：

具有固体抗变形的能力；具有液体类似的流动性；粉体不是连续体，受到体积缩小类似气体的性质。

第二章

1、粒径

（1）、三轴径：

以三维尺寸计算的平均径。

（2）、投影径：

a、弗雷特直径:

在特定方向与投影轮廓相切的两条平行线间距.

b、马丁直径:

在特定方向将投影面积等分的割线长.

c、定方向最大直径:

最大割线长

d、投影面积相当径:

与投影面积相等的圆的直径.

（3）、当量直径：

a、球当量径：

与颗粒相当的球的粒径πDs2=S

等表面积球当量径：

与颗粒表面积相等的球的直径πDs2=S

等体积球当量径：

与颗粒体积相等的球的直径Dv3π/6=V

d、圆当量径

投影圆当量径：

与颗粒投影面积相等的圆的直径

等周长圆当量径：

与颗粒投影图形周长相等的圆的直径

（4）、筛分径：

又称细孔通过相当径。

当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。

2、粒径分布：

（1）、频率分布:

单位粒径区间内粒子数占总粒子数比例的分布曲线。

（2）累积分布：

小于（或大于）某个粒径Dp的颗粒数占颗粒总数的百分比。

累积筛下：

累积筛上：

累积分布与频率分布之间的关系:

，

累积分布函数又称为粒度分布积分函数；频率分布函数又称为粒度分布微分函数。

、表征粒度分布的特征参数

a、中位粒径D50：

把样品的个数分成相等两部分的颗粒粒径。

b、最频粒径：

在频率分布图上，纵坐标最大值所对应的粒径。

c、标准偏差:

，表示粒度频率分布离散程度的标志。

（4）、正态分布的概率密度函数（频率分布函数）：

粒径频率分布：

标准方差：

（5）、相对标准偏差（α=σ/a）

对于服从正态分布的颗粒群，当相对标准偏差为0.2时，有68.3%颗粒的粒度集中在这一狭小的范围内，我们常把相对标准偏差小于等于0.2的颗粒群近似称为单分散的体系。

相对标准偏差值越小，频率分布曲线越廋，分布越窄。

（6）、对数正态分布

频率分布函数：

累积分布函数：

几何标准偏差：

（7）、罗辛——拉姆勒分布

累积分布函数：

频率分布函数：

第三章

1、影响填充结构的因素：

颗粒粒度大小、颗粒间相互作用力的大小、填充条件。

注意：

（a）填充结构的不均匀性；（b）局部填充结构变化；

粉体单元操作中填充的两个极端：

最疏填充（料流）；

（2）最密填充（造粒）

2、粉体的填充指标：

容积密度：

填充率：

孔隙率：

3、壁效应：

由于壁的存在，使得在靠近壁表面的地方会使随机填充中存在局部有序。

紧挨着固体壁表面的颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层，即所谓的基本层，他是正方形和三角形单元聚合的混合体壁效应的另一重要方面是紧挨着壁的位置存在着相对高的空隙率。

壁效应是颗粒直径与容器直径之比的函数

Horsfield堆积

Hudson堆积

第四章

1、粉体间的附着力：

机械咬合力、范德华力、静电引力、附着水分的毛细管力2、粉体表面的润湿性：

作用关系为：

3、液体架桥：

粉体与固体或粉体颗粒之间的间隙部分存在液体时，称为液桥。

液桥除能在各种单元操作中形成外，当空气的相对湿度超过65%，水蒸气开始在颗粒表面及颗粒间凝集，从而增加颗粒间的粘接。

液体桥的形成大大增强了颗粒之间的粘结力。

液体桥的形成与水对粉体的浸润性、颗粒形状、液面与颗粒的接触形状有关。

作用：

a、改变颗粒间的作用力；

b、改变粉体的成型性能；

c、改变粉体的流动性；

d、改变粉体的电性能。

4、粉体层毛细管常数：

第五章

1、应力莫尔圆：

对粉体层作如下假定：

（1）、忽略中间应力的作用，即将应力系看成σ1、σ2的二向应力系，此时，σ2方向上无应力作用，只增加了一个压缩条件；

（2）、假定粉体层是完全均质的；

（3）、假定粉体的整体的连续介质；

由受力关系，可得应力莫尔圆：

以为横轴，以为纵轴，圆心坐标为（

，0），半径为

，由此圆可以确定对应任意角[即：

若任意给定一点，则通过该点的任意截面上的、满足上式方程]的正应力作用面，即粉体层中任意截面上的应力数值,粉体层X、Y坐标中，

、

相当于

=0的作用面上的应力，而

、

则相当于作用于

=

的作用面上的应力。

根据工程力学中的莫尔圆理论，在粉体层中某点的压应力σ，剪应力τ，可用最大主应力σ1、最小主应力σ3以及σ、τ的作用面和σ1的作用面之间的夹角θ来表示：

，

2、由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为摩擦角。

颗粒处于运动状态时，其运动状态与摩擦状态有关。

摩擦角表示的是极限应力状态下剪应力和垂直应力之间的关系。

3、内摩擦角的测定方法：

（1）三轴压缩实验

测试方法：

将粉体填充在圆筒状橡胶薄膜内，然后用流体侧向压制。

用一个活塞单向压缩该圆柱体直到破坏，在垂直方向获得最大主应力σ1，同时在水平方向获得最小主应力σ3，这些应力对组成了莫尔圆。

破坏包络线：

同种粉体所有极限莫尔圆的公切线。

表示极限平衡条件下，垂直应力与剪应力对应的关系。

（2）、直剪试验

方法：

把圆形盒或方形盒重叠起来，将粉体填充其中，在铅垂压力σ的作用下，再在上盒或中盒上施加剪切力τ，逐渐加大剪切力，使重叠得盒子错动。

通过测定错动瞬间的剪力，得到σ与τ的关系。

4、安息角：

指粉体自然堆积时的自由表面在静止状态下与水平面所形成的最大角度。

用来衡量和评价粉体的流动性（粘度）。

安息角与内摩擦角的区别：

安息角为自重情况下形成的；

内摩擦角为粉体在外力作用下达到规定的密实状态并在此状态下受强制剪切所形成的角。

5、摩擦角

壁摩擦角Φw：

指粉体与壁面之间的摩擦角，反应了粉体层与固体壁面的摩擦性质。

滑动摩擦角Φs：

指单个颗粒与壁面之间的摩擦性质。

6、粉体压力的计算

（1）筒仓内部的粉体压力

深度为h时，粉体铅垂压力p与高度h的关系为：

Jassen公式

由Janssen公式可知，p~h呈现指数变化，即，当粉体层填充高度达一定值后，p值趋于常数值，这一现象称为粉体压力饱和现象（与液体相比）

由Janssen公式计算得到的是静压力，由实践可知，能基本符合实际静压，但卸料时会产生动压力，这一动压力将远大于静压力，在工程实际中应加以考虑。

（2）、料斗内部的压力分布

，

7、粉体的重力流动

（1）、孔口流出：

即使附着性小的粉体颗粒一般也产生堵塞现象。

流出孔孔径Db和颗粒直径Dp的比约在5以下时粉体不流出，即使Db/Dp>10，流量也是不均匀的，为不连续流。

（2）、流动模式

A、漏斗流：

在平底或带料斗的料仓中，由于料斗的斜度太小或斗壁太粗糙，颗粒料难以沿斗壁滑动，颗粒料是通过不流动料堆中的通道到达出口的。

这种通道常常是圆锥形的，下部的直径近似等于出口有效面积的最大直径。

特点：

先入后出；

引起偏析、突然涌动、物料容重发生变化，会造成因贮存而结块等后果，但对那些不会结块或不会变质的物料，且卸料口足够大，可防止搭桥或穿孔的许多场合，漏斗流料仓可以满足要求；

是局部流动，减少了料仓的有效容积，易发生塌落、结拱等不稳定流动，操作控制较难。

B、整体流：

带有相当陡峭而光滑的料斗筒仓内，物料从出口的全面积上卸出的模式。

整体流中，流动通道与料仓壁或料斗壁是一致的，全部物料都处于运动状态，并贴着垂直部分的仓壁或收缩的料斗壁滑动。

特点：

符合“先进先出”的运动特点，减少贮存期物料的结块、变质、偏析等问题，而且不同批次、高度的物料层基本无交叉；

减少不稳定流动，使粉体的密度基本保持恒定，有利于计量。

8、颗粒流动分析

（1）粉体的屈服轨迹YL

屈服轨迹的测定方法：

以预应力制成一组试样（每组若干块）；

该组试样以不同的压力进行直剪试验（最大应力不超过预压应力）；

在坐标系中描点，连线即成屈服轨迹。

对于任何与屈服轨迹相切的莫尔圆所代表的应力状态来讲，松散粉体都处于屈服状态；

（2）有效屈服轨迹EYL

通过坐标原点作一条直线与密实应力圆相切，则该条直线就称为有效屈服轨迹EYL

（3）有效内摩擦角δ

有效屈服轨迹与横坐标之间的夹角即为有效内摩擦角δ

当δ增加时，颗粒的流动性就降低。

（4）开放屈服强度fc

一个筒壁无摩擦的的圆柱形圆筒内，以一定的密实最大主应力σ1作用粉体下压实，然后取去圆筒，在不加任何侧向支承的情况下，若被密实的粉体试样不倒塌，则其具有一定的密实强度，称为开放屈服强度fc。

——如果粉体倒塌料了，则说明这种粉体的开放屈服强度fc=0。

——开放屈服强度fc值小的粉体，流动性好，不易结拱。

——通过坐标原点并于破坏包络线相切的莫尔圆中的

（5）流动函数FF

流动函数FF来表示松散颗粒粉体的流动性能。

流动因数

，ff反映了流动通道的流动性

流动函数FF和流动因数的差异：

前者越大，粉体流动性越好；后者越大，粉体流动性越差。

9、整体流料仓的设计

（1）设计要求：

料斗必须足够陡峭，使粉体物料能沿料斗壁流动，而且料斗底部的开口也要足够大以防止形成料拱。

形成整体流的条件为FF>ff

（2）偏析：

是指粉体颗粒在运动、成堆或从料仓中排料时，由于料径、颗粒密度、颗粒形状、表面特性等差异而引起的粉体组成呈现不均质的现象。

常发生在粒度分布较宽的自由流动颗粒粉体中。

（3）防止偏析的方法：

活动加料或多头加料；多通道缷料；

（4）结拱的原因与防止措施

A、原因：

粉体的内摩擦力和内聚力之间产生剪切应力并形成一定的整体强度，阻碍颗粒位移，致使流动性变差；

外摩擦力粉体与筒仓内壁间的摩擦力；

外界空气的湿度、温度的作用使粉体的内聚力增加、流动性变差、固结性增强，导致出现拱塞的可能性增大；

筒仓卸料口的筒仓半径减小使筒仓内粉体的芯流截面减小，则易产生塞拱

B、类型：

压缩拱，粉体因受到仓压力的作用，使固结强度增加而导致起拱；

楔形拱，颗粒状物料因相互啮合达到力平衡状态所形成的料拱；

粘性结附拱，粘结性强的物料在含水、吸潮或静电作用下而增强了物料与壁仓的粘附力所形成的料拱

气压平衡料拱，料仓回转卸料器因气密性差，导致空气卸入料仓，当上下气压达到平衡时所形成的料拱。

C、防拱与破拱措施

正确设计料仓的几何结构

提高料仓内壁的平滑度

气动破拱、震动破拱和机械破拱

第六章

1、粉碎：

用机械的方法克服固体物料内部凝聚力而将其分裂的操作。

包括破碎，将大块物料分裂成小块的操作（粗碎、中碎、细碎）；粉碎，将小块物料变为细粉的操作（粗磨、细磨、超细磨）。

目的：

改善工艺性能;提高反应速度;混合更加均匀;利于除去杂质。

2、粉碎比

平均粉碎比：

i=D/d

公称粉碎比：

允许最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比；平均粉碎比一般小于公称粉碎比。

真实粉碎比：

粉碎前后物料的平均粒度的比值，i=Dp/dp。

3、粉碎级数：

串联的粉碎机台数。

多级粉碎：

几台粉碎机串联起来的粉碎过程。

总粉碎比：

原料粒度与最终粉碎产品的粒度之比。

多级粉碎的总粉碎比为各级粉碎机的粉碎比之积。

I=i1i2……in

4、粉碎流程

（1）开路流程（Opened-circuit）：

凡从粉碎（磨）机中卸出的物料即为产品，不带检查筛分或选粉设备的粉碎（磨）流程称为开路（或开流）流程。

　优点：

比较简单，设备少，扬尘点少。

　缺点：

当要求粉碎产品粒度较小时，粉碎（磨）效率较低，产品中存在部分粒度不合格粗颗粒物料。

　（