粉體工程期末重點總結

1、第二章 粉體粒度分析及測量1. 粉體：由無數相對較小的顆粒狀物質構成的一個集合體。2. 三軸徑：以顆粒的長度，寬度和高度定義的粒度平均值稱為三軸徑。3. 投影徑：Feret diameter (a) : 在特定方向與投影輪廓相切的兩條平行線間距. Martin diameter (b): 在特定方向將投影面積等分的割線長. Krumbein diameter (c)：(定方向最大直徑）最大割線長 Heywood diameter (d)：(投影面積相當徑): 與投影面積相等的圓的直徑.4. 形狀指數：將表示顆粒外形的幾何量的各種無因次組合稱為形狀指數, 它是對單一顆粒本身幾何形狀的指數化.（扁

2、平度，伸長度，表面積，體積形狀因數，球形度）5. 形狀系數：在表征粉末體性質,具體物理現象和單元過程等函數關系時,把顆粒形狀的有關因素概括為一個修正系數加以考慮,該系數即為形狀系數。用來衡量實際顆粒與球形(立方體等)顆粒形狀的差異程度,比較的基準是具有與表征顆粒群粒徑相同的球的體積,表面積,比表面積與實際情況的差異。6. 顆粒粒度的測量：（1）沉降法：當光透過懸浮液的測量容器時，一部分光被放射或吸收，另一部分光到達光傳感器，將光強轉化為電信號。透過光強與顆粒投影面積有關，顆粒在力場中沉降，可用托克斯定律計算其粒徑大小，從而得到累積粒度分布。重力場光透過沉降法：測量范圍為0.11000微米，懸浮

3、液密度差大時，顆粒沉降速度快。中科院馬興華發(fā)明了圖像沉降法。將沉降過程可視化。離心力場透過沉降法：該法適合測納米級顆?？蓽y量0.00730微米的顆粒，與重力場相結合，上限可提高到1000微米。（2）激光法：常見的有激光衍射法和光子相干法，重復性好，測量速度快，但對幾納米的式樣測量誤差大，范圍為0.51000微米。7.顆粒形狀的測量與表征：圖像分析法和能譜法。傅里葉級數表征法和分數維表征法第三章 粉體的填充與堆積特性1. 粉體的填充指標：（1）容積密度：在一定填充狀態(tài)下，單位填充體積的粉體質量，也稱表觀密度（pB=填充粉體的質量/粉體填充體積）（2）填充率：在一定填充狀態(tài)下，顆粒體積占粉體的比率

4、（ =粉體填充體的顆粒體積/粉體填充體積）（3）空隙率：空隙體積占粉體填充體積的比率2. 等徑球體的規(guī)則填充：（1）兩種約束方式（正方形，特征是90度角；等邊三角形，特征是60度角）（2）三種穩(wěn)定構成方式(a.下層球的正上面排列著上層球b.下層球和球的切點上排列著上層球c.下層球間隙的中心排列著上層球)3. 六種填充模型：（正方系）立方最密填充（最疏），正斜方體填充，面心立方體填充，（六方系）正斜方體填充，楔形四面體填充，六方最密填充（最密）。4. 單元體：取相鄰接的八個球并連接其球心得一塊平行六面體成為單元體。5. 不等徑球的填充：a. Horsfield填充：最小空隙率為0.039作為排列

5、征的排列為Horsfield最緊密填充 b. Hudson填充：當三角形空隙中球的尺寸比為0.1716時，最小空隙率為0.1130，這樣的排列成為Hudson填充。6. 不同尺寸顆粒的最緊密堆積：孔隙率最小時粗顆粒的質量分數為0.67?？紫堵孰S大小顆?；旌媳茸兓兓?，小顆粒粒度越小，孔隙率越小。第四章 粉體的濕潤1 液橋：粉體與固體或粉體顆粒之間的間隙部分存在液體時，稱為液橋。2 粉體層中靜態(tài)液體的四種存在型式：（1）擺動狀態(tài)：顆粒接觸點上存在透鏡狀或環(huán)狀液相，但液相互不連接；（2）索鏈狀態(tài)：隨液體量增多，液環(huán)長大，顆?？障吨械囊合嘞嗷ミB接成網狀結構，空氣分布于其間；（3）毛細管狀態(tài)：顆粒間

6、所有空隙全被液體充滿，粉體層表面存在氣液界面；（4）浸漬狀態(tài)：顆粒全浸在液體中，存在自由液面。3. 顆粒間的五種附著力：（1）分子間引力（2）顆粒所帶異號靜電荷引力（3）附著水分的毛細管力（4）磁性力（5）顆粒表面不平滑引起的機械咬合力第五章 粉體的流變學1. 摩爾圓畫法三個圓為破壞極限圓，圓的共切線為破壞包絡線，破壞包絡線與橫軸的夾角稱為內摩擦角。破壞包絡線方程：呈直線的粉體為庫倫粉體，c=0為無附著性粉體，反之為附著性粉體 非庫倫粉體 內摩擦角的求法2. 破壞包絡線3. 幾種摩擦角的概念a.摩擦角：粉體從運動狀態(tài)變?yōu)殪o止狀態(tài)，由于顆粒間的摩擦力和內聚力而形成的角統(tǒng)稱為摩擦角。 b.安息角：

7、粉體粒度較粗狀態(tài)下由自重運動所形成的角 c.壁面摩擦角：指粉體與壁面之間的摩擦角，反應了粉體層與固體壁面的摩擦性質。d.滑動摩擦角：指單個顆粒與壁面之間的摩擦性質。4. 粉體壓力飽和現象：當粉體層填充高度達一定值后，p（鉛垂應力）值趨于常數值，這一現象稱為粉體壓力飽和現象。5. 動態(tài)超壓現象：卸料時，離筒倉下部約1/3高度處，壁面收到沖擊，反復載荷的作用其做大壓力可達靜壓的34倍，這一現象為動態(tài)超壓現象。 6. 料斗鉛垂方向的壓力分布(有一定的卸料寬度，形成卸料壓力)7. 粉體重力流動狀態(tài)作圖：A：為顆粒擦過B區(qū)向出口區(qū)中心方向迅速滾落區(qū)B：團塊運動區(qū) C：顆粒垂直運動區(qū)D：顆粒自由降落區(qū) E

8、：顆粒不流動區(qū)（除了E區(qū)以外，凡處于大于安息角位置的顆粒均產生流向中心的運動）流出孔徑Db與顆粒直徑Dp 的比值Db /Dp 約在5以下時粉體不流出。大于10，流量也是不均勻的，為不連續(xù)流。8. 粉體在料倉中的流動模式漏斗流：發(fā)生在平底的料倉中或帶料斗的料倉中，由于料斗的斜度太小或料斗壁太粗糙以致顆粒料難以沿著料斗壁滑動，顆粒料是通過不流動料堆中的通道到出口的，通道通常是圓錐形的。特點：先入后出。整體流：發(fā)生在帶有相當陡峭而光滑的料斗筒倉內，物料從出口的全面積上卸出，流動通道與料斗壁是一致的。特點：先進先出。9. 有效屈服軌跡：通過坐標原點作一條直線與密實應力圓相切，則該條直線就稱為有效屈服軌

9、跡EYL。10. 有效內摩擦角：有效屈服軌跡與橫坐標之間的夾角即為有效內摩擦角。11. 顆粒存儲和流動時的偏析：偏析：是指粉體顆粒在運動、成堆或從料倉中排料時，由于料徑、顆粒密度、顆粒形狀、表面特性等差異而引起的粉體組成呈現不均質的現象。常發(fā)生在粒度分布較寬的自由流動顆粒粉體中。粉體偏析的機理：細顆粒的滲漏作用，振動，顆粒的下落軌跡，料堆上的沖撞，安息角的影響。防止偏析的方法：在加料時采取某些可以使輸入物質重新分布和能改變內部模式的方法，現有活動加料管和多頭加料管。（2）在卸料時，通過改變流動模式以減小偏析，在料斗卸料口的上方裝一個改流體可以拓寬流動通道，有助于重新混合，也可使用多通道卸料管。

10、12. 粉體結拱：結拱現象：粉體物料在料倉內存儲一定時間后，由于受粉體附著力，摩擦力的作用，在某一料層可能產生向上的支持力。該支持力與料層上方物料的壓力達到平衡時，此料層的下方便處于靜止狀態(tài)，產生結拱現象。結拱產生的原因：（1）粉體的內摩擦力和內聚力使之產生剪應力并形成一定的整體強度，阻礙顆粒位移，使流動性變差。（2）粉體的外摩擦力和筒倉內璧間的摩擦力，（3）外界空氣的濕度，溫度的作用使粉體的內聚力增大，流動性變差，固結性增強，導致出現拱塞額可能性增大。（4）筒倉卸料口的水力半徑減小，使筒倉內粉體的芯流截面變小。防止結拱的措施：（1）正確設計料倉的幾何結構（2）提高料倉內壁的平滑度（3）氣動破

11、拱（4）振動破拱（5）機械破拱第六章 粉碎過程及設備1. 粉碎：固體物料在外力作用下克服其內聚力使之破碎的過程政委粉碎。2. 五種粉碎方式：(a)擠壓破碎：物料在兩個工作面之間受到緩慢增大的壓力作用而破碎。(b)劈裂破碎：用一個尖棱和一個帶有尖棱的工作表面擠壓礦石時，礦石將沿壓力作用線的方向劈裂而破碎。(c)折斷破碎：夾在工作面之間的物料如受集中力作用的簡支梁或多支梁物料主要受彎曲應力而折斷，但在物料與工作面接觸處受到劈力作用。 (d)研磨破碎：物料塊處于兩個相對移動的破碎板之間，物料因表面經受研磨作用而產生剪切變形，當剪切應力達到抗剪強度極限，物料被破碎。(e)沖擊破碎：物料受到足夠大的瞬時

12、沖擊力而破碎。其破碎效率高，破碎比大、能量消耗少。3. 三種破碎機理：（1）面積假說：（適合細碎）雷廷格認為：破碎過程是以減小物料顆粒尺寸為目的的，破碎過程將使物料的表面積不斷增加。為此，物料破碎時，外力所做的功用于產生新表面，即破碎功耗與破碎過程中物料新生成表面的面積成正比，或破碎過程所消耗的功dA1與物料的新生表面積增量dS成正比。即： dA1K1 dS （K1 比例系數）只能近似地用在磨礦機的磨礦中，只考慮了生成新表面所需的功（2）體積假說：（適合粗碎）幾何形狀相似的同類物料破碎成幾何形狀也相似的產品時，其破碎功耗與被破碎物料塊的體積或質量成正比，或破碎過程所消耗的功dA2與破碎物料塊的

13、變形體積的微量dV成正比。即：dA2K2dVK2dD33K2D2dD （K2 比例系數），能近似地計算粗碎和中碎的破碎總功耗，只考慮了變形（3）裂縫假說：（粗碎和細碎之間）破碎礦石時，外力首先使物料塊產生變形，外力超過強度極限以后，物料塊就產生裂縫而破碎成許多小塊，破碎功耗 Wi 邦德粉碎功指數。4.粉碎的三種破碎模型：a.體積粉碎模型：整個顆粒都受到破壞（粉碎），粉碎生成物大多為粒度大的中間顆粒，隨著粉碎的進行，這些中間粒徑的顆粒依次被粉碎成具有一定粒度分布的中間粒徑顆粒，最后逐漸積蓄成微粉成分（即穩(wěn)定成分）。b表面粉碎模型:僅在顆粒的表面產生破壞，從顆粒表面不斷剝下微粉成分，這一破壞不涉及

14、顆粒內部。c均一粉碎模型:加于顆粒的力，使顆粒產生分散性的破壞，直接碎成微粉成分。5. 破碎機械：擠壓式破碎機（鄂式破碎機，圓錐破碎機，輥式破碎機）沖擊式破碎機（錘式破碎機，反擊式破碎機）6. 粉碎流程：開路粉碎 物料只通過粉碎機一次即達到要求的粒度，全部作為產品卸出。流程比較簡單的，有一部分物料發(fā)生“過度粉碎”。一般是帶有準備篩分作業(yè)，破碎產品不檢查。閉路粉碎 物料經粉碎機粉碎后，通過分級設備將其中合乎要求的細粒物料分出，作為產品，而把其中粗粒部分重新送回粉碎機與后來加入的物料一起再進行粉碎。一般是帶有檢查篩分。第七章 粉碎機械力化學1.粉碎機械力化學概念：固體物質在各種形式的機械力作用下所

15、誘發(fā)的化學和物理化學變化稱為機械力化學效應，研究粉體粉碎過程鄭伴隨的系協力化學效應即為粉碎機械力化學。2.機械力化學的作用：晶格畸變，晶型轉變，化學變化（脫水效應，固相反應，化合反應和置換反應）3.粉碎機械力化學的應用：機械力化學表面改性，粒-粒包覆和機械力化學接枝改性第八章 顆粒流體力學1. 顆粒的重力沉降a.自由沉降：假設顆粒為球形，在重力沉降過程中不受周圍顆粒和器壁的影響（固體濃度很低）。b.干擾沉降：在重力沉降過程中，因顆粒之間的相互影響使顆粒不能正常沉降的過程（固體濃度高）。斯托克斯公式與最大沉降末速度：，第九章 粉體的氣力輸送1. 氣力輸送系統(tǒng)：吸送式：系統(tǒng)較簡單，無粉塵飛揚，可同

16、時多點取料，工作壓力較低，但輸送距離較短，氣固分離器密封要求嚴格。壓送式：工作壓力大，輸送距離長，對分離器的密填充要求較低，易混入油水等雜質，系統(tǒng)較復雜。分為低壓輸送和高壓輸送。第十章 分級，分離及設備1. 分級：在粉體粉碎、輸送、儲存等處理過程中，將粉體按不同的粒度分類。分離：在生產過程中，由于流體流動、顆粒的布朗擴散等等原因，粉體顆粒會彌散在空氣（流體）中，造成污染，在排放前將粉體顆粒與空氣（流體）分開。2. 分離效率：分級后獲得某種顆粒成分的質量與分級前粉體中所含該成分的質量之比（m0分級前粉體中某成分的質量 m分級后獲得的該成分的質量）3. 牛頓效率（綜合分級效率）定義：合格細顆粒的收

17、集率減去不合格成分的殘留率。物理意義：分級粉體中能實現理想分離的質量比。數學表達式：牛頓效率的使用計算式：4. 部分分級效率：在粒度、密度或化學成分等特性值為連續(xù)變量的場合，將特性值劃分成若干區(qū)間，各區(qū)間的回收率即部分分離效率。5.分級粒徑：將部分分級效率為50%的粒徑成為分級粒徑。6.分級精度：實際分級結果與理想分級結果的區(qū)別表現在部分分級曲線相對于理想分級曲線的偏離，其偏離程度即曲線的陡峭程度用來表示分級的精確度。7.超細分級原理：（1）離心分級：在離心力場中，顆?？色@得比重力加速度大得多的離心加速度，同樣的顆粒在離心場中的沉降速度遠遠大于重力場情形。設顆粒在離心場中的圓周運動速度為ut,

18、角速度為w，回轉半徑為r，在Stokes沉降狀態(tài)下，顆粒所受離心力Fc和介質阻力Fd分別為：當FcFd時，顆粒所受的合力方向向外，因而發(fā)生離心沉降，反之，顆粒向內運動。 顆粒的圓周速度足夠大時，即可獲得足夠小的分級粒徑。（2）慣性分級原理：主氣流通過噴射器攜帶顆粒高速噴射至分級室，輔助控制氣流使氣流及顆粒的運動方向發(fā)生偏轉，粗顆粒由于慣性大，故運動方向偏轉較小，而進入粗粉收集裝置；細顆粒及微細顆粒則發(fā)生不同程度的偏轉，隨氣流沿不同的運動軌跡進入相應的出口被分別收集。（3）迅速分離原理：微細顆粒的巨大表面能使之具有強烈的聚附性。采取適當的分級室，應用適當的流場使微細顆粒尤其是臨界分級粒徑附件的顆粒一經分散就立即離開分級區(qū)，以避免由于它們在分級區(qū)內的濃度不斷增大而聚集。（4）減壓分級原理：顆粒粒徑近于可小于氣體分子的平均自由程時，由于顆粒周圍產生分子滑動因而導致顆粒所受的阻力減小，需要修正沉降速度。粒徑越小，在常壓附近顆粒沉降速度所受的影響越顯著，減壓分級對于細顆粒和超細顆粒的分級十分有利。8. 超細粉分級設備：按流體介質不同分為：干式和濕式分級機。干式分級機主要為氣力分級，關鍵技術為a.分級室流場設計b.預分散問題，預分散方法大多為機械和化學分散方法