粉體工程作業(yè)答案

1、第一章 粉體基本性質(zhì)1- 1 粉體就是 細小顆粒狀物料 得集合體。粉體物料就是由無數(shù)顆粒構(gòu)成得 , 顆粒就是粉體 物料得最小單元。1- 2 工程上常把在常態(tài)下以較細得粉粒狀態(tài)存在得物料,稱為粉體。1- 3 顆粒得 大小、分布、結(jié)構(gòu)、形態(tài)與表面形態(tài)等因素,就是粉體其她性能得基礎(chǔ)。1- 4 構(gòu)成粉體顆粒得大小 ,一般在幾個納米到幾十毫米區(qū)間。1- 5 如果構(gòu)成粉體得所有顆粒 ,其大小與形狀都就是一樣得 ,則稱這種粉體為單分散粉體。大 多數(shù)粉體都就是由參差不齊得各種不同大小得顆粒所組成,這樣得粉體稱為多分散粉體 。粉體顆粒得大小與在粉體顆粒群中所占得比例分別稱為粉體物料得粒度與 粒度分布 。1- 6

2、“目”就是一個長度單位 ,代表在 1 平方英寸上得標準試驗篩網(wǎng)上篩孔數(shù)量 。1- 7 粒度就是顆粒在空間范圍所占大小得線性尺度。 粒度越小 ,顆粒越細 。所謂粒徑 ,即表 示顆粒大小得 一因次尺寸 。1- 8 以顆粒得長度 l、寬度 b、高度 h 定義得粒度平均值稱為 三軸平均徑 ,適用于必須強調(diào) 長形顆粒存在 得情況。1- 9 沿一定方向與顆粒投影輪廓兩端相切得兩平行線間得距離。稱為弗雷特直徑 沿一定方向?qū)㈩w粒投影面積等分得線段長度 , 稱為馬丁直徑 。1-10 與顆粒同體積得球得直徑稱為等體積球當量徑;與顆粒等表面得球得直徑稱為等表面積球當量徑 ;與顆粒投影面積相等得圓得直徑稱為投影圓當量

3、徑 (亦 稱 heywood 徑 。1-11 若以 Q 表示顆粒得平面或立體得參數(shù) ,d 為粒徑 ,則形狀系數(shù) 定義為 ; 若以 S 表示顆 粒得表面積 ,d 為粒徑 ,則顆粒得表面積形狀系數(shù)形狀系數(shù)s定義為 ; 對于球形顆粒于立方體顆粒 ,s= 6 。若以 V 表示顆粒得體積 ,d為粒徑 ,則顆粒得體積形狀系數(shù) 為 v = 對于球形顆粒 ,v= ; 對于立方體顆粒 ,v= 1 。1-12 比表面積形狀系數(shù)定義為 表面積形狀系數(shù)體積形狀系數(shù) 之比 ,用符號,s=;對v定義 sv 表示: sv= , 對于球形顆粒與立方體顆粒 ,sv= 6 。 與顆粒等體積得球得表面積與顆粒得實際表面積之比稱為

4、表示。1-13 容積密度 B =(1 - ) P 式中 p顆粒密度1-14 指空隙體積占粉體填充體積得比率1-15 Gaudin-Schuhmann( 高登 -舒茲曼 ) 方程式中 ,U(Dp) 為 累計篩下百分數(shù) (%) ,Dpmax為 疏填充 ,q=1/3 時 最密填充Carman 形狀系數(shù) 。用符號 c 空隙率 。B/ p) 式中 填充率 =-1 =1-(U(Dp)=100(Dp/Dpmax)q 為 最大粒徑 ,q 為 Fuller 指數(shù)。q=1/2 時1- 16 潮濕物料由于顆粒表面吸附水 ,顆粒間形成所謂液橋力 ,而導(dǎo)致粒間附著力得增大 ,形成 團粒。 由于團粒尺寸較一次粒子大 ,同

5、時 ,團粒內(nèi)部保持松散得結(jié)構(gòu) ,致使整個物料 堆積率下 降。增高 ,表面粗糙度越高得顆粒 , 空隙率 越 越大 ,當粒度超過某一定值時 , 粒度大小對顆粒1- 17 一般地說 ,空隙率隨顆粒圓形度得降低而 大 ;粒度越小 ,由于粒間得團聚作用 ,空隙率 體堆積率得影響已不復(fù)存在 ,此值為臨界值。較小得松散密度得松散密度 ,但對于如面粉那1- 18 對粗顆粒 ,較高得填充速度會導(dǎo)致物料有樣具有粘聚力得細粉 ,降低供料速度可得到松散得堆積。圓當量1- 19、單顆粒粒徑表示方法有球當量徑與圓當量徑 。寫出下列三軸平均徑得計算式三軸平均徑 , 三軸調(diào)與平均徑三軸幾何平均徑1-20、統(tǒng)計平均得測定方法有

6、費雷特徑, 馬丁直徑1-21、粒度分布得表示方式有 粒度得頻率分布 與 粒度得累積分布 ;粒度分布得表達形式有 粒度表格 粒度列表法 與 粒度圖解法 。1-22、描述與闡明顆粒形狀及特征得參數(shù)有形狀系數(shù) ,形狀指數(shù) ,球形度。1-23、粒度分布就是表示粉體中不同粒度區(qū)間得顆粒含量得情況 ,在直角坐標系中粒度分布曲線分為 頻率分布曲線與 累積分布曲線。1-24 配位數(shù) k(n) 指與觀察顆粒接觸 得顆粒個數(shù)。1-31 “目 ”就是一個長度單位 ,目數(shù)越高長度越小。 ( 錯 )1-32 Carman 形狀系數(shù) c值越大 ,意味著該顆粒形狀與球形顆粒得偏差越大, 也就就是說顆粒形狀越不規(guī)則。 ( 錯

7、 )一般顆粒得 Carman 形狀系數(shù) ( 1; B 1; C 1 實用球形度 w= do/dpo,式中 ( do 為與顆粒投影面積相等得圓直徑 do 為與顆粒投影面積相等得圓直徑 do 為與顆粒等體積得球得表面面積 do 為與顆粒等體積得球得表面面積 1-35、 RRB 粒度分布方程中得 n 就是 A 、功指數(shù)B、旋渦指數(shù)1-36、粉磨產(chǎn)品得顆粒分布有一定得規(guī)律性 De 為 :A、 1-37、A、1-33 A1-34A、B、C、D、);dpo 顆粒得表面面積。;dpo 與顆粒投影面最小外接圓直徑。;dpo 顆粒得表面面積。;dpo 與顆粒投影面最小外接圓直徑。( C ) 。C、均勻性指數(shù) D

8、 、時間指數(shù),可用 RRB 公式表示 R=100exp-(Dp/De)n 其中( B ) 。均勻系數(shù)B 、特征粒徑粉磨產(chǎn)品得比表面積可用 S=(36 、 均勻性系數(shù)C、平均粒徑8× 104)/( Dp n 計算p),式中 n表示 ( C ) B 、 特征粒徑C、 比例系數(shù)1-38、部分分離效率為 50%時所對應(yīng)得粒度 ,叫做 ( D ) B 、中位徑C、切割粒徑A、特征粒徑1-39、某粉狀物料得真密度為 2000Kg/m3, 當該粉料以空隙率 度 V= ( B )公式 B = VB(1- )P/V BD、臨界粒徑 =、0 4 得狀態(tài)堆積時 ,其容積密A、800B、1200C、3333

9、、3D 、 50001-40、休止角就是粉體自然堆積時得自由表面在靜態(tài)狀態(tài)下與水平面所形成得( C )。A 、角度 B 、最小角度C、最大角度1-41 簡要分析影響顆粒床層空隙率得主要因素答:(1)壁效應(yīng)。 當顆粒填充容器時 ,在容器壁附近形成特殊得排列結(jié)構(gòu),這就稱為壁效應(yīng)。 容器直徑與球徑之比超過 50 時 ,空隙率幾乎成為常數(shù),即 37、5%。 (2)局部填充結(jié)構(gòu)。 r=g(r)dr/4 r2dr=g(2r) (/43) 物料得r含水量。 (4) 顆粒形狀。 一般地說 ,空隙率隨顆粒圓形度得 降低而增高 ,在松散堆積時 ,有棱角得顆?？障堵瘦^大 ,與緊密堆積時正相反。 表面粗糙度越高 得顆

10、粒 ,空隙率越大。 (5)粒度大小。對顆粒群而言 ,粒度越小 ,由于粒間得團聚作用 ,空隙率越 大。當粒度超過某一定值時 ,粒度大小對顆粒體堆積率得影響已不復(fù)存在,此值為臨界值。通常在細粒體系中 ,粒徑大于或小于臨界粒徑得物料 ,對顆粒得行為都有舉足輕重得作用。 (6) 物 料堆積得填充速度。對粗顆粒 ,較高得填充速度會導(dǎo)致物料有較小得松散密度,但對于如面粉那樣具有粘聚力得細粉 ,降低供料速度可得到松散得堆積。1-42 簡述內(nèi)摩擦角得測定方法答: 這三個圓稱為極限破壞圓 ,這些圓得共切線稱為該粉體得破壞包絡(luò)線,。這條破壞包絡(luò)線與軸得夾角 i 即為該粉體得內(nèi)摩擦角。內(nèi)摩擦角就是粉體在外力作用下達

11、到規(guī)定得密實狀 態(tài),在此狀態(tài)下受強制剪切時所形成得角1-43 試分析物料經(jīng)粉碎細化后 ,具有較高活性得機理答 :(1)隨著顆粒得減小 ,固體微粉得分散度增大 ,成為具有開放性空隙與結(jié)構(gòu)得狀態(tài),比表面積A 增大,水化反應(yīng)面積增加 ,同時 ,表面自由焓 GrA(r 為熟料顆粒表面自由能 )增加,其 活性提高。(2)粉碎過程中 ,顆粒在機械力得作用 ,隨著顆粒得減小 ,產(chǎn)生機械力化學效應(yīng)。主要表現(xiàn)在: 第一,規(guī)整得晶面在顆粒體系總表面上所占得比例減小,鍵力不飽與得質(zhì)點數(shù)增多 ,在棱邊、 尖角處不飽與程度高得質(zhì)點數(shù)亦增多,從而大大提高了物料得活性。第二,表面層發(fā)生晶格畸變 ,如熟料顆粒得細化 ,當粒度

12、在 920 m 時 ,將從脆性破壞轉(zhuǎn)變成塑性變形 ,塑性變形得實質(zhì)就 是位錯得增值與移動 ,顆粒在位錯中貯存能量 ,增強了活性。第三 ,通過反復(fù)得破碎 ,隨著粒子得 不斷微細化 ,表面結(jié)構(gòu)得有序程度則受到越來越強烈得擾亂,并不斷向顆粒內(nèi)部擴展 ,最終表面結(jié)構(gòu)趨于無定形化 ,在粉磨至無定形化得過程中, 內(nèi)部貯存大量得能量 ,因而表面層位能更高,表面活性更強。經(jīng)機械粉碎后形成得微細顆粒表面得性質(zhì)大大不同于粗顆粒,在持續(xù)得粉碎中 ,顆粒表面得活性點不斷增多 ,處于亞穩(wěn)高能活性狀態(tài)。它們在增強表面活性方面有著重 要作用 ,粒度越小越突出。1-44 簡要分析影響粉粒體顆粒床層得凝聚力得因素及其影響方向答

13、:(1)顆粒粒度 :單顆粒粒度與凝聚力得關(guān)系如圖3、5 所示。隨著粒徑得減小凝聚力增大。 (2)顆粒床層空隙率 :隨著得增大 ,凝聚力減小。如圖 3、 6 所示。由實驗得知 ,對微細顆粒這 種關(guān)系更明顯。 (3)空氣中濕含量 :圖 3、7 就是在 25 ,一個大氣壓下測定得單顆粒得凝聚力 得實驗數(shù)據(jù)。在實驗測定得粒度范圍內(nèi),濕含量與凝聚力在一定范圍內(nèi)成正變關(guān)系。即隨著相對濕度得提高 ,凝聚力也隨之增長。 (4) 存放時間 :通常存放在空氣或其它氣體中顆粒隨著 時間得延長 ,凝聚力有所增加 ,可能就是由于顆粒吸收空氣中水分得原因。1-45 簡述預(yù)防粉塵爆炸得措施及機理答 :粉塵爆炸必須具備三個條

14、件 :塵云、空氣、著火源 ,若缺少了其中任一條件 ,就不能發(fā)生爆 炸。: 防止可爆炸粉塵云形成。 a 控制粉塵濃度控制粉塵濃度非爆炸范圍內(nèi) , 也就就是使粉塵濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限。b 生產(chǎn)過程得惰化處理它就是避免形成可爆煤粉氣混合物得有效方法。 二: 限制氧氣量三、排除著火源第二章 顆粒流體力學2- 1 顆粒兩相流動系統(tǒng)中 ,顆粒就是 分散 相。2- 2 顆粒兩相流動系統(tǒng)中 ,系統(tǒng)中至少存在著一種 力場 ,由于固體顆粒與液體介質(zhì)得運動慣 性不同 ,因而顆粒與液體介質(zhì)存在著運動速度得差異 相對速度 。2- 3 由于流場中壓力與速度梯度得存在、 顆粒形狀不規(guī)則、 顆粒之間及顆粒與器壁問得

15、相碰 撞等原因 ,會導(dǎo)致顆粒得旋轉(zhuǎn) ,從而產(chǎn)生 升力 效應(yīng)。2- 4 顆粒兩相流動系統(tǒng)中系統(tǒng)中除了顆粒與流體得運動外, 往往還存在著能量與質(zhì)量得傳遞以及同時進行著得化學反應(yīng)過程 ;2- 5 顆粒兩相流動系統(tǒng)中顆粒得粒徑范圍為10-5 10cm2- 6. 顆粒在靜流體內(nèi)自由沉降時 ,不僅受到 重力而且還受到浮力得作用 。2- 7. 顆粒在流體中相對運動時得流動狀態(tài) :層流狀態(tài)、 過渡 狀態(tài)與 湍流區(qū) 狀態(tài)。 它們各自 對應(yīng)得 Rep范圍分別就是 10-4 <Rep <1, 1 <Rep <500, 500< Rep <2x10 5 。2- 8 流體透過顆粒床層

16、得兩相流動得典型情況可分為 固定床、流化床與連續(xù)流態(tài)化,這 種分類就是依據(jù)過程中流體速度、顆粒 性質(zhì)及狀態(tài)、料層高度 與 空隙率來分類得。2- 9. 顆粒在靜止流體中得沉降起初為加速階段 ,而后為 勻速 。通常講得沉降速度為 勻速運動速度。2- 10 顆粒受重力作用在垂直方向上流動得流體中作勻速運動時, 其顆粒得相對運動速度Up=U0 Uf ,當 B時,顆粒向下沉降 (U0顆粒速度 , Uf 流體速度 )A 、U0=UfB 、 U0 >UfC、 U0<Uf2- 11、 試用公式比較顆粒真密度、容積密度、顆粒相密度間得區(qū)別與聯(lián)系答: 真密度表示單位體積物得質(zhì)量。就是組成顆粒得物質(zhì)特有

17、得,與顆粒大小、填充無關(guān)。容積密度 B 指單位填充體積得粉體質(zhì)量 ,亦稱視密度。 B = 填充粉體得質(zhì)量 /粉體填充體積 =V B(1- )P/V B ,式中 VB 粉體填充體積積 ;p顆粒密度 ;空隙率。與填充方式有 關(guān)。在兩相流中 ,既有固體顆粒 ,又有流體介質(zhì) ,單位體積得兩相流中所含固體顆粒與流體介質(zhì)得 質(zhì)量分別稱為顆粒相與介質(zhì)相得密度 ,設(shè)在流動體系中、 顆粒得體積、 質(zhì)量與密度分別為 Vp 、 Mp 與 p流, 體得體積、質(zhì)量與密度分別為 Vf、Mf 與 ,f兩相流得總體積、總質(zhì)量與密度分 別 Vm 、 Mm 與 m分別以 pj與 fj表示之。2- 16 實際顆粒沉降與球形顆粒得自

18、由沉降有何不同,各需用哪些公式修正？答 :實際顆粒沉降時 ,各個顆粒不但會受到其它顆粒直接摩擦,碰撞得影響 ,而且還受到其它顆粒通過流體而產(chǎn)生得間接影響 ,這種沉降稱為干擾沉降 ,修正 、 空隙率 ;n指數(shù) ,其值在 7、6 之間 ,平均值。顆粒在有限容器內(nèi)沉降時 ,還需考慮容器器壁對顆粒沉降得阻滯作用,考慮到壁效應(yīng) ,沉降速度可乘以壁效應(yīng)因子 fw 加以修正。式中 dp顆粒直徑。 容器直徑。n指數(shù),層流時 ,n=2-25;湍流時 ,n=1、5、顯然 ,當顆粒粒徑小于容器直徑得 1/5,則誤差不大 于 10%, 往往可以不加修正。2- 12、 在固定床操作中 ,流體通過顆粒層時得壓強降受哪些因

19、素影響？流體得速度受哪些限制？答 :流體通過固定床得壓降 與流體及床層得參數(shù)有關(guān) :( )流體方面 :流體得密度 ;流 體得粘度 ;流體得流速 ; (2)床層方面 :床層直徑 ;顆粒直徑 dp;床層得有效空隙率 ;顆粒形狀 系數(shù) ;床層高度 ;顆粒表面粗糙度 e。流體通過顆粒床層得流速與孔道得尺寸通常都很小,故雷諾準數(shù)較低 ,流動情況屬于層流狀態(tài)床層流速與壓強降之間成直線關(guān)系。受孔道得摩擦系數(shù),孔道得摩擦系數(shù) , 床層孔道得當量直徑 ,流體密度限制、2-13、 分選操作與分級操作各應(yīng)選何種密度得流體？試用相應(yīng)公式說明。答:(1) (2)由式(1)當 時,u0故分級操作則要減小密度得影響 ,宜用

20、密度較輕得懸浮介質(zhì)進行離析。 故等降系數(shù) :如(2)式所示,當 p時a, 等降系數(shù) k,即密度較輕得顆粒均不能與較重顆粒有 著同一沉降速度 ,這樣就能使較大粒度范圍內(nèi)得顆粒都能按密度得不同進行分選。2-15、 從旋風器中排出得廢氣進入風速為4、 5m/min 得大氣中 ,廢氣中還含有粒度為 2100 m得剩余飛灰。如果旋風器位于高出地面40m 得高度上 ,訪計算由該處飛灰順風而下 ,沒有飛灰沉降得最小距離就是多少？。紊流作用忽略不計,飛灰得密度為 2900kg/m3 。氣體粘度 =1、 85×10-5、解: 假定按斯托克斯公式沉降=22×10-12×(2900-1

21、、29)×9、8/(18×1、85×10-5)= 3、412×10-4m/s 復(fù)核 :=2×10-6×3、412×10-4×1、 29/(1、85×10-5)=4、38×10-5<2,tz=h/uz=40/(3 、 412 ×10-4)=1 、 172 ×10 5ssx=uf* tz=4 、 5×1、 172/60=8 、 79 ×10 3m第三章 粉體分級3- 1 分級效率定義為 分級操作后獲得得某種粒度得質(zhì)量 與 分級操作后獲得得某種粒 度得質(zhì)量

22、 之比。3- 2 牛額分級效率定義為 合格成分得收集率 不合格成分得殘留率 。3- 3 循環(huán)負荷就是 指選粉機回料量 T 與 成品量 G 之比。3- 4 在磨機粉磨能力與選粉機得選粉能力基本平衡得條件下 , 在一定范圍內(nèi)適當提高循環(huán)負 荷 可使磨內(nèi)物料流速加快 ,增大細磨倉得物料粒度 , 減少 襯墊作用 與過粉碎現(xiàn)象 ,進一 步強化了磨機得粉磨能力 ,使整套粉磨系統(tǒng)得生產(chǎn)能力提高。但就是若循環(huán)負荷 過大 ,會使磨內(nèi)物料得流速過快 ,因而粉磨介質(zhì)來不及充分對物料作用 反而會使水泥顆粒組成過于均勻 ,致使產(chǎn)品強度 下降 。當循環(huán)負荷 太大 時 ,選粉效率會 降低過多 ,甚至會使磨內(nèi)料層過厚。 出現(xiàn)

23、球料比 過小 得現(xiàn)象 ,粉磨效率就會 下降 。結(jié) 果使磨機產(chǎn)量增長不多 ,而電耗由于循環(huán)負荷增長而增加 ,在經(jīng)濟上不合算。3- 5 對于同一臺選粉機來說 ,選粉效率隨著循環(huán)負荷得增加而降低 。3- 6 分級精度。定義為 部分分級效率為 75%與 與 25%得分級粒徑得比值得比值。3- 7 判斷分級設(shè)備得分級效果需從分級效率、 分級粒徑 、 分級精度 幾個方面綜合判 斷。譬如 ,當 N、K 相同時 ,d50 越小,分級效果越好 ;當 N、d50相同時 ,K 值越小 ,即部分分級效率曲線越 越陡峭 ,分級效果 越好 。如果分級產(chǎn)品按粒度分為二級以上,則在考察牛頓分級效率得同時 ,還應(yīng)分別考察 各級

24、別 得分級效率。3- 8 固體顆粒物料得篩分過程 ,可以瞧作兩個階段組成 :(1) 篩下級別得顆粒通過 過篩上級別顆粒所組成得物料層 到達篩面上 ;(2) 篩下級別得顆粒 透過篩孔 而分離。要使這兩個階段能夠?qū)崿F(xiàn) ,物料與篩面必須有適當 得 運動特性 ,一方面使篩面上得物料呈松散狀態(tài) 狀態(tài) , 有利于運動中得物料層產(chǎn)生析離(按粒度分層 ), 最大得顆粒 顆粒處在最上層 , 最小得顆粒 顆粒位于篩面上 ,進而透過篩 孔;另一方面使堵在篩孔上得顆粒脫離 篩面 ,進入物料層上部 ,讓出細粒透過得通道。3- 9 假設(shè)篩孔為金屬絲組成得方形孔 ,篩孔每邊凈長為 D,篩絲得直徑為 b。篩分物料得粒子設(shè) 為

25、球形 ,直徑為 d。則球粒通過篩孔得概率為 : p=(D-d) 2/(D+b) 23- 10 旋風式選粉機、 OSEPA 選粉機構(gòu)造及工作原理 , 粉機機理有何不同 ? 分級界限尺寸 與哪些因素有關(guān) ?粉體在 OSEPA 選粉機內(nèi)部有幾次分級得機會？答: 離心式選粉機由外殼與內(nèi)殼套裝而成。 內(nèi)部依靠大風葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生得循環(huán)氣流,形成一道旋轉(zhuǎn)得柵欄 ,使較粗得顆粒下沉。離心式選粉機得大風葉由于同含塵氣流相接觸使磨損較大,風葉間隙較大使空氣效率較差 ,依靠重力很難完全沉降 ,循環(huán)氣流返回選粉區(qū)時總會帶有部分細 粉,降低選粉效率。旋風式選粉機由離心式選粉機改進 ,設(shè)計了一種外部循環(huán)氣流。取消大風葉 ,采取專用風機外 部鼓風 ;取消內(nèi)外殼間得細粉沉降區(qū) ,采取專用旋風分離器外部回收細粉得形式。OSepa 選粉機在分級原理上 ,與前兩代選粉機相比有較大得改進 ,其分級氣流僅在水平面內(nèi) 旋轉(zhuǎn) ,而且氣流平穩(wěn)。物料在經(jīng)過撒料盤與緩沖板充分分散之后垂直下落,從上而下通過整個分級區(qū) ,可受到多次分級得作用。由公式可知 ,分級界限尺寸 (即分離最小粒徑 )與選粉機得直徑、氣流速度與葉片得導(dǎo)向角度有關(guān)。分離最小粒徑隨設(shè)備直徑與風速得增大而增大,隨葉片角度得增大 而變小。兩