粉體工程期末重點(diǎn)總結(jié)

1、第二章 粉體粒度分析及測(cè)量1. 粉體：由無數(shù)相對(duì)較小的顆粒狀物質(zhì)構(gòu)成的一個(gè)集合體。2. 三軸徑：以顆粒的長(zhǎng)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?qū)⑼队懊娣e等分的割線長(zhǎng). Krumbein diameter (c)：(定方向最大直徑）最大割線長(zhǎng) Heywood diameter (d)：(投影面積相當(dāng)徑): 與投影面積相等的圓的直徑.4. 形狀指數(shù)：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(shù), 它是對(duì)單一顆粒本身幾何形狀的指數(shù)化.（扁

2、平度，伸長(zhǎng)度，表面積，體積形狀因數(shù)，球形度）5. 形狀系數(shù)：在表征粉末體性質(zhì),具體物理現(xiàn)象和單元過程等函數(shù)關(guān)系時(shí),把顆粒形狀的有關(guān)因素概括為一個(gè)修正系數(shù)加以考慮,該系數(shù)即為形狀系數(shù)。用來衡量實(shí)際顆粒與球形(立方體等)顆粒形狀的差異程度,比較的基準(zhǔn)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(shí)際情況的差異。6. 顆粒粒度的測(cè)量：（1）沉降法：當(dāng)光透過懸浮液的測(cè)量容器時(shí)，一部分光被放射或吸收，另一部分光到達(dá)光傳感器，將光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。透過光強(qiáng)與顆粒投影面積有關(guān)，顆粒在力場(chǎng)中沉降，可用托克斯定律計(jì)算其粒徑大小，從而得到累積粒度分布。重力場(chǎng)光透過沉降法：測(cè)量范圍為0.11000微米，懸浮

3、液密度差大時(shí)，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(chǎng)透過沉降法：該法適合測(cè)納米級(jí)顆?？蓽y(cè)量0.00730微米的顆粒，與重力場(chǎng)相結(jié)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(fù)性好，測(cè)量速度快，但對(duì)幾納米的式樣測(cè)量誤差大，范圍為0.51000微米。7.顆粒形狀的測(cè)量與表征：圖像分析法和能譜法。傅里葉級(jí)數(shù)表征法和分?jǐn)?shù)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(biāo)：（1）容積密度：在一定填充狀態(tài)下，單位填充體積的粉體質(zhì)量，也稱表觀密度（pB=填充粉體的質(zhì)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(gòu)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(diǎn)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(gè)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(dāng)三角形空隙中球的尺寸比為0.1716時(shí)，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(shí)粗顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.67?？紫堵孰S大小顆粒混合比變化而變化，小顆粒粒度越小，孔隙率越小。第四章 粉體的濕潤(rùn)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(shí)，稱為液橋。2 粉體層中靜態(tài)液體的四種存在型式：（1）擺動(dòng)狀態(tài)：顆粒接觸點(diǎn)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(zhǎng)大，顆?？障吨械囊合嘞嗷ミB接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，空氣分布于其間；（3）毛細(xì)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(hào)靜電荷引力（3）附著水分的毛細(xì)管力（4）磁性力（5）顆粒表面不平滑引起的機(jī)械咬合力第五章 粉體的流變學(xué)1. 摩爾圓畫法三個(gè)圓為破壞極限圓，圓的共切線為破壞包絡(luò)線，破壞包絡(luò)線與橫軸的夾角稱為內(nèi)摩擦角。破壞包絡(luò)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(nèi)摩擦角的求法2. 破壞包絡(luò)線3. 幾種摩擦角的概念a.摩擦角：粉體從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)，由于顆粒間的摩擦力和內(nèi)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(yùn)動(dòng)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(yīng)了粉體層與固體壁面的摩擦性質(zhì)。d.滑動(dòng)摩擦角：指單個(gè)顆粒與壁面之間的摩擦性質(zhì)。4. 粉體壓力飽和現(xiàn)象：當(dāng)粉體層填充高度達(dá)一定值后，p（鉛垂應(yīng)力）值趨于常數(shù)值，這一現(xiàn)象稱為粉體壓力飽和現(xiàn)象。5. 動(dòng)態(tài)超壓現(xiàn)象：卸料時(shí)，離筒倉下部約1/3高度處，壁面收到?jīng)_擊，反復(fù)載荷的作用其做大壓力可達(dá)靜壓的34倍，這一現(xiàn)象為動(dòng)態(tài)超壓現(xiàn)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(dòng)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(tuán)塊運(yùn)動(dòng)區(qū) C：顆粒垂直運(yùn)動(dòng)區(qū)D：顆粒自由降落區(qū) E

8、：顆粒不流動(dòng)區(qū)（除了E區(qū)以外，凡處于大于安息角位置的顆粒均產(chǎn)生流向中心的運(yùn)動(dòng)）流出孔徑Db與顆粒直徑Dp 的比值Db /Dp 約在5以下時(shí)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(dòng)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(dòng)，顆粒料是通過不流動(dòng)料堆中的通道到出口的，通道通常是圓錐形的。特點(diǎn)：先入后出。整體流：發(fā)生在帶有相當(dāng)陡峭而光滑的料斗筒倉內(nèi)，物料從出口的全面積上卸出，流動(dòng)通道與料斗壁是一致的。特點(diǎn)：先進(jìn)先出。9. 有效屈服軌跡：通過坐標(biāo)原點(diǎn)作一條直線與密實(shí)應(yīng)力圓相切，則該條直線就稱為有效屈服軌

9、跡EYL。10. 有效內(nèi)摩擦角：有效屈服軌跡與橫坐標(biāo)之間的夾角即為有效內(nèi)摩擦角。11. 顆粒存儲(chǔ)和流動(dòng)時(shí)的偏析：偏析：是指粉體顆粒在運(yùn)動(dòng)、成堆或從料倉中排料時(shí)，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(xiàn)不均質(zhì)的現(xiàn)象。常發(fā)生在粒度分布較寬的自由流動(dòng)顆粒粉體中。粉體偏析的機(jī)理：細(xì)顆粒的滲漏作用，振動(dòng)，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(shí)采取某些可以使輸入物質(zhì)重新分布和能改變內(nèi)部模式的方法，現(xiàn)有活動(dòng)加料管和多頭加料管。（2）在卸料時(shí)，通過改變流動(dòng)模式以減小偏析，在料斗卸料口的上方裝一個(gè)改流體可以拓寬流動(dòng)通道，有助于重新混合，也可使用多通道卸料管。

10、12. 粉體結(jié)拱：結(jié)拱現(xiàn)象：粉體物料在料倉內(nèi)存儲(chǔ)一定時(shí)間后，由于受粉體附著力，摩擦力的作用，在某一料層可能產(chǎn)生向上的支持力。該支持力與料層上方物料的壓力達(dá)到平衡時(shí)，此料層的下方便處于靜止?fàn)顟B(tài)，產(chǎn)生結(jié)拱現(xiàn)象。結(jié)拱產(chǎn)生的原因：（1）粉體的內(nèi)摩擦力和內(nèi)聚力使之產(chǎn)生剪應(yīng)力并形成一定的整體強(qiáng)度，阻礙顆粒位移，使流動(dòng)性變差。（2）粉體的外摩擦力和筒倉內(nèi)璧間的摩擦力，（3）外界空氣的濕度，溫度的作用使粉體的內(nèi)聚力增大，流動(dòng)性變差，固結(jié)性增強(qiáng)，導(dǎo)致出現(xiàn)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(nèi)粉體的芯流截面變小。防止結(jié)拱的措施：（1）正確設(shè)計(jì)料倉的幾何結(jié)構(gòu)（2）提高料倉內(nèi)壁的平滑度（3）氣動(dòng)破

11、拱（4）振動(dòng)破拱（5）機(jī)械破拱第六章 粉碎過程及設(shè)備1. 粉碎：固體物料在外力作用下克服其內(nèi)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(gè)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(gè)尖棱和一個(gè)帶有尖棱的工作表面擠壓礦石時(shí)，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(jiǎn)支梁或多支梁物料主要受彎曲應(yīng)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(gè)相對(duì)移動(dòng)的破碎板之間，物料因表面經(jīng)受研磨作用而產(chǎn)生剪切變形，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度極限，物料被破碎。(e)沖擊破碎：物料受到足夠大的瞬時(shí)

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(jī)理：（1）面積假說：（適合細(xì)碎）雷廷格認(rèn)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(shí)，外力所做的功用于產(chǎn)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(shù)）只能近似地用在磨礦機(jī)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(chǎn)品時(shí)，其破碎功耗與被破碎物料塊的體積或質(zhì)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(shù)），能近似地計(jì)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(xì)碎之間）破碎礦石時(shí)，外力首先使物料塊產(chǎn)生變形，外力超過強(qiáng)度極限以后，物料塊就產(chǎn)生裂縫而破碎成許多小塊，破碎功耗 Wi 邦德粉碎功指數(shù)。4.粉碎的三種破碎模型：a.體積粉碎模型：整個(gè)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(jìn)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(chǎn)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(nèi)部。c均一粉碎模型:加于顆粒的力，使顆粒產(chǎn)生分散性的破壞，直接碎成微粉成分。5. 破碎機(jī)械：擠壓式破碎機(jī)（鄂式破碎機(jī)，圓錐破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)）沖擊式破碎機(jī)（錘式破碎機(jī)，反擊式破碎機(jī)）6. 粉碎流程：開路粉碎 物料只通過粉碎機(jī)一次即達(dá)到要求的粒度，全部作為產(chǎn)品卸出。流程比較簡(jiǎn)單的，有一部分物料發(fā)生“過度粉碎”。一般是帶有準(zhǔn)備篩分作業(yè)，破碎產(chǎn)品不檢查。閉路粉碎 物料經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，通過分級(jí)設(shè)備將其中合乎要求的細(xì)粒物料分出，作為產(chǎn)品，而把其中粗粒部分重新送回粉碎機(jī)與后來加入的物料一起再進(jìn)行粉碎。一般是帶有檢查篩分。第七章 粉碎機(jī)械力化學(xué)1.粉碎機(jī)械力化學(xué)概念：固體物質(zhì)在各種形式的機(jī)械力作用下所

15、誘發(fā)的化學(xué)和物理化學(xué)變化稱為機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)，研究粉體粉碎過程鄭伴隨的系協(xié)力化學(xué)效應(yīng)即為粉碎機(jī)械力化學(xué)。2.機(jī)械力化學(xué)的作用：晶格畸變，晶型轉(zhuǎn)變，化學(xué)變化（脫水效應(yīng)，固相反應(yīng)，化合反應(yīng)和置換反應(yīng)）3.粉碎機(jī)械力化學(xué)的應(yīng)用：機(jī)械力化學(xué)表面改性，粒-粒包覆和機(jī)械力化學(xué)接枝改性第八章 顆粒流體力學(xué)1. 顆粒的重力沉降a.自由沉降：假設(shè)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(jiǎn)單，無粉塵飛揚(yáng)，可同

16、時(shí)多點(diǎn)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(yán)格。壓送式：工作壓力大，輸送距離長(zhǎng)，對(duì)分離器的密填充要求較低，易混入油水等雜質(zhì)，系統(tǒng)較復(fù)雜。分為低壓輸送和高壓輸送。第十章 分級(jí)，分離及設(shè)備1. 分級(jí)：在粉體粉碎、輸送、儲(chǔ)存等處理過程中，將粉體按不同的粒度分類。分離：在生產(chǎn)過程中，由于流體流動(dòng)、顆粒的布朗擴(kuò)散等等原因，粉體顆粒會(huì)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(jí)后獲得某種顆粒成分的質(zhì)量與分級(jí)前粉體中所含該成分的質(zhì)量之比（m0分級(jí)前粉體中某成分的質(zhì)量 m分級(jí)后獲得的該成分的質(zhì)量）3. 牛頓效率（綜合分級(jí)效率）定義：合格細(xì)顆粒的收

17、集率減去不合格成分的殘留率。物理意義：分級(jí)粉體中能實(shí)現(xiàn)理想分離的質(zhì)量比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：牛頓效率的使用計(jì)算式：4. 部分分級(jí)效率：在粒度、密度或化學(xué)成分等特性值為連續(xù)變量的場(chǎng)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(jí)粒徑：將部分分級(jí)效率為50%的粒徑成為分級(jí)粒徑。6.分級(jí)精度：實(shí)際分級(jí)結(jié)果與理想分級(jí)結(jié)果的區(qū)別表現(xiàn)在部分分級(jí)曲線相對(duì)于理想分級(jí)曲線的偏離，其偏離程度即曲線的陡峭程度用來表示分級(jí)的精確度。7.超細(xì)分級(jí)原理：（1）離心分級(jí)：在離心力場(chǎng)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(chǎng)中的沉降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力場(chǎng)情形。設(shè)顆粒在離心場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)速度為ut,

18、角速度為w，回轉(zhuǎn)半徑為r，在Stokes沉降狀態(tài)下，顆粒所受離心力Fc和介質(zhì)阻力Fd分別為：當(dāng)FcFd時(shí)，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(nèi)運(yùn)動(dòng)。 顆粒的圓周速度足夠大時(shí)，即可獲得足夠小的分級(jí)粒徑。（2）慣性分級(jí)原理：主氣流通過噴射器攜帶顆粒高速噴射至分級(jí)室，輔助控制氣流使氣流及顆粒的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，粗顆粒由于慣性大，故運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)較小，而進(jìn)入粗粉收集裝置；細(xì)顆粒及微細(xì)顆粒則發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，隨氣流沿不同的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)入相應(yīng)的出口被分別收集。（3）迅速分離原理：微細(xì)顆粒的巨大表面能使之具有強(qiáng)烈的聚附性。采取適當(dāng)?shù)姆旨?jí)室，應(yīng)用適當(dāng)?shù)牧鲌?chǎng)使微細(xì)顆粒尤其是臨界分級(jí)粒徑附件的顆粒一經(jīng)分散就立即離開分級(jí)區(qū)，以避免由于它們?cè)诜旨?jí)區(qū)內(nèi)的濃度不斷增大而聚集。（4）減壓分級(jí)原理：顆粒粒徑近于可小于氣體分子的平均自由程時(shí)，由于顆粒周圍產(chǎn)生分子滑動(dòng)因而導(dǎo)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(jí)對(duì)于細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒的分級(jí)十分有利。8. 超細(xì)粉分級(jí)設(shè)備：按流體介質(zhì)不同分為：干式和濕式分級(jí)機(jī)。干式分級(jí)機(jī)主要為氣力分級(jí)，關(guān)鍵技術(shù)為a.分級(jí)室流場(chǎng)設(shè)計(jì)b.預(yù)分散問題，預(yù)分散方法大多為機(jī)械和化學(xué)分散方法