固体颗粒的基本物性

1、固体颗粒的基本物性单颗粒的几何特性参数：从流体力学的观点来看，单颗粒的几何特性参数主要是大小（尺寸）、形状、表面积（或比表面积）对于形状规则的颗粒，其大小可以用某一主要线量作为特征长度表示，其他尺寸可以用与此特征长度的比例表示。因此，颗粒的体积和表面积等均可以 用此特征长度表示，例如球形颗粒通常用它的直径 d作为特征长度，它的体 积V和表面积A分别为：V= *d36 A= *d2颗粒的表面积常用 比表面积表示，它的定义是：单位体积固体颗粒所具有的表面积。球形颗粒的比表面积a=AN=6d可见一定直径的颗粒的比表面积一定。颗粒的直径愈小，比表面积愈大，因此可以根据比表面积的大小来表示颗粒的大小，微

2、小颗粒的尺寸常用比表面积表示。对于形状不规则的颗粒，其大小与形状的表示比较困难，需要采用一些人为规定的方法，通常分别用颗粒的当量直径和形状系数表示。1、颗粒的当量直径等体积当量直径，即体积等于颗粒体积的当量球形颗粒的直径devdev=i-'等表面积当量直径：即表面积等于颗粒的表面积的当量球形颗粒的直径des=耳等比表面积的当量直径：即表面积等于颗粒的比表面积的当量球形颗粒的直径dea=8a 同一颗粒的上述3种当量直径的数值是不相同的，它们之间的关系与颗粒的形状有关，通常用 等体积当量直径 作为颗粒的当量直径2、颗粒的形状系数颗粒的形状可用形状系数表示，最常用的形状系数是球形度:厂匕；2

3、 =与非球形颗粒体积相同的球形颗粒表面积 /非球形颗粒表面 积 1体积相同的各种形状的颗粒，球形颗粒的表面积（比表面积）最小，与球形差别愈大，颗粒的表面积愈大。因此，可用球形度的大小来表示颗粒的形状，对于球体，球形度为1;颗粒与球体的差别愈大，球形度愈小。3、对于大多数粉碎得到的物料颗粒，球形度在形状不规则颗粒的表征形状不规则颗粒可通过颗粒的当量直径和颗粒形状系数来表征。在任何颗粒群中，各颗粒的尺寸都不可能完全一样，从而形成一定的尺 寸（粒度）分布。粉尘的粒径分布可用分组（按粉尘粒径大小分组）的 质量百分数或数量百分数来表示。前者称为质量分散度，后者称为计数 分散度。对大于70um的颗粒，通常

4、采用一套标准筛进行测量。筛分使用的标准筛系金属丝网编制而成，各国习惯用筛的开孔规格不同，常用的为泰勒制。过滤网（筛网）目数与粒径对照表1.目是指每平方英吋筛网上的空眼数目，50目就是指每平方英吋上的孔眼是 50个, 500目就是500个，目数越高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能 够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。2.粉体颗粒大小称颗粒粒度。由于颗粒形状很复杂，通常有筛分粒度、沉降粒度、等 效体积粒度、等效表面积粒度等几种表示方法。筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛 孔尺寸，以1英寸（）宽度的筛网内的筛孔数表示，因而称之为目数”目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，

5、各个企业都有自己的粒度指标定义和表示方法。在 不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准，因此目”的含义也难以统一。F表为国内通常使用的筛网目数与粒径（m）对照表。目数微米目数微米目数微米目数微米792512139760245325473588014116565220425334459916991801985002553962208331001656252063327247011101508001572794275891808312501082362324952007425005919813541725061325021016514035027053125001安息角将粉尘自然地堆放在水平面上，

6、堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角安息角也称休止角、堆积角，一般为 35°-55°。将粉尘置于光滑的平板上，使此平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度，为粉尘滑动角，一般为30° -40°(PTA为30° 35°)。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重 要指标。它们与 粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘 附性等因素有关，是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道斜度 的主要依据。CTA800 1040 kg/m330° 35°PTA产品粒径控制范围：外观为白色结晶粉末平均粒径 110-150

7、m；粒径 <45um max 15% ;粒径 250um max5%实密度 1573 kg/m3产品堆积密度 730 1200 kg/m3当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面上的颗粒 量则称为筛余量。床层的空隙率 =(床层体积 -颗粒所占的体积) /床层体积 颗粒的形状、粒度分布影响床层空隙的大小。均匀的球形作最松排列时的空隙率为，作最紧密排列时空隙率为。非均 匀颗粒的床层空隙率比均匀颗粒小，因小颗粒可以嵌入大颗粒之间的空隙 中。就床层特性而言，床层的空隙率受充填方式影响很大，充填时设备受到 振动则空隙率小；若采用 湿法充填 即设备内充以液体，则空隙率必大。即使 同

8、样的颗粒采用同样的方式重复充填，每次所的空隙率未必相同。空隙率对 流体阻力有很大的影响，设计时应考虑到空隙率的波动范围。一般乱堆床层的空隙率大致在之间。若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是随机的，从而可以认为床层是各向同 性的。各向同性的床层有一个重要特点： 床层横截面上可供流体通过的空隙面积 （即自由截面）与床层截面之比在数字上等于空隙率。因壁面附近的空隙率总是大于床层内部，流体在近壁处的流速必大于床层 内部,这也就是所谓的壁效应：床层的比表面：单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面。Pd载体C 48目97%以上，比表面积1200± 100 m2/g 。密度：在物理学中，把某种物

9、质单位体积的质量叫做这种物质的 密度。符号PO国 际主单位为单位 为千克Z米3 ,常用单位还有 克Z厘米3。其数学表达式为P =mZV在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取 1 立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为平均密度”密度是物质的一种特性，与物质的质量、体积、大小、形状、空间位置 无关。但与温度、状态有关，大部分的物质随温度升高而密度降低，即热涨 冷缩，而水在04摄氏度时有反膨胀现象。另外，同种物质密度相同，质量 与体积的比值为定值；不同物质密度一般不相同，质量与体积的比值一般不 同；粉尘密度有堆积密度和真密度之分。自然堆积状态下单位体积粉尘的质

10、量，称为粉尘堆积密度（或称容积密度）。密实状态下单位体积粉尘的质量，称为粉尘真密度(或称尘粒密度)堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容器中，在刚填充完成后所测得 的单位体积质量。物料的堆积密度 Pb与物料密度PP之间的关系：P b= P p 1-为物料静止时的空隙率；Pb为堆积密度，需要测量；PP为真实密度，指材料在绝对密实状态下的体积内固体物质的实际体 积，不包括内部空隙。可通过文献查得。物料的堆积密度可分为松散堆积密度和振实堆积密度。其中，松散堆积密度包括颗粒内外孔隙及颗粒间空隙的松散颗粒堆积体 的平均密度，用处于自然堆积状态的未经振实的颗粒物料的总质量除以堆积 物料的总体积求得。振实

11、堆积密度不包括颗粒内外孔及颗粒间空隙，它是经振实后的颗粒堆 积体的平均密度。堆积密度的单位为：g/cm3或kgm3 ,可见，堆积密度越大的物质颗粒是越大的空隙率( )：单位体积中所含空隙体积公式:VP :单一颗粒的体积Pp:物料单体一个颗粒的密度Pb:物料堆积密度E =空隙体积/整体体积范例：砂的粒子密度为× 103Kg/m-但× 103Kg的砂堆积后的体积为m',求空隙度?解：2 6×1032 0=13XlOS=0.5粉尘湿润性粉尘粒子被水（或其它液体）湿润的难易程度称为粉尘湿润性。有的粉尘（如锅炉飞 灰、石英砂等）容易被水湿润，与水接触后会发生凝并、增

12、重，有利于粉尘从气 流中分离，这种粉尘称为亲水性粉尘。有的粉尘（如炭黑、石墨等）很难被水湿润， 这种粉尘称为憎水性粉尘。粉尘的湿润性是选择除尘器的主要依据之一。例如， 用湿式除尘器处理憎水性粉尘，除尘效率不高。如果在水中加入某些湿润剂（如皂角素、平夕加等），可减少固液之间的表面张力，提高粉尘的湿润性，从而达 到提高除尘效率的目的。粉尘粘附性粉尘之间或粉尘与固体表面（如器壁、管壁等）之间的粘附性质称为粉尘粘附性。 粉尘相互间的凝并与粉尘在固体表面上的堆积都与粉尘的粘附性相关，前者会使尘粒增大，在各种除尘器中都有助于粉尘的捕集； 后者易使粉尘设备或管道发生 故障和堵塞。粉尘的含水率、形状、分散度等

13、对它的粘附性均有影响。粉尘磨擦性 粉尘在流动过程中对器壁 （或管壁 ）的磨损程度称为粉尘磨擦性。 硬度高、密度大， 带有棱角的粉尘磨损性大。 粉尘的磨损性与气流速度的 2 一 3 次方成正比。 在除 尘技术中， 为了减轻粉尘的磨损， 需要适当地选取除尘管道中的流速和壁厚。 对 磨损性大的粉尘， 最好在易于磨损的部位， 如管道的弯头、 旋风除尘器的内壁等 处采用耐磨材料作内衬。 内衬除采用一般的耐磨涂料外， 还可以采用铸石、 铸铁 等材料。粉尘爆炸性在一定的浓度和温度 （或火焰、火花、放电、碰撞、磨擦等作用 ）下会发生爆炸的 粉尘称为爆炸危险性粉尘。爆炸危险性粉尘 （如泥煤、松香、铝粉、亚麻等

14、）在空 气中的浓度只有在达到某一范围内才会发生爆炸， 这个爆炸范围的最低浓度叫做 爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空 气的湿度越小， 爆炸危险性越大。 对于有爆炸危险的粉尘， 在进行通风除尘系统 设计时必须给予充分注意， 采取必要的防爆措施。 例如，对使用袋式除尘器的通 风除尘系统可采取控制除尘器入口含尘浓度，在系统中加入隋性气体（仅用于爆炸危险性很大的粉尘 ）或不燃性粉料，在袋式除尘器前设置预除尘器和冷却管， 消除滤袋静电等措施来防止粉尘爆炸。防爆门 （膜）虽然不能防止爆炸，但可控制 爆炸范围和减少爆炸次数， 在万一发生爆炸时能及时地泄压， 可防止或减轻设

15、备 的破坏，降低事故造成的损失。PTA粉尘与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限.L L粉尘荷电性粉尘在其生产和运动过程中，由于相互碰撞、磨擦、放射线照射、电晕放电及接 触带电体等原因而带有一定电荷的性质， 称为粉尘荷电性。粉尘荷电后其某些物 理性质会发生变化，如凝聚性、附着性及其在气体中的稳定性等， 同时对人体的 危害也将增强。粉尘的荷电量随温度的升高、比表面积的加大及含水率的减小而 增大。此外，荷电量还与粉尘的化学成份等有关。 电除尘器就是利用粉尘能荷电 的特性进行工作的。粉尘比电阻面积为Icm2、厚度为ICm的粉尘层所具有的电阻值称为粉尘比电阻。其单位为 CmO粉尘比电阻对电除尘器的工作有很大

16、影响，最有利的电捕集范围为104 一 5× 101° cmo当粉尘比电阻不利于电除尘器捞尘时，需要采取措施来调 节粉尘比电阻值，使其处于适合于电捕集的范围。在工业中经常遇到高于5× 1010 Cm的所谓高比电阻粉尘，为了扩大电除尘器的使用范围，可采取喷雾增 湿、调节烟气温度和在烟气中加入导电添加剂 （如三氧化硫、氨）等措施来降低粉 尘比电阻。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘 粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。粉尘凝并阻微细尘粒通过不同的途径互相接触而结合成较大的颗粒称为尘粒凝并。 尘粒凝并 也称尘粒凝聚，在除尘技术中具有重要意义。因为凝并可使微细尘粒增大，使之 易于被除尘器捕集，同时可以大大节省能量。电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃煤或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这 是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过 电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用， 使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟 尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的煤粉的几项特性：a