粉体工程作业答案

1、8第一章粉体基本性质粉体是细小颗粒状物料的集合体。粉体物料是由无数颗粒构成的，颗粒是粉体物 昼的最小单元。1- 2工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体 o13颗粒的大小、分布、结构、形态和表而形态等因素,是粉体其他性能的基础。1- 4构成粉体颗粒的大小，一般在几个纳米到几十亳米区间。1- 5如果构成粉体的所有颗粒，英大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体。 大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体。 粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒匱和粒度分布 O16 “目"是一个长度单位,代表在1平方英寸上的

2、标准试验筛网上筛孔数量。1- 7 粒度是颗粒在空间范用所占大小的线性尺度。粒度越小，颗粒越细o所谓粒径，即 表示颗粒大小的一因次尺寸。1- 8以颗粒的长度1、宽度b、高度h左义的粒度平均值称为三轴平均径,适用于必须强调 长形颗粒存在的情况。為沿一左方向与颗粒投影轮屎两端相切的两平行线间的距离。称为弗雷特直径。沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度，称为马丁直径O1- 10与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当虽径:与颗粒等表面的球的直径称为趣碰 积球当虽:径:与颗粒投影而积相等的圆的直径称为投影圆当量径(亦称heywood径OIdI若以Q表示颗粒的平而或立体的参数，d为粒径，则形状系数泄义为 /

3、:若以S表示颗粒的表而积,d为粒径，则颗粒的表面积形状系数形状系数s定义为 对于球形颗粒，s=:对于立方体颗粒，s= 6 O若以V表示颗粒的体积，d为粒径,F£则颗粒的体积形状系数5建义为V= /对于球形颗粒，X E :对于立方体颗粒，5= 1 o1- 12比表而积形状系数左义为表而积形状系数 与体积形状系数之比，用符号sv表 示：SV=JV ,对于球形颗粒和立方体颗粒，SV= 6 O与颗粒等体积的球的表而积与颗粒的实际表面积之比称为Carman形状系数。用符号c 表不Q1-13容积密度PB =(l-)pP 式中P 颗粒密度; 空隙率 。1-14 指空隙体积占粉体填充体积的比率=l-

4、=l-(pB/PP)式中 填充率1- 15 GaUdin-SChUhlnann（高登-舒兹曼）方程U（DP）=I00（DpDpnax）q式中，U（Dp）为累汁筛下百分数（） ,Dpmax为 最大粒径，q为FullCr指数 q=l2 时为 疏填充,q=l3时 最密填充O1- 16潮湿物料由于颗粒表而吸附水,颗粒间形成所谓液桥力，而导致粒间附着力的增大， 形成团粒。由于团粒尺寸较一次粒子大，同时，团粒内部保持松散的结构，致使整个物料 堆 积率下降O1-17 一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而 壇產，表而粗糙度越高的颗粒，空隙率 M 亘：粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率越大,当粒度超过某一泄值

5、时，粒度大小 对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。1-18对粗颗粒,较髙的填充速度会导致物料有较小的松散密度的松散密度,但对于如而粉 那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。1-19单颗粒粒径表示方法有球当量径和圆当量径。写出下列三轴平均径的计算式：3+b + h1 1 T+ 1 三轴平均径3.三轴调和平均径1 b h三轴几何平均径YbhO1-20.统计平均的测宦方法有费雷特径,马丁直径o1-21粒度分布的表示方式有粒度的频率分布和粒度的累积分布;粒度分布的表达形式有 粒度表格粒度列表法和 粒度图解法O1-22.描述和阐明颗粒形状及特征的参数有 形状系数,形状指数,球形度

6、。1-23.粒度分布是表示粉体中不同粒度区间的颗粒含量的情况，在直角坐标系中粒度分布 曲线分为频率分布曲线和累积分布曲线。1-24配位数k（n）指与观察颗粒接触的颗粒个数。1-31“目“是一个长度单位，目数越髙长度越小。（错 ）1-32 Carman形状系数c值越大,意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是说颗粒 形状越不规则。（错 ）1-33 般颗粒的CarInan形状系数（A ）A 1; B 1; C =11-34实用球形度Wv=dodpo,式中（B ）A. do为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo一颗粒的表而而积。B. do为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo一与颗粒投影而最小外接圆

7、直径。C. do为与颗粒等体积的球的表面而积;：dpo颗粒的表面面积。D. do为与颗粒等体积的球的表而而积;：dp 与颗粒投影而最小外接圆直径。1-35.RRB粒度分布方程中的n是 （C）。A、功指数 B、旋涡指数C、均匀性指数D、时间指数1-36.粉磨产品的颗粒分布有一左的规律性,可用RRB公式表示R=IOOeXP-（DpDe）njt中DC 为： （B） oA.均匀系数B.特征粒径C.平均粒径1-37.粉磨产品的比表而积可用S=（36.8×104）（ DP npp）计算，式中n表示（C ）A.均匀性系数B.特征粒径C.比例系数1-3&部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫

8、做（D）。A、特征粒径 B、中位径 C、切割粒径D、临界粒径1-39.某粉状物料的真密度为2OOOKgm3,当该粉料以空隙率=0.4的状态堆积时，其容积密 度 PV= （ B ）公式 PB = VB（IY）PP/Vb。A、800B、1200C、3333.3D、50001-40.休止角是粉体自然堆积时的自由表而在静态状态下与水平面所形成的（C）OA、角度B、最小角度C、最大角度1-41简要分析影响颗粒床层空隙率的主要因素答：（1）壁效应。当颗粒填充容器时，在容器壁附近形成特殊的排列结构，这就称为壁效应。 容器直径和球径之比超过50时，空隙率几乎成为常数，即37.5%O （2）局部填充结构。 r=

9、g（r）dr4r2dr=g（r）4rr2 （3）物料的含水量。（4）颗粒形状。一般地说，空隙率随颗粒圆 形度的降低而增髙，在松散堆积时，有棱角的颗粒空隙率较大，与紧密堆积时正相反。表面 粗糙度越高的颗粒，空隙率越大。（5）粒度大小。对颗粒群而言，粒度越小，由于粒间的团 聚作用，空隙率越大。当粒度超过某一立值时，粒度大小对颗粒体堆积率的彫响已不复存在, 此值为临界值。通常在细粒体系中，粒径大于或小于临界粒径的物料，对颗粒的行为都有举 足轻重的作用。（6）物料堆积的填充速度。对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有较小的 松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。1-4

10、2简述内摩擦角的测定方法答：这三个圆称为极限破坏圆，这些圆的共切线称为该粉体的破坏包络线，。这条破坏包络 线与 <> 轴的夹角i即为该粉体的内摩擦角。内摩擦角是粉体在外力作用下达到规左的密实 状态，在此状态下受强制剪切时所形成的角1-43试分析物料经粉碎细化后，具有较髙活性的机理 答：（1）随着颗粒的减小，固体微粉的分散度增大，成为具有开放性空隙和结构的状态，比 表面积AA增大，水化反应而积增加，同时，表而自由G=rA （r为熟料颗粒表面自 由能）增加，其活性提高。（2）粉碎过程中，颗粒在机械力的作用，随着颗粒的减小，产生机械力化学效应。主要表 现在：第一，规整的晶面在颗粒体系总表

11、面上所占的比例减小，键力不饱和的质点数增多， 在棱边、尖角处不饱和程度髙的质点数亦增多，从而大大提髙了物料的活性。第二，表面层 发生晶格畸变，如熟料颗粒的细化，当粒度在920 Pm时，将从脆性破坏转变成塑性变形, 塑性变形的实质是位错的增值和移动，颗粒在位错中贮存能量，增强了活性。第三，通过反 复的破碎，随着粒子的不断微细化，表而结构的有序程度则受到越来越强烈的扰乱，并不断 向颗粒内部扩展，最终表而结构趋于无定形化，在粉磨至无左形化的过程中，内部贮存大量 的能量，因而表而层位能更高，表而活性更强。经机械粉碎后形成的微细颗粒表而的性质大 大不同于粗颗粒，在持续的粉碎中，颗粒表而的活性点不断增多，

12、处于亚稳高能活性状态。 它们在增强表面活性方面有着重要作用，粒度越小越突出。1-44简要分析影响粉粒体颗粒床层的凝聚力的因素及英影响方向答：（1）颗粒粒度：单颗粒粒度与凝聚力的关系如图3.5所示。随着粒径的减小凝聚力增大。 （2）颗粒床层空隙率£：随着£的增大，凝聚力减小。如图3.6所示。由实验得知，对微细颗 粒这种关系更明显。（3）空气中湿含量：图3.7是在25°C, 个大气压下测定的单颗粒的凝 聚力的实验数据。在实验测定的粒度范囤内，湿含量与凝聚力在一立范用内成正变关系。即 随着相对湿度的提高，凝聚力也随之增长。（4）存放时间：通常存放在空气或英它气体中颗 粒

13、随着时间的延长，凝聚力有所增加，可能是由于颗粒吸收空气中水分的原因。1-45简述预防粉尘爆炸的措施及机理答：粉尘爆炸必须具备三个条件：尘云、空气、着火源，若缺少了英中任一条件，就不能发 生爆炸。-：防止可爆炸粉尘云形成。a控制粉尘浓度控制粉尘浓度非爆炸范围内，也就是使粉 尘浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限。b生产过程的惰化处理它是避免形成可爆煤粉气混合 物的有效方法。二：限制氧气量 三、排除着火源第二章颗粒流体力学2- 1颗粒两相流动系统中，颗粒是W相。22颗粒两相流动系统中,系统中至少存在着一种力场，由于固体颗粒与液体介质的运动 惯性不同，因而颗粒与液体介质存在着运动速度的差异相对速度O2-

14、3由于流场中压力和速度梯度的存在、颗粒形状不规则、颗粒之间及颗粒与器壁问的相碰 撞等原因，会导致颗粒的 o ,从而产生_Iti 效应-込颗粒两相流动系统中系统中除了颗粒与流体的运动外，往往还存在着能量与质疑 的传递以及同时进行着的化学反应过程：2-5颗粒两相流动系统中颗粒的粒径范围为10-5IoCm颗粒在静流体内自由沉降时，不仅受到重力而且还受到浮力的作用。2- 7.颗粒在流体中相对运动时的流动状态：层流状态、过渡状态和湍流区状态。它们 各自对应的 ReP 范围分别是 10 4 <Rep <1,1 <Rep <500. 5< ReP <2xl O5 。迅流体

15、透过颗粒床层的两相流动的典型情况可分为固定床、流化床和连续流态化 ， 这种分类是依据过程中流体速度、颗粒性质及状态、料层高度和空隙率来分类的。2- 9.颗粒在静止流体中的沉降起初为迦!速阶段，而后为虫速。通常讲的沉降速度为Q 速运动速度。2- 10颗粒受重力作用在垂直方向上流动的流体中作匀速运动时，英颗粒的相对运动速度 UP=UO-Uf ,当瓦时，颗粒向下沉降(UO颗粒速度，Uf流体速度)A.U0=UfB.UO >UfC. UO<Uf2J1.试用公式比较颗粒真密度、容积密度、颗粒相密度间的区别与联系答：真密度P = mv,表示单位体积物的质量。是组成颗粒的物质特有的，与颗粒大小、填

16、充 无关。容积密度PB指单位填充体积的粉体质:,亦称视密度。PB =填充粉体的质虽：/粉体填充体 积=VB(IY)Pp/Vb ,式中VB粉体填充体积积；PP颗粒密度；空隙率。与填充 方式有关。在两相流中，既有固体颗粒，又有流体介质,单位体积的两相流中所含固体颗粒和流体介质 的质量分别称为颗粒相和介质相的密度，设在流动体系中颗粒的体积、质量和密度分别为 Vp. MP和pp.流体的体积、质量和密度分别为Vf、IVIf和pf,两相流的总体积、总质量和 密度分别Vnu Mm和Pm分别以PPJ和两表示之。MrMIPM = P Po=rmm2- 16实际颗粒沉降与球形颗粒的自由沉降有何不同，齐需用哪些公式

17、修正？答:实际颗粒沉降时，各个颗粒不但会受到其它颗粒宜接摩擦，碰撞的影响，而且还受到其它颗粒通过流体而产生的间接影响，这种沉降称为干扰沉降,修正空隙率： n-指数，其值在57.6之间，平均值6。颗粒在有限容器内沉降时，还需考虑容器器壁对颗粒沉降的阻滞作用，考虑到壁效应，沉降f =l-（-L）"速度可乘以壁效应因子几加以修正。3 D式中dp颗粒直径。D容器直径。 n指数，层流时，n=2-25;湍流时，n=1.5.显然，当颗粒粒径小于容器直径的1/5,则误 差不大于10%,往往可以不加修正。2- 12.在固定床操作中，流体通过颗粒层时的压强降受哪些因素影响？流体的速度受哪些限 制？答:流

18、体通过固徒床的压降AP与流体及床层的参数有关：（1）流体方而：流体的密度 P：流体的粘度“；流体的流速：（2）床层方而：床层直径D ；颗粒直径dp：床层的有效空 隙率£：颗粒形状系数屮：床层高度L ：颗粒表面粗糙度= ZlP 石丁流体通过颗粒床层的流速和孔道的尺寸通常都很小，故雷诺准数较低，流动情况属于层流状 态，床层流速与压强降之间成直线关系。受孔道的摩擦系数,孔道的摩擦系数，床层孔道的 当量直径,流体密度限制.d2 N）f K L'=(O,2- 13,分选操作和分级操作各应选何种密度的流体？试用相应公式说明。（I） MO-J 云由式（1）当PI时，UoT故分级操作则要减小

19、密度的影响，宜用密度较轻的悬浮介质进行离 析。故等降系数:如（2）式所示，当p PPa时，等降系数kT，即密度较轻的颗粒均不能与较重 颗粒有着同一沉降速度，这样就能使较大粒度范用内的颗粒都能按密度的不同进行分选。2- 15,从旋风器中排出的废气进入风速为4.5nmin的大气中，废气中还含有粒度为2 IOOPIlII的剩余飞灰。如果旋风器位于高出地而40m的髙度上，访计算由该处飞灰顺风而下, 没有飞灰沉降的最小距离是多少？。紊流作用忽略不计，飞灰的密度为2900kgm3o气体粘 度 =1.85×10-5.= UPP - P Z =22 X 10-12 ×(2900-1.29)

20、 × 9.8/( 18 × 1.85 × 10-5)= 3.412 × 10s解：假怎按斯托克斯公式沉降18/复核：R=CIylP =2× 10-6×3.412× 10-4× 1.29(1.85×10-5)=4.38× 10-5<2, Ptz=huz=40(3.412×10-4)= 1.172×105sSX=Ilf* tz=4.5× 1.17260=8.79× 103m第三章粉体分级31分级效率左义为 分级操作后获得的某种粒度的质量 与 分级操作后获

21、得的某种粒 度的质量之比。3- 2牛额分级效率泄义为合格成分的收集率一不合格成分的残留率。3- 3循环负荷是指选粉机回料量T与成品量G 之比。HL在磨机粉磨能力与选粉机的选粉能力基本平衡的条件下，在一宦范用内适当提髙循环 负荷 可使磨内物料流速加快,增大细磨仓的物料粒度，减少 衬垫作用 和过粉碎现彖, 进一步强化了磨机的粉磨能力，使整套粉磨系统的生产能力提髙。但是若循环负荷 过大，会使磨内物料的流速过快，因而粉磨介质来不及充分对物料作用 反而会使水泥颗粒组成过于均匀，致使产品强度 下降。当循环负荷太大 时,选粉效 率会降低过务，甚至会使磨内料层过厚。出现球料比 过小 的现象,粉磨效率就会 下

22、降。结果使谢;机产量增长不多，而电耗由于循环负荷增长而增加，在经济上不合算。3- 5对于同一台选粉机来说，选粉效率随着循环负荷的增加而降低。3- 6分级精度。左义为 部分分级效率为75%和 和25%的分级粒径的比值 的比值。3- 7判断分级设备的分级效果需从分级效率、分级粒径、分级精度几个方面综合判 断。譬如，当刖、K相同时，d$u 越小 ，分级效果越好；当刖、d5o相同时，K值越小， 即部分分级效率曲线越 越陡峭，分级效果 越好-如果分级产品按粒度分为二级以 上，则在考察牛顿分级效率的同时，还应分别考察各级别的分级效率。38固体颗粒物料的筛分过程，可以看作两个阶段组成：(1) 筛下级别的颗粒

23、通过过筛上级别颗粒所组成的物料层到达筛而上：(2) 筛下级别的颗粒透过筛孔而分离。要使这两个阶段能够实现，物料与筛面必须有适 当的运动特性,一方面使筛而上的物料呈松散状态状态,有利于运动中的物料层产生 析离(按粒度分层)，最大的颗粒颗粒处在最上层, 最小的颗粒颗粒位于筛而上,进 而透过筛孔：另一方而使堵在筛孔上的颗粒 脱离 筛而,进入物料层上部，让岀细粒透过 的通道。3- 9假设筛孔为金属丝组成的方形孔，筛孔每边净长为D,筛丝的直径为b。筛分物料的粒 子设为球形，直径为d。则球粒通过筛孔的槪率为：p=(D-d)-(D+b)23- 10旋风式选粉机、O-SEPA选粉机构造及工作原理，粉机机理有何

24、不同？分级界限尺寸 与哪些因素有关?粉体在O-SEPA选粉机内部有几次分级的机会？答：离心式选粉机由外壳和内壳套装而成。内部依靠大风叶旋转产生的循环气流，形成一道 旋转的栅栏,使较粗的颗粒下沉。离心式选粉机的大风叶由于同含尘气流相接触使磨损较大, 风叶间隙较大使空气效率较差，依靠重力很难完全沉降，循环气流返回选粉区时总会带有部 分细粉，降低选粉效率。旋风式选粉机由离心式选粉机改进，设计了一种外部循环气流。取消大风叶，采取专用风机 外部鼓风：取消内外壳间的细粉沉降区，采取专用旋风分离器外部回收细粉的形式。O-SePa选粉机在分级原理上，与前两代选粉机相比有较大的改进，英分级气流仅在水平而 内旋转，而且气流平稳。物料在经过撒料盘和缓冲板充分分散之后垂直下落，从上而下通过 整个分级区，可受到多次分级的作用。d _ 3"RCtg：由公式P 4(pl, -P) 可知，分级界限尺寸(即分离最小粒径)与选粉机的直径、气流速 度和叶片的导向角度有关。分离最小粒径随设备直径和风速的增大而增大，随叶片角度的增 大而变小。两次。物料从进料口喂入，经撒料盘离心撒开，在缓