粉体力学总复习

1、 粉体的种类粉体的种类 粉体的性质粉体的性质1. 什么是粉体？什么是粉体？2. 粉体的性质粉体的性质 粉体与颗粒粉体与颗粒 粉体的状态粉体的状态 Fine Particle颗颗 粒粒 Powder Bulk Solids粉粉 体体散散 体体 问题的出发点不同问题的出发点不同从个体颗粒出发从个体颗粒出发颗粒学；颗粒学；从集合体和工程的观点出发从集合体和工程的观点出发粉体科学粉体科学自然界中物质的自然界中物质的存在形态存在形态粉体的状态粉体的状态粉体的特点：粉体的特点：、具有固体的抗变形能力；具有固体的抗变形能力； 、具有与液体相类似的流动性；具有与液体相类似的流动性； 3 3、粉体不是连续体，受

2、压后体积缩小类似气体性质。、粉体不是连续体，受压后体积缩小类似气体性质。 会飘扬的会飘扬的“固体固体”会流动的会流动的“固体固体”会分层的会分层的“固体固体”固体？似是而非固体？似是而非摩擦力变出的魔术摩擦力变出的魔术横向分散力的本领横向分散力的本领粉粉 体体 的的 种种 类类按按 成成 因因 分分 类类 自然粒体自然粒体 工业粉尘工业粉尘 人工粒体人工粒体按粒度大小分类按粒度大小分类 粗粒粗粒 细粒细粒 超细粒超细粒制备方法制备方法优优 点点缺缺 点点机械粉碎法成本低、颗粒团聚现象少、应用广泛纯度低、均匀性差、几何尺寸大化学制备法溶液法纯度高、化学均匀性好、几何尺寸较小、组分可控性好成本高、

3、容易团聚、不宜生产非氧化物粉体气相法纯度高、几何尺寸较小、团聚较轻、适合生产非氧化物粉体成本高、不宜生产多组元粉体盐分解法使用溶液法技术、设备简单容易团聚粉体的性质 粉体粉体物化性质物化性质力学性质力学性质电、磁、光、声、热电、磁、光、声、热吸附、湿润吸附、湿润溶解溶解燃烧燃烧比表面积大：单位质量的粉体具有很大的表面积，比表面积大：单位质量的粉体具有很大的表面积，因而具有较高的化学活性。因而具有较高的化学活性。流动性好：便于输送、储存、混合、成型等单元操流动性好：便于输送、储存、混合、成型等单元操作作可塑性能好：没有固定的外形。可塑性能好：没有固定的外形。 （ ） 如何描述粉体颗粒的大小 粉体

4、的粒子学特性包括粉体的粒子学特性包括粉粉体粒径、粒径分布、粒子体粒径、粒径分布、粒子形状、密度、流动性、堆形状、密度、流动性、堆积密度、比表面积积密度、比表面积等。等。单个颗粒的大小单个颗粒的大小 颗粒的大小是颗粒最基本的几何参数。颗粒的大小是颗粒最基本的几何参数。 在表示颗粒大小时还常常使用在表示颗粒大小时还常常使用“粒度粒度”这一术语。这一术语。它通常是指颗粒大小、粗细的程度。它通常是指颗粒大小、粗细的程度。“粒径粒径”具有具有长长度的量纲，而度的量纲，而“粒度粒度”则是用其他的单位，如泰勒则是用其他的单位，如泰勒筛筛的的“目目”。 不过，实际运用时对二者不加区别，不过，实际运用时对二者不

5、加区别，只只是习惯上用是习惯上用“粒径粒径”表示大小，用表示大小，用“粒度粒度”表示颗表示颗粒大粒大小的分布。小的分布。 球形、正方形一个尺寸描述球形、正方形一个尺寸描述 不规则形状测定某些不规则形状测定某些与大小有关的性质与大小有关的性质 规则形状用代表性尺寸规则形状用代表性尺寸 （多个）（多个）人为规定了一人为规定了一些所谓尺寸的些所谓尺寸的表征方法表征方法l 尺寸分布的概念尺寸分布的概念原因：原因：粉体是有不连续的微粒组成，属于多分散系统。因此粉体粉体是有不连续的微粒组成，属于多分散系统。因此粉体颗粒的粒径不是单一的，通常会在一定范围内连续取值。即颗粒颗粒的粒径不是单一的，通常会在一定范

6、围内连续取值。即颗粒的大小服从统计学规律。的大小服从统计学规律。 粉体的力学性能，不仅与其平均粒径粉体的力学性能，不仅与其平均粒径的大小有关，还与各种粒径的颗粒在粉体中所占的比例有关。为的大小有关，还与各种粒径的颗粒在粉体中所占的比例有关。为了表示粉体中颗粒大小组成情况，必须要用粒度分布的概念。了表示粉体中颗粒大小组成情况，必须要用粒度分布的概念。定义及意义：定义及意义：描述粒径分布的状态。通常是指某一粒径的颗粒在描述粒径分布的状态。通常是指某一粒径的颗粒在整个整个 粉体中所占的比例。有了粒度分布的数据，就不难求出这种粉体中所占的比例。有了粒度分布的数据，就不难求出这种粉体的某些特征值，如平均

7、粒径等从而可以对成品粒度进行评粉体的某些特征值，如平均粒径等从而可以对成品粒度进行评价。价。l 尺寸分布的基准尺寸分布的基准 1 1作为分散系统的粉体，其颗粒的大小服从统计学规律。单个作为分散系统的粉体，其颗粒的大小服从统计学规律。单个颗粒的粒径是在某一范围内随机取值，对整个粉体，可以用采样颗粒的粒径是在某一范围内随机取值，对整个粉体，可以用采样分析的方法来测量粒度分布。（频率分布与累积分布）分析的方法来测量粒度分布。（频率分布与累积分布） 2 2尺寸分布可以取个数、长度、面积、体积（或质量）等尺寸分布可以取个数、长度、面积、体积（或质量）等4 4个个参数中的一个作为基准。粒度分布的基准取决于

8、粒度分布的测定方法。参数中的一个作为基准。粒度分布的基准取决于粒度分布的测定方法。如用显微镜法测定粒径分布时常用个数基准；用沉降法时用质量基准。如用显微镜法测定粒径分布时常用个数基准；用沉降法时用质量基准。l 难点：难点： 粒径的定义有多种，对于同一种粉体物料，选用不同的粒径粒径的定义有多种，对于同一种粉体物料，选用不同的粒径就会得到不同的粒径分布。粉体的粒径分布通常用实测的方法获得。就会得到不同的粒径分布。粉体的粒径分布通常用实测的方法获得。处理方式也是多种多样的，如整理成表格、绘成曲线、归纳相应的函处理方式也是多种多样的，如整理成表格、绘成曲线、归纳相应的函数形式。数形式。 运用尺寸分布的

9、概念时，应当明确是什么分布、什么基准，运用尺寸分布的概念时，应当明确是什么分布、什么基准，用的什么粒径。用的什么粒径。 颗粒的尺寸分布颗粒的尺寸分布测量测量/描述方法：将连续的粒度分布范围分成多个描述方法：将连续的粒度分布范围分成多个离散的粒级离散的粒级 ，测出各粒级中颗粒的个数或质量，测出各粒级中颗粒的个数或质量百分数。百分数。 显微镜法显微镜法 计数器法计数器法 筛分析法筛分析法 沉降法沉降法 数学函数法数学函数法个数分布数据个数分布数据质量分布数据质量分布数据概率理论或近似函数的经验法寻概率理论或近似函数的经验法寻求数学函数，以描述粒度分布求数学函数，以描述粒度分布D频率（频数）分布曲线

10、与累积分布曲线频率（频数）分布曲线与累积分布曲线表征尺寸分布的特征参数表征尺寸分布的特征参数中位粒径中位粒径D D5050 粉体物料的样品中，把样品的个数粉体物料的样品中，把样品的个数（或质量）（或质量） 分成分成相等两部分的颗粒粒径。相等两部分的颗粒粒径。%50)()(5050DRDD最频粒径最频粒径D Dmodmod 频率分布坐标图中，纵坐标最大值对应的粒径。即在频率分布坐标图中，纵坐标最大值对应的粒径。即在颗粒群中个数或质量出现概率最大的颗粒粒径。颗粒群中个数或质量出现概率最大的颗粒粒径。若若f(Df(Dp p) )已知，令已知，令f(Dp)f(Dp)的一阶导数为零，可求出的一阶导数为零

11、，可求出D Dmodmod。若若D(Dp)D(Dp)或或 R(Dp)R(Dp)已知，其二阶导数为零，可求出已知，其二阶导数为零，可求出D Dmodmod。标准偏差标准偏差 分布的标准偏差，即粒径分布的标准偏差，即粒径D Di i对平均粒径的二次矩的平方根。对平均粒径的二次矩的平方根。 它反映分布对它反映分布对D D平平的分散程度。分布函数中的两个参数的分散程度。分布函数中的两个参数D D平平和和 完完全决定了粒度分布。全决定了粒度分布。niiiDDf12)(平16505084DDDD （一）粉体密度的概念（一）粉体密度的概念 粉体的密度系指单位体积粉体的质量。粉体的密度系指单位体积粉体的质量。

12、 由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙，由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙，粉体的体积具有不同的含义。粉体的体积具有不同的含义。 粉体的密度根据所指的体积不同分为粉体的密度根据所指的体积不同分为真密度、表观密度、松密度真密度、表观密度、松密度三种。三种。概述概述 由于颗粒的形状多为不规则体，因此用一个数由于颗粒的形状多为不规则体，因此用一个数值去描述一个三维几何体的大小是不可能的。值去描述一个三维几何体的大小是不可能的。 对于一个形状极其复杂的颗粒来说，用一个对于一个形状极其复杂的颗粒来说，用一个数值去直接描述它们的大小就更不可能了。那数值去直接描述它们的大小就更不可能了。那么，怎样仅用一个数值

13、描述一个颗粒的大小？么，怎样仅用一个数值描述一个颗粒的大小？这是粒度测试的基本问题。这是粒度测试的基本问题。 取样方法取样方法测试方法的种类测试方法的种类 筛分法筛分法( (sieving method) 显微镜法显微镜法( (microscopic method) 库尔特计数法（库尔特计数法（coulter counter method） 沉降法沉降法（sedimentation method） 空气透过法空气透过法 气体吸附法气体吸附法课外课外: 粒度分布的测试粒度分布的测试粒度分布的测试粒度分布的测试形状系数形状系数粒径相同的颗粒，形状不相同，其表面积、体积也相同，粒径相同的颗粒，形状不

14、相同，其表面积、体积也相同，因此，颗粒的表面积、体积与其粒径之间的数量关系，在因此，颗粒的表面积、体积与其粒径之间的数量关系，在一定的程度上可以反映颗粒的形状。另外，颗粒的表面积一定的程度上可以反映颗粒的形状。另外，颗粒的表面积、体积是与某一特征尺寸（粒径）的平方、立方成正比的、体积是与某一特征尺寸（粒径）的平方、立方成正比的，这个比例系数就可定义为颗粒的形状系数。，这个比例系数就可定义为颗粒的形状系数。注意：注意：粒径的定义和粒径的测量方法粒径的定义和粒径的测量方法单个颗粒的形状系数与整个颗粒群的形状系数的区别。单个颗粒的形状系数与整个颗粒群的形状系数的区别。 形状系数为一个修正系数，用来衡

15、量实际颗粒与球形颗形状系数为一个修正系数，用来衡量实际颗粒与球形颗粒不一致的程度。粒不一致的程度。形状指数形状指数利用颗粒本身的各种粒径以及表面积等数据进行各种无因利用颗粒本身的各种粒径以及表面积等数据进行各种无因次的组合，或与球形颗粒进行比较而定义的表示颗粒形状次的组合，或与球形颗粒进行比较而定义的表示颗粒形状的各种指标称为形状指数，其本身并不具有特定的物理意的各种指标称为形状指数，其本身并不具有特定的物理意义。根据不同的使用目的，可选择相应的形状指数来表示义。根据不同的使用目的，可选择相应的形状指数来表示颗粒的形状。常用的形状指数有：颗粒的形状。常用的形状指数有： 颗粒形状颗粒形状s sv

16、 v球形球形l=b=h=dl=b=h=d/6/66 6圆锥形圆锥形l=b=h=dl=b=h=d0.810.81/12/129.79.7立方体立方体l=b=hl=b=h6 61 16 6圆板形圆板形l=bl=b，h=dh=dl=bl=b，h=0.5dh=0.5dl=bl=b，h=0.2dh=0.2d3/23/27/107/10/4/4/8/8/40/406 68 81414方柱形及方板形方柱形及方板形l=bl=bh=bh=bh=0.5bh=0.5bh=0.2bh=0.2b6 64 42.82.81 10.50.50.20.26 68 81414自由沉降与沉降速度（Free settling an

17、d settling velocity） 颗粒-流体体系一定，ut一定，与之对应的Rep 也一定。根据对应的 Rep，可得到不同Rep范围内 ut 的计算式： (1) Rep2，层流区(斯托克斯公式) (2) 2Rep500，过渡区(阿仑公式) (3) 500Rep1105，湍流区(牛顿公式)因Rep中包含 ut，故需通过假设检验法确定计算公式。 灵活运用上述原理还可以根据颗粒在流体中沉降速度的实验数据关联出颗粒的粒度 dp 或密度 p。 218pptgdu0.60.27ppptgdReu1.74pptgdu沉降分离满足的基本条件为沉降分离满足的基本条件为 T T T Tt 或或 tuhul降

18、尘室的生产能力为降尘室的生产能力为 tsbluV 理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积bl及颗粒及颗粒的沉降速度的沉降速度ut有关，而与降尘室高度有关，而与降尘室高度h无关。故降尘室应无关。故降尘室应设计成扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成设计成扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室。多层降尘室。1nHh)(1bluVntS隔板间距：取整多层降尘室生产能力：多层降尘室生产能力： V VS S(n+1)u(n+1)ut tlblb2、说明、说明 沉降速度ut应按需要分离下来的最小颗粒计算； 气流速度u不应太高，以免干扰颗粒的沉降或把已经沉

19、降下来的颗粒重新卷起。为此，应保证气体流动的雷诺准数处于滞流范围之内； 降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常仅适用于分离直径大于50m的颗粒，用于过程的预除尘。 多层降尘室虽能分离细小的颗粒，并节省地面，但出灰麻烦。 降尘室的计算降尘室的计算 设计型设计型操作型操作型已知气体处理量和除尘要求，求降已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的大小尘室的大小 用已知尺寸的降尘室处理一定量含用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径除去直径dp的尘粒时所能处理的气的尘粒时所

20、能处理的气体流量。体流量。 固体颗粒容易聚集在一起，尤其是细颗粒固体颗粒容易聚集在一起，尤其是细颗粒 颗粒之间存在附着力颗粒之间存在附着力 粉体的摩擦特性、流动性、分散性、可压缩性等粉体的摩擦特性、流动性、分散性、可压缩性等 分子间的范德华力分子间的范德华力 颗粒间的范德华力颗粒间的范德华力 附着水分的毛细管力附着水分的毛细管力 颗粒间的静电力颗粒间的静电力 磁性力磁性力 颗粒表面不平引起的机械咬合力颗粒表面不平引起的机械咬合力摆动状态链索状态毛细管状态浸渍状态图图 颗粒间液相状态颗粒间液相状态颗粒间液相状态颗粒间液相状态 颗粒接触点上存颗粒接触点上存 在透镜状或环状在透镜状或环状 的液相，液

21、相互的液相，液相互 不连续不连续 随着液体量增多，环随着液体量增多，环 张大，颗粒空隙中的张大，颗粒空隙中的 液相相互连结成网状，液相相互连结成网状， 空气分布其中空气分布其中 颗粒群浸在颗粒群浸在 液体中，存液体中，存 在自由液面在自由液面 颗粒间的所有空隙被颗粒间的所有空隙被 液体充满，仅在粉体液体充满，仅在粉体 层表面存在气液界面层表面存在气液界面空气中颗粒团聚的主要原因是什么？什么空气中颗粒团聚的主要原因是什么？什么作用力起主要作用？非常干燥条件下又是作用力起主要作用？非常干燥条件下又是什么作用力其主要作用？什么作用力其主要作用？颗粒在空气中和液体中分散的主要途径有颗粒在空气中和液体中

22、分散的主要途径有哪些？哪些？粉体的摩擦性粉体的摩擦性 粉体流动（颗粒从运动状态变为静止状态）粉体流动（颗粒从运动状态变为静止状态）所形成的角度，是表征粉体力学行为和流所形成的角度，是表征粉体力学行为和流动状况的重要参数。由于颗粒间的摩擦力动状况的重要参数。由于颗粒间的摩擦力和内聚力形成的角度统称为摩擦角。和内聚力形成的角度统称为摩擦角。 根据颗粒群运动状态的不同，分为根据颗粒群运动状态的不同，分为安息角安息角/休止角：休止角：安息角越小，粉体的流动性越好安息角越小，粉体的流动性越好。内摩擦角内摩擦角壁面摩擦角壁面摩擦角运动摩擦角运动摩擦角粉体的摩擦性粉体的摩擦性-内摩擦角内摩擦角 库仑定律库仑

23、定律（2-14） C粉体的摩擦系数（内摩擦系数）粉体的摩擦系数（内摩擦系数） c初抗剪强度初抗剪强度 c = 0 时，为时，为“简单库仑粉体简单库仑粉体”。Cc 剪切盒试验剪切盒试验表：剪切试验测定例表：剪切试验测定例垂直应力垂直应力 （*105Pa）0.2530.5050.7551.01剪应力剪应力 （*105Pa）0.4500.5370.6290.718 Molerus 粉体分类粉体分类Molerus 按照粉体的按照粉体的摩擦行为摩擦行为将粉体分成将粉体分成三类三类： 初抗剪强度初抗剪强度C=0的粉体为的粉体为Molerus I类粉体类粉体 初抗剪强度初抗剪强度C0，与预压缩应力无关的粉体

24、为，与预压缩应力无关的粉体为 Molerus II类粉体类粉体 初抗剪强度初抗剪强度C0，与预压缩应力有关的粉体为，与预压缩应力有关的粉体为 Molerus III类粉体类粉体 由式得：由式得：Molerus I 类粉体类粉体的开放屈服强度为的开放屈服强度为0，即，即Molerus I 类粉体不结拱；类粉体不结拱；Molerus II 类粉体类粉体的开放屈服强度为常数，与预压的开放屈服强度为常数，与预压缩应力无关；缩应力无关；Molerus III 类粉体类粉体的开放屈服强度随预压缩应力的的开放屈服强度随预压缩应力的增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增增加而增加，即拱的强度随预压缩应力

25、的增加而增加。加。粉体的流动性粉体的流动性 水泥粉体物料是水泥粉体物料是，是无限多种粒度、形，是无限多种粒度、形状和空隙的组合体，因而我们可以用状和空隙的组合体，因而我们可以用的方的方法进行分析研究。法进行分析研究。 W.JenikeW.Jenike等人提出了粉体的连等人提出了粉体的连续介质塑料模型，并发展了续介质塑料模型，并发展了的判据，的判据，创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标，创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标，并且根据散状物料流动理论导出一套能根据所测得并且根据散状物料流动理论导出一套能根据所测得这些流动性的指标设计料仓等容器的实用方法。这些流动性的指标设计料仓等容器的

26、实用方法。流动函数流动函数FF 22 FF 4410流动性流动性差，流不动差，流不动不易流动不易流动容易流动容易流动自由流自由流动动cfFF/0判据：水泥粉体的开发屈服强度水泥粉体的开发屈服强度预压缩应力预压缩应力一、粉体的应力规定一、粉体的应力规定 莫尔应力圆莫尔应力圆 粉体主要承受压缩作用，粉体主要承受压缩作用，粉体的正应力规定压应力为粉体的正应力规定压应力为正，拉应力为负；切应力是逆时针为正，顺为负。正，拉应力为负；切应力是逆时针为正，顺为负。zzzyzxyzyyyxxzxyxx 粉体内部的滑动可沿任何一个面发生，只要该面上的粉体内部的滑动可沿任何一个面发生，只要该面上的剪应力达到其抗剪

27、强度。剪应力达到其抗剪强度。用摩尔应力圆表示斜面上的应力用摩尔应力圆表示斜面上的应力 由前两式平方并相加，整理得由前两式平方并相加，整理得 2221313()()22 应力圆的画法应力圆的画法第一种画法第一种画法（1）在）在 q q轴上作出轴上作出A0( x,0), B0( y,0) （2） A0, B0的中点为圆心的中点为圆心C（3）过）过A0垂直向上取垂直向上取 xy 得得A， CA为半径为半径0 q q q qCA0B0AByx（4）以）以C 为圆心、为圆心、CA为半径为半径画圆画圆第二种画法第二种画法（1 1）坐标系内画出点坐标系内画出点 A( ( x， xy) B ( y， yx)

28、（2 2） AB与与 q q 轴的轴的 交点交点C是圆心是圆心（3 3） 以以 C 为圆心为圆心 以以AC为半径为半径 画画 圆圆 应力圆应力圆 或或 莫尔圆莫尔圆 x xy yxyOn q q q qq q A( x , xy)O q q q qCB( y , yx)x2q qnD( q q , q q 莫尔莫尔-库仑定律库仑定律 莫尔最初提出的强度理论，认为材料破坏是剪莫尔最初提出的强度理论，认为材料破坏是剪切破坏，在破坏面上切破坏，在破坏面上f f= =f f()()，由此函数关系所，由此函数关系所定的曲线，称为莫尔破坏包络线。定的曲线，称为莫尔破坏包络线。17761776年，库仑年，库

29、仑总结出粉体（土）的抗剪强度规律。总结出粉体（土）的抗剪强度规律。 库仑定律是莫尔强度理论的特库仑定律是莫尔强度理论的特例。此时莫尔破坏包线为一直例。此时莫尔破坏包线为一直线。以库仑定律表示莫尔破坏包络线。以库仑定律表示莫尔破坏包络线的理论称莫尔线的理论称莫尔库仑破坏定律。库仑破坏定律。 粉体流动和临界流动的充要条件，临界流动条件在粉体流动和临界流动的充要条件，临界流动条件在（，）坐标中是直线：）坐标中是直线：IYF 莫尔莫尔-库仑定律：粉体内任一点的莫尔应力圆在库仑定律：粉体内任一点的莫尔应力圆在IYF的下方时，粉体将处于静止状态；粉体内某一的下方时，粉体将处于静止状态；粉体内某一点的莫尔应

30、力圆与点的莫尔应力圆与IYF相切时，粉体处于临界流动相切时，粉体处于临界流动或流动状态或流动状态库仑粉体：符合库仑定律的粉体库仑粉体：符合库仑定律的粉体CC根据莫尔根据莫尔- -库仑定律，当单元体到极限平衡状态时，库仑定律，当单元体到极限平衡状态时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。整体流仓内没有死角，避免了物料的不稳定流动、沟流和溢整体流仓内没有死角，避免了物料的不稳定流动、沟流和溢流；流；能把粒度分离的物料重新混合，形成了先进先出的流动，最大能把粒度分离的物料重新混合，形成了先进先出的流动，最大限度地减少了存储期间的结块、变质或偏析问题；限度地减少了存

31、储期间的结块、变质或偏析问题； 颗粒料的密度在卸料时是常数，料位差对它没有影响，颗粒料的密度在卸料时是常数，料位差对它没有影响，可用容积式供料装置很好地控制物料；可用容积式供料装置很好地控制物料；两种流动模式的比较两种流动模式的比较 可制流量，因此任意截面上的压力可以预测且相对均匀；可制流量，因此任意截面上的压力可以预测且相对均匀；物料的密实程度和透气性能是均匀的，物料的密实程度和透气性能是均匀的，流动的边界可以预测，可用静态流动流动的边界可以预测，可用静态流动条件进行分析；条件进行分析；整体流需要增加料仓高度，增加仓壁的磨损。整体流需要增加料仓高度，增加仓壁的磨损。 质量流量公式质量流量公式

32、与流体不同：粉体的质量流量与流体不同：粉体的质量流量qm与高度与高度H与直径与直径D无关；与开口尺寸无关；与开口尺寸D0、粉体的堆积密度、粉体的堆积密度B、内、内摩擦角摩擦角i、重力加速度、重力加速度g有关有关 料仓的形状料仓的形状料仓的容量居中，使用周期以天料仓的容量居中，使用周期以天或小时计，主要用于配合几种不或小时计，主要用于配合几种不同物料或调节前后工序物料平衡同物料或调节前后工序物料平衡。 料仓设计料仓设计 设计内容设计内容料仓的形状料仓的形状结构结构尺寸尺寸仓壁仓壁压力压力料仓的卸料口径的确定料仓的卸料口径的确定对于整体流料仓对于整体流料仓, , 卸料口尺寸太小卸料口尺寸太小, ,

33、 将会形成料拱将会形成料拱( (或称架或称架桥桥) ) 。设计计算时。设计计算时, , 用一定性尺寸用一定性尺寸B B来描述卸料口的大小。来描述卸料口的大小。对于圆形卸料口对于圆形卸料口, , B B 等于卸料口直径等于卸料口直径; ; 对于方形卸料口对于方形卸料口, , B B 为对角线长度为对角线长度; ; 对于缝形卸料口对于缝形卸料口, B , B 为缝宽为缝宽( ( L L3 3 B , B , L L 为缝长）。为缝长）。1 1、有明显的临界流态化点和临、有明显的临界流态化点和临界流态化速度界流态化速度; ;2 2、流态化床层的压降为一常数、流态化床层的压降为一常数; ;3 3、有平

34、稳的流态化界面、有平稳的流态化界面; ;4 4、流态化床层的空隙率在任何流速下、流态化床层的空隙率在任何流速下, ,都具有一个代表都具有一个代表性的均匀值性的均匀值, ,不因床层内的位置而变化。不因床层内的位置而变化。理想流化床的特点理想流化床的特点:实际流化床的特点实际流化床的特点:固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。临界流态化速度临界流态化速度流态化(流化床)：颗粒在流体中悬浮或随其一起流动。强化颗粒与流体间的传热、传质与化学反应特性。ubp0LuABCDEABCDE床高logulogp bmfutumfL鼓泡床(聚式)膨胀床(散式)气泡相乳

35、化相F流态化过程床层压降及床高变化曲线 初始流态化：临界流化速度 umf 临界空隙率mf 颗粒被气流带出：带出速度 u（=ut）流化床操作范围：临界流化速度 umf 与带出速度之间起伏Slog ulog pBlog ulog pbbW Ap正常值腾涌(Slugging)：颗粒层被气泡分成几段并像活塞一样被推动上升，在顶部破裂后颗粒回落。腾涌时床层高度起伏很大，器壁被颗粒磨损加剧，引起设备震动，损伤床内构件。沟流：大量气体经过局部截面通过床层，其余部分仍为固定床而未流化(“死床”)。腾通与沟流都会使气固两相接触不充分、不均匀、流化质量不高，使传热、传质和化学反应效率下降。 大高径比床层大直径床层

36、风机料仓进料段颗粒加速段膨胀段密相稀相弯管加速区高磨损区气固分离气源颗粒进料与加速段稳定输送段气固分离装置 供料装置供料装置(各种装料漏斗、喷射注入式及叶轮旋转式供料器等各种装料漏斗、喷射注入式及叶轮旋转式供料器等)； 气流输送管道系统气流输送管道系统(包括管道、各种联接头、阀门、管道转换包括管道、各种联接头、阀门、管道转换器、弯管头等器、弯管头等)；分离装置与分选装置；分离装置与分选装置(包括各种结构类型的分离包括各种结构类型的分离与分选设备、徘料器、贮科仓等与分选设备、徘料器、贮科仓等)；风机。；风机。气力输送气力输送垂直气力输送管内流型垂直气力输送管内流型 颗粒-流体两相的流体动力学特征

37、常表现为流型转变影响参数：气体流速敏感参数：输送管内的压降系统动力消耗评价指标用来表征流型稀相输送与密相输送 均相气体表观流速 u压降梯度 p/LABabcdeeeeeaaabbbbccccdddd1G2G3G4G5G0G54321GGGGG垂直气力输送流型图垂直气力输送流型图 压 降 最 低 曲线 密相区稀相区“哽噎”速度 轻微团聚 聚团 节涌 输送中重力的作用方向与流动方向垂直，使颗粒保持悬浮的不再是曳力、而是水平流动的气流对颗粒产生的升力，因此管内流型（主要是密相）也有所不同。 水平气力输送管内流型水平气力输送管内流型 均匀稀相均匀稀相 颗粒堆积颗粒堆积 “沉寂”速度 “沙丘”流 水平“

38、拴塞” 水平气力输送流型图水平气力输送流型图 气体表观流速 u压降梯度 p/L12345最低压降曲线“沉寂”速度 破碎机械特征的表示破碎机械特征的表示（1 1） i i = = D D / / d d （2 2）公称粉碎比公称粉碎比 多级破碎时，如果各级的粉碎比为多级破碎时，如果各级的粉碎比为 i i1 1、i i2 2、i in n，总粉碎比为，总粉碎比为 i i0 0 = = i i1 1 i i2 2 i in n。为了简单的表示和比较这一特性，常用其允许的最大进料口为了简单的表示和比较这一特性，常用其允许的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比作为粉碎比，称尺寸与最大出料口尺寸之比作为粉碎

39、比，称公称粉碎比公称粉碎比。由。由于实际加入的物料的最大尺寸总是小于最大进料口尺寸，所于实际加入的物料的最大尺寸总是小于最大进料口尺寸，所以粉碎机的平均粉碎比一般小于公称粉碎比。前者约是后者以粉碎机的平均粉碎比一般小于公称粉碎比。前者约是后者的的70%-90%。 粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。一粉碎比是确定粉碎工艺以及选用粉碎机的重要依据。一般粉碎机械的公称粉碎比为般粉碎机械的公称粉碎比为3-10，粉磨机械则达到，粉磨机械则达到30-1000以以上。上。粉碎功（物料能耗假说） 粉碎能耗：粉碎机械传粉碎能耗：粉碎机械传动中的能耗。动中的能耗。 外力做的功消耗外力做的功消耗已有假说

40、：已有假说：表面积假说表面积假说体积假说体积假说裂缝假说裂缝假说粉碎工艺流程示意图：1、样品中某一组分的浓度、样品中某一组分的浓度(质量质量)的平均值的平均值niixnx112、样品中某一组分分数的标准偏差、样品中某一组分分数的标准偏差niixxnS12)(113、完全混合和未混合时的标准偏差、完全混合和未混合时的标准偏差NPPSR)1 ( )1 (0PPS4、定义粉体的混合度为、定义粉体的混合度为RSSSSM001021SSM流体分级的定义流体分级的定义 (1) (1)辞海辞海： 利用不同粒度和比重的颗粒在水或空气中沉降速利用不同粒度和比重的颗粒在水或空气中沉降速 度度( (受力受力) )的

41、不同，根据要求将其分成不同粒度或比重的级别的作业。的不同，根据要求将其分成不同粒度或比重的级别的作业。 （2）中国大百科全书中国大百科全书：分级是按颗粒在流体介质中的沉降速度来：分级是按颗粒在流体介质中的沉降速度来选择颗粒，粗颗粒沉降分离出去，细颗粒随流体带走。选择颗粒，粗颗粒沉降分离出去，细颗粒随流体带走。（3）化学工程手册化学工程手册： 颗粒分级是把颗粒分离成不同粒度级别颗粒分级是把颗粒分离成不同粒度级别过程，往往是以液体或气体为介质的固过程，往往是以液体或气体为介质的固固分离。固分离。共共 同同 点点限定分级是在流体介质中进行；甚至限限定分级是在流体介质中进行；甚至限定在水或空气中进行。定在水或空气中进行。流体分级：利用颗粒在流体中受到流体的力学作用时运动情况的差异将其分离的操作。流体分级：利用颗粒在流体中受到流体的力学作用时运动情况的差异将其分离的操作。概述概述 部分分级效率曲线虽然能反映分级的效果，也能反映分部分分级效率曲线虽然能反映分级的效果，也能反映分级机的分级性能，但很难定量地、直观地表示分级的精度。级机的分级性能，但很难定量地、直观地表示分级的精度。因此，我们往往以部分分级效率曲线为基础，定义几