粉体复习总结

颗粒密集态常见的形式： 颗粒堆积体 颗粒填充体

粉体压缩体（或压制体） 颗粒沉积体 颗粒浓缩体

颗粒离散态常见的形式 悬浮体、气溶胶、水溶胶

颗粒密集态考虑固体性；颗粒分散态考虑流动性 颗粒密集态和颗粒离散态之间可相互转化：

当粉体中的流体介质增加到足以使颗粒间互不接触时，颗粒密集态就转化为颗粒离散态； 当粉体中的流体介质减少到足以使颗粒间相互接触时，颗粒离散态就转化为颗粒密集态。 第二章 颗粒的几何特征与表征 常用的粒径度量方式有：

轴径：以颗粒某些特征线段，通过平均的方式来表征单颗粒的尺寸大小。

球当量径：用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。 圆当量径：用与颗粒具有相同投影特征参量的圆的直径来表征单颗粒的尺寸大小。 定向径：

粒度分布的函数表示法，除正态分布是对称其余函数峰值都偏向小粒径方向

正态分布：某些气溶胶和沉淀法制备的粉体 对数正态分布：大多数粉体（尤其是粉碎法制备的粉体） Rosin-Rammler分布：对于粉体产品或粉尘，如煤粉、水泥等粉碎产品 GGS分布：对于某些粉碎产品，如颚式破碎机、辊式破碎机和棒磨机等粉碎产品

产品种类 对性质的要求 对颗粒形状的要求 涂料哦、墨水、化妆品 固着力、反光效果好 片状颗粒 橡胶填充料 增强、增韧和耐磨性 非长形颗粒、球形颗粒 塑料填充料 搞冲击强度 针状、长形颗粒 炸药、爆燃材料（固体推进剂） 稳定性 光滑球形颗粒 洗涤剂和食品添加剂 流动性 球形颗粒 磨粒 研磨性 棱角状 抛光剂 抛光性 球形颗粒

形状系数：以颗粒几何参量的比例关系来表示颗粒与规则体的偏离程度。 形状指数：以颗粒外截形体几何参量的无因次数组来表示颗粒的形状特征。 ^越复杂的图形分数维越高 液体——表面光滑

固体——表面粗糙、不规则

原因：液体抗剪切形变能力远小于固体，实质是液体分子间作用力远小于固体 液体表面张力>剪切强度 光滑的液体表面 固体表面张力<<剪切强度 表面张力不能改变 体积比表面积 质量比表面积 的定义 第四章 颗粒的堆积结构与致密堆积

松散堆积——在自身重力作用下，通过自由流动形成的堆积。堆积体内接触点数量相对较少，空隙体积较大，数量较多。

密实堆积——在外力作用下，通过受迫流动形成的堆积。堆积体内接触点相对较多，空隙体积较小，数量较少。

致密堆积——具有最适宜的粒度、级配和形状的颗粒，通过受迫流动形成的堆积。堆积体内接

触点相对最多，空隙体积相对最小，数量也最少。 致密堆积经验：

（1）不能之用单一粒径的颗粒

（2）采用多组分且组分粒径尺寸相差较大

（3）两组分时粗细颗粒数量比例7:3；三组分粗中细颗粒数量比例7:1:2 （4）适当增大临界颗粒尺寸（粗颗粒）尺寸 第四章 粉体力学与流变特性

最基本、最常见的内聚力：范德华力、静电吸引力、液体桥联力，固体桥联力

固体桥联力打散后不易再形成

粉体层极限应力状态——产生破坏时的应力状态 压应力σ——剪应力τ的关系：

1，Jenike剪切法实验, 2，三轴压缩法实验

压应力与剪切力的变化关系反映了粉体层基本的力学性质

摩尔圆最大阻应力在摩尔圆的最右边，最小阻应力的位置在最左边 剪切力为零的面为阻应力面

内摩擦角（密实堆积，颗粒间摩擦特性） 休止角（安息角）（松散堆积，颗粒间摩擦特性）

如图，a表示理想库伦粉体

b表示库伦粉体 c表示非库伦粉体

休止角：堆积粉体在重力作用下流动所形成的自由表面

与水平面的夹角，也称安息角，重力驱动，自由流动 休止角测试方法：1注入法 2排出法 3倾斜法

圆筒形容器粉体层压力分布，粉体压力饱和现象，即随粉体层高度增加到一定值后，铅垂方向的压应力趋于常数值

粉体压缩方法 1静态压缩 2冲击压缩

压缩应力的设计、控制十分重要：

压缩应力过低，成型体强度或密度达不到设计要求

压缩应力过大，成型体强度或密度的提高不明显，却过多的消耗了能量

第五章 颗粒流体力学

受重力作用：形成重力沉降运动 受离心力作用：形成离心沉降运动 粉体工程中的两类常见的作业：

利用不同粒径的颗粒沉降速度的差异，将同种粉体按尺寸大小分级或分离处理 利用不同密度的颗粒沉降速度的差异，将不同粉体按密度的大小进行分选处理 以上自由沉降、离心沉降都是理想的沉降状态

实际颗粒受许多因素的影响：尺寸，形状，器壁，浓度，沉降速度可能与理想状态产生偏离 需要进行相应的修正

1流体对颗粒的阻力分两部分：

2流体相对颗粒作层流绕流时的黏性阻力

流体相对颗粒作湍流绕流时产生的涡流惯性阻力 颗粒的运动阻力与流体的流态有关。 雷诺数Rep判定流体的流态

（1）Rep<1，层流，颗粒的运动阻力：黏性阻力 （2）Rep>1000，湍流，惯性阻力

（3）1透过流动：流体在固定颗粒床层空隙中的流动。

固定床基本特性

（1）流体在空隙中流动

类似流体在许多不规则、相互交错、连通的孔道内流动 （2）孔道结构与颗粒尺寸及分布、形状和空隙率有关 （3）压降有流体与颗粒表面之间的摩擦所产生 流化床

利用流态化原理是颗粒似流体化的装置

（1）床体容器：通常圆筒形、结构尺寸对流态化有直接影响 （2）固体颗粒：粒度、形状和密度直接影响流态化 均匀性和稳定性，及操作参数

（3）布风板：承载颗粒，使气流均匀进入颗粒床层内， 结构影响流态化均匀性和稳定性

（4）空气室：锥筒形，使气流得到缓冲，并均匀稳定通过布风板 （5）测压器：测量床层的压降

净空速度uf=umf时，床层压降与颗粒剩余重量相等 固定床 变为 流化床

净空速度提高到uf=ut时，颗粒沉降速度与净空速度相等 流化床 变为 连续输送床

散式流态化

床层连续膨胀，颗粒均匀分布、流体与固体均匀混合、压降基本不变，床面稳定，流化过程接近理想状态

聚式流态化

颗粒不是均匀分布，床层和床面不稳定、波动剧烈，颗粒成团湍动，有气泡形成

第六章 粉体的物理特征

粉体颗粒越小，颗粒表面能越高，热力学能提高，熔点降低，溶解度提高，比热容增大。 颗粒的荷电现象

普遍存在于自然界和工业生产中

应用：静电除尘、分选、分级、表面改性、静电成像、静电喷涂等

有害：放电、起火导致 粉尘爆炸，团聚、黏附造成粉体分散、均匀化和输送、卸料困难等 荷电方式：接触荷电、碰撞荷电、电场荷电和粉碎荷电 电场荷电应用：静电除尘、静电分选

电阻率测定方法：平行板电极法、圆筒形电极法和针-板电极法 光在粉体介质中的传播

聚集态：粉体层表面光的反射和折射现象 分散态：颗粒一系列光散射现象

分散体系中颗粒尺寸>>光波长时，主要是反射和折射 团聚体中空隙或缝隙尺寸~光波长时，主要是衍射 尺寸大于光波长的颗粒，因表面凹凸部分产生衍射 颗粒尺寸<光波长时，散射表现为乳光现象即丁铎尔效应光波环绕微小颗粒而向四周散射光，是颗粒看似一个发光体，无数发光体的散射形成了光的通路。

颗粒分散系中光散射分为3种 1瑞利散射 2米氏散射 3夫琅和费散射

尺寸减小，表面能激增，热运动加剧，受迫振动的能量增加，吸光能力提高 粉体的磁性：

（1）强磁性颗粒： χ>38×10-6m3/kg，在弱磁场中即可磁选，亚铁磁质矿物

（2）弱磁性颗粒： χ>12.6×10-8m3/kg，在强磁场中实现磁选，一些顺磁质和少数反铁磁质矿物

（3）非磁性颗粒： χ<12.6×10-6m3/kg，不能磁选

第七章 粉体表面的物理化学性质 固体表面能的测量方法：

1 直接测量法 2 间接测量法：一 溶解热法可溶固体：尺寸越小，比表面积越大，溶解热越高 二 接触角法

颗粒尺寸越小，完整晶面所占比例越小，键力不饱和的比例越高，表面活性越高。 吸附分为物理吸附与化学吸附（区别在于有无电子转移） 主要特征 物理吸附 化学吸附

电子转移 吸附质和吸附剂之间无电子转移 吸附质和吸附质之间有电子转移 吸附力 范德华力、静电力 化学键力

吸附热 吸附热较小（近似于气化热） 吸附热较大（近似于反应热） 选择性 吸附质和吸附剂之间无选择性 吸附质和吸附剂之间有选择性 吸附速度 快、易达到平衡 慢、不易达到平衡 吸附层数 单层或多层 单层 可逆性 吸附与脱附可逆 吸附与脱附不可逆 颗粒对气体的吸附：

1 Henry型 适用于小吸附量（低于饱和吸附量Vm的1%）和其他吸附型的早期阶段 2 Langmuir型 适用于无孔或孔径小于2.5nm的颗粒表面吸附 3Frendlich型 应用较广的吸附方程经验式

4 BET型 BET型吸附适用于孔径大于20nm或孔径不均匀的颗粒表面吸附 5 BDDT型 粉尘爆炸

粉尘爆炸：悬浮于空气中的可燃粉尘颗粒与空气中的氧气充分接触，在特定条件下瞬间完成的氧化反应，放出大量的热，产生高温、高压的现象。 粉尘爆炸的特点

1，感应期长，达到数十秒，为气体的数十倍。为监测、抑制、泄洪提供了宝贵的时间

2，起爆能量大，数十至数百毫焦，甚至若干焦耳，为气体的百倍。但大多数火源能量都能达到起爆能量。

3，易产生二次爆炸。第一次爆炸扬起沉积的粉尘，爆炸中心的负压使新鲜空气得以补充，余火引燃二次爆炸（威力更大）

4，升压速率略低于可燃气体，但正压作用时间长。5毒性大。不完全燃烧，产生CO 粉尘爆炸的预防和防护

A 地面、墙面、顶棚平滑，防止粉尘堆积

B. 设.备启动应先开除尘器，再开主机，停机时先关主机再关除尘器；易燃粉尘不能用电除尘设备；金属粉尘不能用湿式除尘设备

C. 经常清除地沟、管道和车间内的粉尘，防止二次爆炸 D. 除尘设备定期检修，无积尘和摩擦

E. 对可燃粉尘惰化处理。如无烟煤比烟煤爆炸感度低，用其与烟煤混合，降低启动或停机时烟煤粉爆炸的可能性

1,控制氧气量 2，消除着火源 粉尘爆炸的防护

封闭、泄爆、抑爆、隔爆 封闭：对设备强度的要求较高

泄爆：安装减压部件（爆破膜、安全阀） 对厂房、车间，采用轻质屋盖、墙体和门窗 抑爆：粉尘爆炸初期迅速喷洒灭火剂