粉体物理过程及设备.ppt

2.1.3 粒径分布规律 颗粒百分数分布曲线 2.1.4 颗粒的形状 颗粒的形状多种多样 ： 球状、卵石状、粒状、柱状、多棱体状、板状、片状、针状、角状、树枝状、纤维状等。不规则形有：雪花状等 常见颗粒的形状 石灰石-碳酸钙颗——粒状； 重晶石，重质硫酸钒——粒状； 滑石粉、天然石墨——片状； 高岭土——六角板状； 聚氯乙烯、聚苯乙烯——球状粒子； 氧化铁——棒状或树枝状颗粒； 高分子结晶体——纤维状或球状 2.1.5 颗粒的测量方法 颗粒的粒度、形状和比表面积的测量方法有400多种 。 2.2 粉体的力学特性 粉体颗粒的力学特性包括： ①颗粒的附着力：范德华力；水合作用力；静电力。 ②粉体摩擦特性：堆积密度；安息角与滑动角； 内部压力等。 ③粉体的流动性； ④颗粒沉降与悬浮； 影响粉体流动特性，在储存、给料、输送、粉碎、分离、混合中必须考虑。 2.2.4 颗粒沉降与悬浮现象 颗粒在自身重量作用下的沉降现象 。 附着力定义：固体颗粒相互聚集在一起的力∽ 附着力的重要作用： “附着力”大小影响粉体的摩擦特性、流动性、分散性、压制性等。 附着力由三种形式： ①范德华力 ②水合力 ③静电力 2.2.1粉体颗粒的附着力 （1）范德华力 定义：两分子间的相互作用力称为范德华引力。 颗粒间的范德华力： 式中： A——为Hamaker常数，（查表） d1，d2——两颗粒的直径。 Z0——为颗粒间距离，通常取为4? ?（埃）=0.1nm= a、当颗粒与平面接触时，此时d2→∞ 范德华力： b. 当等直径两颗粒相互接触，d1=d2=d 范德华力： (2)水合力 颗粒表面： 连接附着水分 （也称毛细管水分） 化合水分（结晶水、水质吸附膜 ） 颗粒之间水合力： “液桥” 结合力（毛细管力）； 吸附层结合力 液桥结合力 ： r——液桥横截面的近似半径。 σ——液桥表面张力系数。 α——表面张力作用线与体系对称轴间的夹角。 Δp——液桥液面两侧的压力差。 吸附层结合力： F ——吸附层结合力； δ——吸附层厚度，?； y——两颗粒表面相邻之间的距离，?； R1，R2——两大小颗粒的半径，μm； γ——被吸附液体的密度，g/cm3； mg——小颗粒的重量。 （3）静电力 颗粒由于移动和相互之间摩擦将产生电子转移，造成颗粒之间带电现象，即静电。 静电的作用使颗粒间出现作用力，即静电力。 颗粒之间的静电力目前还属于定性研究，无法准确定量计算。 一般情况下，小于1μm的颗粒间范德华力起重要作用； 对于粗颗粒，特别是粒径在80μm～500μm时，吸附层力占主导地位，范德华力甚至可以忽略。 2.2.2 粉体摩擦特性 粉体的堆放时的静止状态以及流动现象出现颗粒间： 安息角、滑动角、内摩擦角、壁面摩擦角 内摩擦力、内压力 （1）粉体堆积密度： 粉体在自然堆积时，粉体堆积密度 ： 自然堆积质量M与体积VB 堆积密度取决于颗粒的性质、形状、尺寸、尺寸分布及堆积方式 。 颗粒物在储存和运输中 ，仓储的总容积V的计算式： V——仓储总容积，m3； ——仓储物料的有效容积，m3； M——颗粒物质量，kg； K——料仓的有效容积系数，一般取0.8～0.9 （2）粉体的安息角与滑动角 安息角： 自然堆积成圆锥形，圆锥体的母线与水平面的夹角称安息角φ。 滑动角： 散装颗粒放在平板上，当平板倾斜到颗粒物开始滑 动时，此时平板与水平面的夹角称为滑动角，用β表示。 安息角与滑动角的影响因素有粒径、湿度、颗粒形状、颗粒表面光滑度和黏性 （3）内摩擦力 粉体的内摩擦力 ： 式中 ——粉体的摩擦系数，也称内摩擦系数 N ——粉体流动面上的正压力 内摩擦系数： 粉体的内摩擦角： 常规颗粒物安息角、内摩擦角和壁面摩擦角 （4）粉体堆积内部压力 垂直压力： 水平压力： 假设条件： ①粉体层处于极限应力状态； ②同一水平面上的垂直压力恒定； ③内摩擦系数为常数。 詹森（Janssen）公式 ： * 2.