粉體工程與設(shè)備.doc

一、 名詞解釋1、 中位粒徑D50：所謂中位粒徑，是指在粉體物料的樣品中，把樣品的個數(shù)（或質(zhì)量）分成相等兩部分的顆粒粒徑。2、 壁效應(yīng)：在隨機填充時，因為在接近固體表面的地方會使隨機填充中存在局部有序，這樣，緊挨著固體表面的顆粒常常會形成一層與表面形狀相同的料層，這種現(xiàn)象稱為壁效應(yīng)。3、 摩擦角：由于顆粒間的摩擦力和內(nèi)聚力而形成的角統(tǒng)稱為摩擦角。4、 粉碎機械力化學(xué)：固體物質(zhì)在各種形式的機械力作用下所誘發(fā)的化學(xué)變化和物理化學(xué)變化稱為機械力化學(xué)效應(yīng)。與熱、電、光、磁化學(xué)等化學(xué)分支一樣，研究粉碎過程中伴隨的機械力化學(xué)效應(yīng)的學(xué)科稱為粉碎機械力化學(xué)。5、 相對可燃性：在可燃性粉體中加入惰性的非可燃性粉體均勻分散成粉塵云后，用標準點火源點火，使火焰停止傳播所需要的惰性粉體的最小加入量（%）即為粉體的相對可燃性。6、 粉碎平衡：粉碎過程中顆粒微細化過程與微細顆粒的團聚過程的平衡稱為粉碎平衡。7、 屈服軌跡：一組粉體樣品在同樣的垂直應(yīng)力條件下密實，然后在不同的垂直應(yīng)力下，對每一個粉體樣品進行剪切破壞試驗，在這種特殊的密實狀態(tài)中，得到的粉體的破壞包絡(luò)線，稱為該粉體的屈服軌跡。8、 整體流：發(fā)生在帶有相當陡峭而光滑的料斗筒倉內(nèi)，物料從出口的全面積上卸出的流動（為了出現(xiàn)整體流，出口必須全部有效）稱為整體流。二、 簡答題1、 表征粒度分布的特征參數(shù)是什么？粉體的填充指標有那些？答：（1）中位粒徑、最頻粒徑、標準偏差 （2）容積密度 、填充率 、空隙率 2、 等徑球體隨機填充的類型有哪些？答：隨機密填充、隨機傾倒填充、隨機疏填充、隨機極疏填充3、 寫出幾種實際顆粒的堆積規(guī)律。答：（1）當僅有重力作用時，容器里實際顆粒的松裝密度隨著容器直徑的減小和顆粒層高度的增加而減小。對于粗顆粒，較高的填充速度導(dǎo)致松裝密度較小，但是對于像面粉那樣的有黏聚力的細粉末，減慢供料速度可得到松散的堆積。（2）一般來說，空隙率隨著球形度的降低而增加。（3）顆粒越小，由于顆粒間的黏聚作用，使空隙率越高。4、 粉體層中的液體有幾種？各有什么特點？答：（1）黏附液：黏附在顆粒的表面上 （2）楔形液：滯留在顆粒表面的凹穴中或溝槽內(nèi)（3）毛細管上升液：保留在顆粒之間的間隙中（4）浸沒液：使顆粒浸沒的液體5、 粉體潤濕的應(yīng)用有什么典型實例？請寫出兩例。（P34）答：粉體的潤濕性對復(fù)合材料界面結(jié)合強度具有重要的影響，通常通過以下措施來改善粉體的潤濕性。（1） 表面涂覆或包覆 1） 用硬質(zhì)酸鈉改性MgO粉體，在吸附層中硬脂酸根離子的親水基朝向水相，接觸角減小，使粉體對水的潤濕性增強2） 通過在SiC表面化學(xué)鍍Ni能大大提高復(fù)合材料性能3） 用Ni改性Al基復(fù)合材料，Ni與Al發(fā)生反應(yīng)生成金屬間化合物NiAl3、Ni2Al3等，從而獲得較好的潤濕效果4） Ag在Al基復(fù)合材料上形成的涂層與Al有優(yōu)良的潤濕性且無脆性相生成（2） 熱處理1） 通過熱處理可以將吸附在陶瓷表面的氧排除，以免金屬氧化而在界面處形成氧化物阻止金屬與陶瓷元素的相互擴散，阻礙界面反應(yīng)的進行，從而降低金屬對陶瓷的潤濕性。2） 對陶瓷顆粒進行預(yù)熱處理，可以減少或消除顆粒表面吸附的雜質(zhì)和氣體，提高其與液態(tài)金屬的潤濕性。6、 粉體摩擦角具體包括哪些類型的角度？答：粉體的內(nèi)摩擦角、安息角、壁面摩擦角和滑動摩擦角、運動角。7、 試述壓力飽和現(xiàn)象，并寫出Jassen公式。（P41）答：公式：8、 流動與不流動的判據(jù)是什么？防止粉體偏析的方法是什么？答：Jenike的流動與不流動盤踞提供了一種極為有用的方法來預(yù)測顆粒在料倉中的重力流動或不流動。這個判據(jù)指出，如果顆粒在流動通道內(nèi)形成的屈服強度不足以支撐住流動的堵塞料（這種堵塞料以料拱或穿孔的形式出現(xiàn)），那么在流動通道內(nèi)將產(chǎn)生重力流動。防止偏析的方法：（1）在加料時，采取某些能使輸入物料重新分布和能改變內(nèi)部流動模式的方法。（3） 在卸料時，通過改變流動模式以減少偏析的裝置，從本質(zhì)上講，其設(shè)計是盡可能地模仿整體流。9、 顆粒在流體中運動時受到的力有哪些？答：顆粒運動時的阻力、重力和浮力、離心力、壓力梯度力10、粉塵爆炸的特點是什么？機理以及條件是什么？答：特點：（1）發(fā)生頻率高，破壞性強 （2）粉塵爆炸的感應(yīng)期長 （3）易造成“二次爆炸” （4）爆炸產(chǎn)物容易是不完全燃燒產(chǎn)物 （5）爆炸會產(chǎn)生兩種有毒氣體機理：粉塵爆炸是助燃性氣體與可燃物均勻混合后進行的反應(yīng)：（1）熱能作用于粉塵粒子表面，使其溫度上升。 （2）塵粒表面的分子由于熱分解或干餾作用，變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍。 （3）氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體，進而發(fā)火產(chǎn)生火焰。 （4）火焰產(chǎn)生熱能，加速粉塵分解，循環(huán)往復(fù)放出氣相的可燃性物質(zhì)與空氣混合，進一步發(fā)火傳播。條件：(1)擴散粉塵的濃度必須高于最稀可燃極限濃度、(2)裝在容器內(nèi)的可燃粉料必須擴散在空氣中，(3)引燃源必須具有足夠的使燃燒波引燃的釋能密度和總能量，而該燃燒波的傳播能引起爆炸。綜上所述，粉塵爆炸的發(fā)生需要具備四個必要條件：一定能量的點火源、一定濃度的懸浮粉塵云、足夠的空氣（氧氣量）、相對密閉的空間。11、粉體輸送設(shè)備有哪些種類？膠帶輸送機主要有哪些構(gòu)件？答：種類：膠帶輸送機、螺旋輸送機、斗式提升機、鏈板輸送機膠帶輸送機的主要構(gòu)件有：輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置、改向裝置、拉緊裝置、裝料及卸料裝置、清理裝置、制動裝置。三、論述題1、CaCo3超微粉體和橡膠超精細粉體的生產(chǎn)工藝有何異同點？2、漏斗流和整體流的區(qū)別是什么？整體流設(shè)計料倉的要點是什么？區(qū)別：漏斗流料倉內(nèi)粉體層的流動區(qū)呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至粉體直流不動，造成先加入的物料后流出的結(jié)果。這種流動型稱為漏斗流。這種流動發(fā)生在平底的料倉或斜度小而粗糙的料斗簡倉內(nèi)。整體流料倉內(nèi)整個粉體層能夠大致均勻地下降流動，這種流動型稱為整體流。這種流動常發(fā)生在帶有相當陡峭而光滑的料斗內(nèi)。整體流與漏斗流相比，整體流料倉具有很多優(yōu)點：（1）避免了粉料的不穩(wěn)定流動、溝流和溢流、（2）消除了筒倉內(nèi)的不流動區(qū)、（3）形成了先進先出的流動，最大限度地減少了存儲期間的結(jié)塊問題、變質(zhì)問題或偏析問題、（4）顆粒的偏析被大大的減少或杜絕、（5）顆粒的密度在卸料時是常數(shù)，料位差對它根本無影響、（6）因為流量得到很好的控制，因此任意水平橫截面的壓力將可以預(yù)測，并且相對均勻，物料的密實程度和透氣性能將是均勻的，流動的邊界將可預(yù)測，因此可以很有把握地用靜態(tài)流動條件進行分析。漏斗流料倉存在以下缺點：（1）出料口的流速可能不穩(wěn)定（2）料拱或穿孔崩坍時，細粉料可能被充氣，而無法控制地傾瀉出來（3）密實應(yīng)力下，不流動區(qū)留下的顆粒料可以變質(zhì)或結(jié)塊（4）沿料倉壁的長度安裝的料位指示器置于不流動區(qū)的物料下面，因此不能準確指示料倉下部的位置。設(shè)計要點：盡量使漏斗的半頂角小、料斗用材料的壁摩擦系數(shù)越小越好、料斗壁的表面光滑可以適當增大料斗半頂角，從而降低整個料斗的高度。3、粉體接拱產(chǎn)生的原因是什么？接拱和防拱的措施。 結(jié)拱原因：1、粉體內(nèi)摩擦力與內(nèi)聚力使之產(chǎn)生剪應(yīng)力并形成一定的整體強度，阻礙顆粒位移，使流動性變差；2、粉體的外摩擦力與筒倉內(nèi)壁間的摩擦力。該摩擦力與筒倉內(nèi)壁粗糙度、錐形部分傾角的大小有關(guān)，粗糙度越大，傾角越小，則外摩擦力就越大，越易結(jié)拱。3、外界空氣濕度、溫度的作用使粉體的內(nèi)聚力增大、流動性變差、固結(jié)性增強，導(dǎo)致結(jié)拱、4、筒倉卸料口的水力半徑減小，是筒倉內(nèi)粉體的芯流截面變小，則易產(chǎn)生拱塞。 措施：1、正確設(shè)計料倉的幾何結(jié)構(gòu)；2、提高料倉內(nèi)壁的平滑度；3、氣動破拱；4、振動破拱；5、機械破拱4、粉碎機械力化學(xué)的應(yīng)用有哪些？舉5例。答：1、機械力化學(xué)改性 （1）機械力化學(xué)表面改性（2）粒-粒包覆改性（3）機械力化學(xué)接枝改性2、機械力化學(xué)法制備納米金屬、非晶態(tài)金屬及合金（1）MA法合成彌散強化合金（2）MA法制備亞穩(wěn)態(tài)材料（3）MA法制備納米晶材料（4）MA法制備金屬間化合物3、機械力化學(xué)法制備新型材料（1）制備納米陶瓷（2）制備功能材料（3）制備納米復(fù)合材料（4）制備儲氫材料4、機械力化學(xué)在水泥、混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用（1）摻加助磨劑提高水泥的細度（2）熟料況物及混合材料的活化（3）合成硅酸鹽礦物（4）廢棄混凝土的機械力化學(xué)活化再利用5、固定床和流化床的區(qū)別是什么？區(qū)別：固定床特點：當流體速度很小時，粉體層靜止不動，流體從彼此相互接觸的顆粒間的空隙通過。流化床特點：粉體層膨脹，空隙率增大，壓力降沿凹形曲線變化，在一段區(qū)間內(nèi)，雖然氣體流速不斷增大，但壓力降變化較小。固定床：流體通過床層的壓降隨容器截面積空塔流速至足以支撐粉體層的全部質(zhì)量時粉體的填充狀態(tài)發(fā)生改變一部分顆粒運動而重新排列而在此之前床層基本不發(fā)生變化此時床層稱固定床流化床：流速超過使流體通過床層的通過床層的壓降足以支撐粉體層的質(zhì)量流體在顆粒層中的壓降與單位面積床層重力相等粉體層開始懸浮運動像液體質(zhì)點在一定范圍內(nèi)作無規(guī)則運動這時氣固系統(tǒng)有類似液體的性質(zhì)進入流態(tài)化狀態(tài)6、濕式除塵機理是什么？洗滌式除塵的類型有哪些？濕式除