粉體力學總復(fù)習

1、 粉體的種類粉體的種類 粉體的性質(zhì)粉體的性質(zhì)1. 什么是粉體？什么是粉體？2. 粉體的性質(zhì)粉體的性質(zhì) 粉體與顆粒粉體與顆粒 粉體的狀態(tài)粉體的狀態(tài) Fine Particle顆顆 粒粒 Powder Bulk Solids粉粉 體體散散 體體 問題的出發(fā)點不同問題的出發(fā)點不同從個體顆粒出發(fā)從個體顆粒出發(fā)顆粒學；顆粒學；從集合體和工程的觀點出發(fā)從集合體和工程的觀點出發(fā)粉體科學粉體科學自然界中物質(zhì)的自然界中物質(zhì)的存在形態(tài)存在形態(tài)粉體的狀態(tài)粉體的狀態(tài)粉體的特點：粉體的特點：、具有固體的抗變形能力；具有固體的抗變形能力； 、具有與液體相類似的流動性；具有與液體相類似的流動性； 3 3、粉體不是連續(xù)體，受

2、壓后體積縮小類似氣體性質(zhì)。、粉體不是連續(xù)體，受壓后體積縮小類似氣體性質(zhì)。 會飄揚的會飄揚的“固體固體”會流動的會流動的“固體固體”會分層的會分層的“固體固體”固體？似是而非固體？似是而非摩擦力變出的魔術(shù)摩擦力變出的魔術(shù)橫向分散力的本領(lǐng)橫向分散力的本領(lǐng)粉粉 體體 的的 種種 類類按按 成成 因因 分分 類類 自然粒體自然粒體 工業(yè)粉塵工業(yè)粉塵 人工粒體人工粒體按粒度大小分類按粒度大小分類 粗粒粗粒 細粒細粒 超細粒超細粒制備方法制備方法優(yōu)優(yōu) 點點缺缺 點點機械粉碎法成本低、顆粒團聚現(xiàn)象少、應(yīng)用廣泛純度低、均勻性差、幾何尺寸大化學制備法溶液法純度高、化學均勻性好、幾何尺寸較小、組分可控性好成本高、

3、容易團聚、不宜生產(chǎn)非氧化物粉體氣相法純度高、幾何尺寸較小、團聚較輕、適合生產(chǎn)非氧化物粉體成本高、不宜生產(chǎn)多組元粉體鹽分解法使用溶液法技術(shù)、設(shè)備簡單容易團聚粉體的性質(zhì) 粉體粉體物化性質(zhì)物化性質(zhì)力學性質(zhì)力學性質(zhì)電、磁、光、聲、熱電、磁、光、聲、熱吸附、濕潤吸附、濕潤溶解溶解燃燒燃燒比表面積大：單位質(zhì)量的粉體具有很大的表面積，比表面積大：單位質(zhì)量的粉體具有很大的表面積，因而具有較高的化學活性。因而具有較高的化學活性。流動性好：便于輸送、儲存、混合、成型等單元操流動性好：便于輸送、儲存、混合、成型等單元操作作可塑性能好：沒有固定的外形?？伤苄阅芎茫簺]有固定的外形。 （ ） 如何描述粉體顆粒的大小 粉體

4、的粒子學特性包括粉體的粒子學特性包括粉粉體粒徑、粒徑分布、粒子體粒徑、粒徑分布、粒子形狀、密度、流動性、堆形狀、密度、流動性、堆積密度、比表面積積密度、比表面積等。等。單個顆粒的大小單個顆粒的大小 顆粒的大小是顆粒最基本的幾何參數(shù)。顆粒的大小是顆粒最基本的幾何參數(shù)。 在表示顆粒大小時還常常使用在表示顆粒大小時還常常使用“粒度粒度”這一術(shù)語。這一術(shù)語。它通常是指顆粒大小、粗細的程度。它通常是指顆粒大小、粗細的程度?！傲搅健本哂芯哂虚L長度的量綱，而度的量綱，而“粒度粒度”則是用其他的單位，如泰勒則是用其他的單位，如泰勒篩篩的的“目目”。 不過，實際運用時對二者不加區(qū)別，不過，實際運用時對二者不

5、加區(qū)別，只只是習慣上用是習慣上用“粒徑粒徑”表示大小，用表示大小，用“粒度粒度”表示顆表示顆粒大粒大小的分布。小的分布。 球形、正方形一個尺寸描述球形、正方形一個尺寸描述 不規(guī)則形狀測定某些不規(guī)則形狀測定某些與大小有關(guān)的性質(zhì)與大小有關(guān)的性質(zhì) 規(guī)則形狀用代表性尺寸規(guī)則形狀用代表性尺寸 （多個）（多個）人為規(guī)定了一人為規(guī)定了一些所謂尺寸的些所謂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：粉體是有不連續(xù)的微粒組成，屬于多分散系統(tǒng)。因此粉體粉體是有不連續(xù)的微粒組成，屬于多分散系統(tǒng)。因此粉體顆粒的粒徑不是單一的，通常會在一定范圍內(nèi)連續(xù)取值。即顆粒顆粒的粒徑不是單一的，通常會在一定范

6、圍內(nèi)連續(xù)取值。即顆粒的大小服從統(tǒng)計學規(guī)律。的大小服從統(tǒng)計學規(guī)律。 粉體的力學性能，不僅與其平均粒徑粉體的力學性能，不僅與其平均粒徑的大小有關(guān)，還與各種粒徑的顆粒在粉體中所占的比例有關(guān)。為的大小有關(guān)，還與各種粒徑的顆粒在粉體中所占的比例有關(guān)。為了表示粉體中顆粒大小組成情況，必須要用粒度分布的概念。了表示粉體中顆粒大小組成情況，必須要用粒度分布的概念。定義及意義：定義及意義：描述粒徑分布的狀態(tài)。通常是指某一粒徑的顆粒在描述粒徑分布的狀態(tài)。通常是指某一粒徑的顆粒在整個整個 粉體中所占的比例。有了粒度分布的數(shù)據(jù)，就不難求出這種粉體中所占的比例。有了粒度分布的數(shù)據(jù)，就不難求出這種粉體的某些特征值，如平均

7、粒徑等從而可以對成品粒度進行評粉體的某些特征值，如平均粒徑等從而可以對成品粒度進行評價。價。l 尺寸分布的基準尺寸分布的基準 1 1作為分散系統(tǒng)的粉體，其顆粒的大小服從統(tǒng)計學規(guī)律。單個作為分散系統(tǒng)的粉體，其顆粒的大小服從統(tǒng)計學規(guī)律。單個顆粒的粒徑是在某一范圍內(nèi)隨機取值，對整個粉體，可以用采樣顆粒的粒徑是在某一范圍內(nèi)隨機取值，對整個粉體，可以用采樣分析的方法來測量粒度分布。（頻率分布與累積分布）分析的方法來測量粒度分布。（頻率分布與累積分布） 2 2尺寸分布可以取個數(shù)、長度、面積、體積（或質(zhì)量）等尺寸分布可以取個數(shù)、長度、面積、體積（或質(zhì)量）等4 4個個參數(shù)中的一個作為基準。粒度分布的基準取決于

8、粒度分布的測定方法。參數(shù)中的一個作為基準。粒度分布的基準取決于粒度分布的測定方法。如用顯微鏡法測定粒徑分布時常用個數(shù)基準；用沉降法時用質(zhì)量基準。如用顯微鏡法測定粒徑分布時常用個數(shù)基準；用沉降法時用質(zhì)量基準。l 難點：難點： 粒徑的定義有多種，對于同一種粉體物料，選用不同的粒徑粒徑的定義有多種，對于同一種粉體物料，選用不同的粒徑就會得到不同的粒徑分布。粉體的粒徑分布通常用實測的方法獲得。就會得到不同的粒徑分布。粉體的粒徑分布通常用實測的方法獲得。處理方式也是多種多樣的，如整理成表格、繪成曲線、歸納相應(yīng)的函處理方式也是多種多樣的，如整理成表格、繪成曲線、歸納相應(yīng)的函數(shù)形式。數(shù)形式。 運用尺寸分布的

9、概念時，應(yīng)當明確是什么分布、什么基準，運用尺寸分布的概念時，應(yīng)當明確是什么分布、什么基準，用的什么粒徑。用的什么粒徑。 顆粒的尺寸分布顆粒的尺寸分布測量測量/描述方法：將連續(xù)的粒度分布范圍分成多個描述方法：將連續(xù)的粒度分布范圍分成多個離散的粒級離散的粒級 ，測出各粒級中顆粒的個數(shù)或質(zhì)量，測出各粒級中顆粒的個數(shù)或質(zhì)量百分數(shù)。百分數(shù)。 顯微鏡法顯微鏡法 計數(shù)器法計數(shù)器法 篩分析法篩分析法 沉降法沉降法 數(shù)學函數(shù)法數(shù)學函數(shù)法個數(shù)分布數(shù)據(jù)個數(shù)分布數(shù)據(jù)質(zhì)量分布數(shù)據(jù)質(zhì)量分布數(shù)據(jù)概率理論或近似函數(shù)的經(jīng)驗法尋概率理論或近似函數(shù)的經(jīng)驗法尋求數(shù)學函數(shù)，以描述粒度分布求數(shù)學函數(shù)，以描述粒度分布D頻率（頻數(shù)）分布曲線

10、與累積分布曲線頻率（頻數(shù)）分布曲線與累積分布曲線表征尺寸分布的特征參數(shù)表征尺寸分布的特征參數(shù)中位粒徑中位粒徑D D5050 粉體物料的樣品中，把樣品的個數(shù)粉體物料的樣品中，把樣品的個數(shù)（或質(zhì)量）（或質(zhì)量） 分成分成相等兩部分的顆粒粒徑相等兩部分的顆粒粒徑。%50)()(5050DRDD最頻粒徑最頻粒徑D Dmodmod 頻率分布坐標圖中，縱坐標最大值對應(yīng)的粒徑。即在頻率分布坐標圖中，縱坐標最大值對應(yīng)的粒徑。即在顆粒群中個數(shù)或質(zhì)量出現(xiàn)概率最大的顆粒粒徑。顆粒群中個數(shù)或質(zhì)量出現(xiàn)概率最大的顆粒粒徑。若若f(Df(Dp p) )已知，令已知，令f(Dp)f(Dp)的一階導(dǎo)數(shù)為零，可求出的一階導(dǎo)數(shù)為零，

11、可求出D Dmodmod。若若D(Dp)D(Dp)或或 R(Dp)R(Dp)已知，其二階導(dǎo)數(shù)為零，可求出已知，其二階導(dǎo)數(shù)為零，可求出D Dmodmod。標準偏差標準偏差 分布的標準偏差，即粒徑分布的標準偏差，即粒徑D Di i對平均粒徑的二次矩的平方根。對平均粒徑的二次矩的平方根。 它反映分布對它反映分布對D D平平的分散程度。分布函數(shù)中的兩個參數(shù)的分散程度。分布函數(shù)中的兩個參數(shù)D D平平和和 完完全決定了粒度分布。全決定了粒度分布。niiiDDf12)(平16505084DDDD （一）粉體密度的概念（一）粉體密度的概念 粉體的密度系指單位體積粉體的質(zhì)量。粉體的密度系指單位體積粉體的質(zhì)量。

12、由于粉體的顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，由于粉體的顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，粉體的體積具有不同的含義。粉體的體積具有不同的含義。 粉體的密度根據(jù)所指的體積不同分為粉體的密度根據(jù)所指的體積不同分為真密度、表觀密度、松密度真密度、表觀密度、松密度三種。三種。概述概述 由于顆粒的形狀多為不規(guī)則體，因此用一個數(shù)由于顆粒的形狀多為不規(guī)則體，因此用一個數(shù)值去描述一個三維幾何體的大小是不可能的。值去描述一個三維幾何體的大小是不可能的。 對于一個形狀極其復(fù)雜的顆粒來說，用一個對于一個形狀極其復(fù)雜的顆粒來說，用一個數(shù)值去直接描述它們的大小就更不可能了。那數(shù)值去直接描述它們的大小就更不可能了。那么，怎樣僅用一個數(shù)值描

13、述一個顆粒的大??？么，怎樣僅用一個數(shù)值描述一個顆粒的大小？這是粒度測試的基本問題。這是粒度測試的基本問題。 取樣方法取樣方法測試方法的種類測試方法的種類 篩分法篩分法( (sieving method) 顯微鏡法顯微鏡法( (microscopic method) 庫爾特計數(shù)法（庫爾特計數(shù)法（coulter counter method） 沉降法沉降法（sedimentation method） 空氣透過法空氣透過法 氣體吸附法氣體吸附法課外課外: 粒度分布的測試粒度分布的測試粒度分布的測試粒度分布的測試形狀系數(shù)形狀系數(shù)粒徑相同的顆粒，形狀不相同，其表面積、體積也相同，粒徑相同的顆粒，形狀不相

14、同，其表面積、體積也相同，因此，顆粒的表面積、體積與其粒徑之間的數(shù)量關(guān)系，在因此，顆粒的表面積、體積與其粒徑之間的數(shù)量關(guān)系，在一定的程度上可以反映顆粒的形狀。另外，顆粒的表面積一定的程度上可以反映顆粒的形狀。另外，顆粒的表面積、體積是與某一特征尺寸（粒徑）的平方、立方成正比的、體積是與某一特征尺寸（粒徑）的平方、立方成正比的，這個比例系數(shù)就可定義為顆粒的形狀系數(shù)。，這個比例系數(shù)就可定義為顆粒的形狀系數(shù)。注意：注意：粒徑的定義和粒徑的測量方法粒徑的定義和粒徑的測量方法單個顆粒的形狀系數(shù)與整個顆粒群的形狀系數(shù)的區(qū)別。單個顆粒的形狀系數(shù)與整個顆粒群的形狀系數(shù)的區(qū)別。 形狀系數(shù)為一個修正系數(shù)，用來衡量

15、實際顆粒與球形顆形狀系數(shù)為一個修正系數(shù)，用來衡量實際顆粒與球形顆粒不一致的程度。粒不一致的程度。形狀指數(shù)形狀指數(shù)利用顆粒本身的各種粒徑以及表面積等數(shù)據(jù)進行各種無因利用顆粒本身的各種粒徑以及表面積等數(shù)據(jù)進行各種無因次的組合，或與球形顆粒進行比較而定義的表示顆粒形狀次的組合，或與球形顆粒進行比較而定義的表示顆粒形狀的各種指標稱為形狀指數(shù)，其本身并不具有特定的物理意的各種指標稱為形狀指數(shù)，其本身并不具有特定的物理意義。根據(jù)不同的使用目的，可選擇相應(yīng)的形狀指數(shù)來表示義。根據(jù)不同的使用目的，可選擇相應(yīng)的形狀指數(shù)來表示顆粒的形狀。常用的顆粒的形狀。常用的形狀指數(shù)形狀指數(shù)有：有： 顆粒形狀顆粒形狀s sv

16、v球形球形l=b=h=dl=b=h=d/6/66 6圓錐形圓錐形l=b=h=dl=b=h=d0.810.81/12/129.79.7立方體立方體l=b=hl=b=h6 61 16 6圓板形圓板形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自由沉降與沉降速度（Free settling and

17、 settling velocity） 顆粒-流體體系一定，ut一定，與之對應(yīng)的Rep 也一定。根據(jù)對應(yīng)的 Rep，可得到不同Rep范圍內(nèi) ut 的計算式： (1) Rep2，層流區(qū)(斯托克斯公式) (2) 2Rep500，過渡區(qū)(阿侖公式) (3) 500Rep1105，湍流區(qū)(牛頓公式)因Rep中包含 ut，故需通過假設(shè)檢驗法確定計算公式。 靈活運用上述原理還可以根據(jù)顆粒在流體中沉降速度的實驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)出顆粒的粒度 dp 或密度 p。 218pptgdu0.60.27ppptgdReu1.74pptgdu沉降分離滿足的基本條件為沉降分離滿足的基本條件為 T T T Tt 或或 tuhul降塵

18、室的生產(chǎn)能力為降塵室的生產(chǎn)能力為 tsbluV 理論上降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降面積理論上降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降面積bl及顆粒及顆粒的沉降速度的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室高度有關(guān)，而與降塵室高度h無關(guān)。故降塵室應(yīng)無關(guān)。故降塵室應(yīng)設(shè)計成扁平形，或在室內(nèi)均勻設(shè)置多層水平隔板，構(gòu)成設(shè)計成扁平形，或在室內(nèi)均勻設(shè)置多層水平隔板，構(gòu)成多層降塵室。多層降塵室。1nHh)(1bluVntS隔板間距：取整多層降塵室生產(chǎn)能力：多層降塵室生產(chǎn)能力： V VS S(n+1)u(n+1)ut tlblb2、說明、說明 沉降速度ut應(yīng)按需要分離下來的最小顆粒計算； 氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降

19、下來的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動的雷諾準數(shù)處于滯流范圍之內(nèi)； 降塵室結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常僅適用于分離直徑大于50m的顆粒，用于過程的預(yù)除塵。 多層降塵室雖能分離細小的顆粒，并節(jié)省地面，但出灰麻煩。 降塵室的計算降塵室的計算 設(shè)計型設(shè)計型操作型操作型已知氣體處理量和除塵要求，求降已知氣體處理量和除塵要求，求降塵室的大小塵室的大小 用已知尺寸的降塵室處理一定量含用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時，計算可以完全除掉的最塵氣體時，計算可以完全除掉的最小顆粒的尺寸，或者計算要求完全小顆粒的尺寸，或者計算要求完全除去直徑除去直徑dp的塵粒時所能處理的氣的塵粒時所能

20、處理的氣體流量。體流量。 固體顆粒容易聚集在一起，尤其是細顆粒固體顆粒容易聚集在一起，尤其是細顆粒 顆粒之間存在附著力顆粒之間存在附著力 粉體的摩擦特性、流動性、分散性、可壓縮性等粉體的摩擦特性、流動性、分散性、可壓縮性等 分子間的范德華力分子間的范德華力 顆粒間的范德華力顆粒間的范德華力 附著水分的毛細管力附著水分的毛細管力 顆粒間的靜電力顆粒間的靜電力 磁性力磁性力 顆粒表面不平引起的機械咬合力顆粒表面不平引起的機械咬合力擺動狀態(tài)鏈索狀態(tài)毛細管狀態(tài)浸漬狀態(tài)圖圖 顆粒間液相狀態(tài)顆粒間液相狀態(tài)顆粒間液相狀態(tài)顆粒間液相狀態(tài) 顆粒接觸點上存顆粒接觸點上存 在透鏡狀或環(huán)狀在透鏡狀或環(huán)狀 的液相，液相

21、互的液相，液相互 不連續(xù)不連續(xù) 隨著液體量增多，環(huán)隨著液體量增多，環(huán) 張大，顆粒空隙中的張大，顆粒空隙中的 液相相互連結(jié)成網(wǎng)狀，液相相互連結(jié)成網(wǎng)狀， 空氣分布其中空氣分布其中 顆粒群浸在顆粒群浸在 液體中，存液體中，存 在自由液面在自由液面 顆粒間的所有空隙被顆粒間的所有空隙被 液體充滿，僅在粉體液體充滿，僅在粉體 層表面存在氣液界面層表面存在氣液界面空氣中顆粒團聚的主要原因是什么？什么空氣中顆粒團聚的主要原因是什么？什么作用力起主要作用？非常干燥條件下又是作用力起主要作用？非常干燥條件下又是什么作用力其主要作用？什么作用力其主要作用？顆粒在空氣中和液體中分散的主要途徑有顆粒在空氣中和液體中分

22、散的主要途徑有哪些？哪些？粉體的摩擦性粉體的摩擦性 粉體流動（顆粒從運動狀態(tài)變?yōu)殪o止狀態(tài)）粉體流動（顆粒從運動狀態(tài)變?yōu)殪o止狀態(tài)）所形成的角度，是表征粉體力學行為和流所形成的角度，是表征粉體力學行為和流動狀況的重要參數(shù)。由于顆粒間的摩擦力動狀況的重要參數(shù)。由于顆粒間的摩擦力和內(nèi)聚力形成的角度統(tǒng)稱為摩擦角。和內(nèi)聚力形成的角度統(tǒng)稱為摩擦角。 根據(jù)顆粒群運動狀態(tài)的不同，分為根據(jù)顆粒群運動狀態(tài)的不同，分為安息角安息角/休止角休止角：安息角越小，粉體的流動性越好安息角越小，粉體的流動性越好。內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角壁面摩擦角壁面摩擦角運動摩擦角運動摩擦角粉體的摩擦性粉體的摩擦性-內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角 庫侖定律庫侖定律

23、（2-14） C粉體的摩擦系數(shù)（內(nèi)摩擦系數(shù)）粉體的摩擦系數(shù)（內(nèi)摩擦系數(shù)） c初抗剪強度初抗剪強度 c = 0 時，為時，為“簡單庫侖粉體簡單庫侖粉體”。Cc 剪切盒試驗剪切盒試驗表：剪切試驗測定例表：剪切試驗測定例垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力 （*105Pa）0.253 0.505 0.755 1.01剪應(yīng)力剪應(yīng)力 （*105Pa）0.450 0.537 0.629 0.718 Molerus 粉體分類粉體分類Molerus 按照粉體的按照粉體的摩擦行為摩擦行為將粉體分成將粉體分成三類三類： 初抗剪強度初抗剪強度C=0的粉體為的粉體為Molerus I類粉體類粉體 初抗剪強度初抗剪強度C0，與預(yù)壓縮應(yīng)力無

24、關(guān)的粉體為，與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)的粉體為 Molerus II類粉體類粉體 初抗剪強度初抗剪強度C0，與預(yù)壓縮應(yīng)力有關(guān)的粉體為，與預(yù)壓縮應(yīng)力有關(guān)的粉體為 Molerus III類粉體類粉體 由式得：由式得：Molerus I 類粉體類粉體的開放屈服強度為的開放屈服強度為0，即，即Molerus I 類粉體不結(jié)拱；類粉體不結(jié)拱；Molerus II 類粉體類粉體的開放屈服強度為常數(shù)，與預(yù)壓的開放屈服強度為常數(shù)，與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)；縮應(yīng)力無關(guān)；Molerus III 類粉體類粉體的開放屈服強度隨預(yù)壓縮應(yīng)力的的開放屈服強度隨預(yù)壓縮應(yīng)力的增加而增加，即拱的強度隨預(yù)壓縮應(yīng)力的增加而增增加而增加，即拱的強度隨預(yù)

25、壓縮應(yīng)力的增加而增加。加。粉體的流動性粉體的流動性 水泥粉體物料是水泥粉體物料是，是無限多種粒度、形，是無限多種粒度、形狀和空隙的組合體，因而我們可以用狀和空隙的組合體，因而我們可以用的方的方法進行分析研究。法進行分析研究。 W.JenikeW.Jenike等人提出了粉體的連等人提出了粉體的連續(xù)介質(zhì)塑料模型，并發(fā)展了續(xù)介質(zhì)塑料模型，并發(fā)展了的判據(jù)，的判據(jù)，創(chuàng)建了一套科學地表示散狀物料流動性能的指標，創(chuàng)建了一套科學地表示散狀物料流動性能的指標，并且根據(jù)散狀物料流動理論導(dǎo)出一套能根據(jù)所測得并且根據(jù)散狀物料流動理論導(dǎo)出一套能根據(jù)所測得這些流動性的指標設(shè)計料倉等容器的實用方法。這些流動性的指標設(shè)計料倉

26、等容器的實用方法。流動函數(shù)流動函數(shù)FF 22 FF 4410流動性流動性差，流不動差，流不動不易流動不易流動容易流動容易流動自由流自由流動動cfFF/0判據(jù)：水泥粉體的開發(fā)屈服強度水泥粉體的開發(fā)屈服強度預(yù)壓縮應(yīng)力預(yù)壓縮應(yīng)力一、粉體的應(yīng)力規(guī)定一、粉體的應(yīng)力規(guī)定 莫爾應(yīng)力圓莫爾應(yīng)力圓 粉體主要承受壓縮作用，粉體主要承受壓縮作用，粉體的正應(yīng)力規(guī)定壓應(yīng)力為粉體的正應(yīng)力規(guī)定壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負；切應(yīng)力是逆時針為正，順為負。正，拉應(yīng)力為負；切應(yīng)力是逆時針為正，順為負。zzzyzxyzyyyxxzxyxx 粉體內(nèi)部的滑動可沿任何一個面發(fā)生，只要該面上的粉體內(nèi)部的滑動可沿任何一個面發(fā)生，只要該面上的剪應(yīng)力達

27、到其抗剪強度。剪應(yīng)力達到其抗剪強度。用摩爾應(yīng)力圓表示斜面上的應(yīng)力用摩爾應(yīng)力圓表示斜面上的應(yīng)力 由前兩式平方并相加，整理得由前兩式平方并相加，整理得 2221313()()22 應(yīng)力圓的畫法應(yīng)力圓的畫法第一種畫法第一種畫法（1）在）在 q q軸上作出軸上作出A0( x,0), B0( y,0) （2） A0, B0的中點為圓心的中點為圓心C（3）過）過A0垂直向上取垂直向上取 xy 得得A， CA為半徑為半徑0 q q q qCA0B0AByx（4）以）以C 為圓心、為圓心、CA為半徑為半徑畫圓畫圓第二種畫法第二種畫法（1 1）坐標系內(nèi)畫出點坐標系內(nèi)畫出點 A( ( x， xy) B ( y，

28、yx) （2 2） AB與與 q q 軸的軸的 交點交點C是圓心是圓心（3 3） 以以 C 為圓心為圓心 以以AC為半徑為半徑 畫畫 圓圓 應(yīng)力圓應(yīng)力圓 或或 莫爾圓莫爾圓 x xy yxyOn q q q qq q A( x , xy)O q q q qCB( y , yx)x2q qnD( q q , q q 莫爾莫爾-庫侖庫侖定律定律 莫爾最初提出的強度理論，認為材料破壞是剪莫爾最初提出的強度理論，認為材料破壞是剪切破壞，在破壞面上切破壞，在破壞面上f f= =f f() )，由此函數(shù)關(guān)系所，由此函數(shù)關(guān)系所定的曲線，稱為莫爾破壞包絡(luò)線。定的曲線，稱為莫爾破壞包絡(luò)線。17761776年，庫

29、侖年，庫侖總結(jié)出粉體（土）的抗剪強度規(guī)律?？偨Y(jié)出粉體（土）的抗剪強度規(guī)律。 庫侖定律是莫爾強度理論的特庫侖定律是莫爾強度理論的特例。此時莫爾破壞包線為一直例。此時莫爾破壞包線為一直線。以庫侖定律表示莫爾破壞包絡(luò)線。以庫侖定律表示莫爾破壞包絡(luò)線的理論稱莫爾線的理論稱莫爾庫侖破壞定律。庫侖破壞定律。 粉體流動和臨界流動的充要條件，臨界流動條件在粉體流動和臨界流動的充要條件，臨界流動條件在（，）坐標中是直線：）坐標中是直線：IYF 莫爾莫爾-庫侖定律：粉體內(nèi)任一點的莫爾應(yīng)力圓在庫侖定律：粉體內(nèi)任一點的莫爾應(yīng)力圓在IYF的下方時，粉體將處于靜止狀態(tài)；粉體內(nèi)某一的下方時，粉體將處于靜止狀態(tài)；粉體內(nèi)某一點

30、的莫爾應(yīng)力圓與點的莫爾應(yīng)力圓與IYF相切時，粉體處于臨界流動相切時，粉體處于臨界流動或流動狀態(tài)或流動狀態(tài)庫侖粉體：符合庫侖定律的粉體庫侖粉體：符合庫侖定律的粉體CC根據(jù)莫爾根據(jù)莫爾- -庫侖定律，當單元體到極限平衡狀態(tài)時，庫侖定律，當單元體到極限平衡狀態(tài)時，莫爾應(yīng)力圓恰好與庫侖抗剪強度線相切。莫爾應(yīng)力圓恰好與庫侖抗剪強度線相切。整體流倉內(nèi)沒有死角，避免了物料的不穩(wěn)定流動、溝流和溢整體流倉內(nèi)沒有死角，避免了物料的不穩(wěn)定流動、溝流和溢流；流；能把粒度分離的物料重新混合，形成了先進先出的流動，最大能把粒度分離的物料重新混合，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、變質(zhì)或偏析問題；限度地

31、減少了存儲期間的結(jié)塊、變質(zhì)或偏析問題； 顆粒料的密度在卸料時是常數(shù)，料位差對它沒有影響，顆粒料的密度在卸料時是常數(shù)，料位差對它沒有影響，可用容積式供料裝置很好地控制物料；可用容積式供料裝置很好地控制物料；兩種流動模式的比較兩種流動模式的比較 可制流量，因此任意截面上的壓力可以預(yù)測且相對均勻；可制流量，因此任意截面上的壓力可以預(yù)測且相對均勻；物料的密實程度和透氣性能是均勻的，物料的密實程度和透氣性能是均勻的，流動的邊界可以預(yù)測，可用靜態(tài)流動流動的邊界可以預(yù)測，可用靜態(tài)流動條件進行分析；條件進行分析；整體流需要增加料倉高度，增加倉壁的磨損。整體流需要增加料倉高度，增加倉壁的磨損。 質(zhì)量流量公式質(zhì)量

32、流量公式與流體不同：粉體的質(zhì)量流量與流體不同：粉體的質(zhì)量流量qm與高度與高度H與直徑與直徑D無關(guān)；與開口尺寸無關(guān)；與開口尺寸D0、粉體的堆積密度、粉體的堆積密度B、內(nèi)、內(nèi)摩擦角摩擦角i、重力加速度、重力加速度g有關(guān)有關(guān) 料倉的形狀料倉的形狀料倉的容量居中，使用周期以天料倉的容量居中，使用周期以天或小時計，主要用于配合幾種不或小時計，主要用于配合幾種不同物料或調(diào)節(jié)前后工序物料平衡同物料或調(diào)節(jié)前后工序物料平衡。 料倉設(shè)計料倉設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容料倉的形狀料倉的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸尺寸倉壁倉壁壓力壓力料倉的卸料口徑的確定料倉的卸料口徑的確定對于整體流料倉對于整體流料倉, , 卸料口尺寸太小卸料口尺寸太

33、小, , 將會形成料拱將會形成料拱( (或稱架或稱架橋橋) ) 。設(shè)計計算時。設(shè)計計算時, , 用一定性尺寸用一定性尺寸B B來描述卸料口的大小。來描述卸料口的大小。對于圓形卸料口對于圓形卸料口, , B B 等于卸料口直徑等于卸料口直徑; ; 對于方形卸料口對于方形卸料口, , B B 為對角線長度為對角線長度; ; 對于縫形卸料口對于縫形卸料口, B , B 為縫寬為縫寬( ( L L3 3 B , B , L L 為縫長）。為縫長）。1 1、有明顯的臨界流態(tài)化點和臨、有明顯的臨界流態(tài)化點和臨界流態(tài)化速度界流態(tài)化速度; ;2 2、流態(tài)化床層的壓降為一常數(shù)、流態(tài)化床層的壓降為一常數(shù); ;3

34、3、有平穩(wěn)的流態(tài)化界面、有平穩(wěn)的流態(tài)化界面; ;4 4、流態(tài)化床層的空隙率在任何流速下、流態(tài)化床層的空隙率在任何流速下, ,都具有一個代表都具有一個代表性的均勻值性的均勻值, ,不因床層內(nèi)的位置而變化。不因床層內(nèi)的位置而變化。理想流化床的特點理想流化床的特點:實際流化床的特點實際流化床的特點:固定床與流化床分界點所對應(yīng)的流體表觀流速。固定床與流化床分界點所對應(yīng)的流體表觀流速。臨界流態(tài)化速度臨界流態(tài)化速度流態(tài)化(流化床)：顆粒在流體中懸浮或隨其一起流動。強化顆粒與流體間的傳熱、傳質(zhì)與化學反應(yīng)特性。ubp0LuABCDEABCDE床高logulogp bmfutumfL鼓泡床(聚式)膨脹床(散式)

35、氣泡相乳化相F流態(tài)化過程床層壓降及床高變化曲線 初始流態(tài)化：臨界流化速度 umf 臨界空隙率mf 顆粒被氣流帶出：帶出速度 u（=ut）流化床操作范圍：臨界流化速度 umf 與帶出速度之間起伏Slog ulog pBlog ulog pbbW Ap正常值騰涌(Slugging)：顆粒層被氣泡分成幾段并像活塞一樣被推動上升，在頂部破裂后顆粒回落。騰涌時床層高度起伏很大，器壁被顆粒磨損加劇，引起設(shè)備震動，損傷床內(nèi)構(gòu)件。溝流：大量氣體經(jīng)過局部截面通過床層，其余部分仍為固定床而未流化(“死床”)。騰通與溝流都會使氣固兩相接觸不充分、不均勻、流化質(zhì)量不高，使傳熱、傳質(zhì)和化學反應(yīng)效率下降。 大高徑比床層大

36、直徑床層風機料倉進料段顆粒加速段膨脹段密相稀相彎管加速區(qū)高磨損區(qū)氣固分離氣源顆粒進料與加速段穩(wěn)定輸送段氣固分離裝置 供料裝置供料裝置(各種裝料漏斗、噴射注入式及葉輪旋轉(zhuǎn)式供料器等各種裝料漏斗、噴射注入式及葉輪旋轉(zhuǎn)式供料器等)； 氣流輸送管道系統(tǒng)氣流輸送管道系統(tǒng)(包括管道、各種聯(lián)接頭、閥門、管道轉(zhuǎn)換包括管道、各種聯(lián)接頭、閥門、管道轉(zhuǎn)換器、彎管頭等器、彎管頭等)；分離裝置與分選裝置；分離裝置與分選裝置(包括各種結(jié)構(gòu)類型的分離包括各種結(jié)構(gòu)類型的分離與分選設(shè)備、徘料器、貯科倉等與分選設(shè)備、徘料器、貯科倉等)；風機。；風機。氣力輸送氣力輸送垂直氣力輸送管內(nèi)流型垂直氣力輸送管內(nèi)流型 顆粒-流體兩相的流體動

37、力學特征常表現(xiàn)為流型轉(zhuǎn)變影響參數(shù)：氣體流速敏感參數(shù)：輸送管內(nèi)的壓降系統(tǒng)動力消耗評價指標用來表征流型稀相輸送與密相輸送 均相氣體表觀流速 u壓降梯度 p/LABabcdeeeeeaaabbbbccccdddd1G2G3G4G5G0G54321GGGGG垂直氣力輸送流型圖垂直氣力輸送流型圖 壓 降 最 低 曲線 密相區(qū)稀相區(qū)“哽噎”速度 輕微團聚 聚團 節(jié)涌 輸送中重力的作用方向與流動方向垂直，使顆粒保持懸浮的不再是曳力、而是水平流動的氣流對顆粒產(chǎn)生的升力，因此管內(nèi)流型（主要是密相）也有所不同。 水平氣力輸送管內(nèi)流型水平氣力輸送管內(nèi)流型 均勻稀相均勻稀相 顆粒堆積顆粒堆積 “沉寂”速度 “沙丘”流

38、 水平“拴塞” 水平氣力輸送流型圖水平氣力輸送流型圖 氣體表觀流速 u壓降梯度 p/L12345最低壓降曲線“沉寂”速度 破碎機械特征的表示破碎機械特征的表示（1 1） i i = = D D / / d d （2 2）公稱粉碎比公稱粉碎比 多級破碎時，如果各級的粉碎比為多級破碎時，如果各級的粉碎比為 i i1 1、i i2 2、i in n，總粉碎比為，總粉碎比為 i i0 0 = = i i1 1 i i2 2 i in n。為了簡單的表示和比較這一特性，常用其允許的最大進料口為了簡單的表示和比較這一特性，常用其允許的最大進料口尺寸與最大出料口尺寸之比作為粉碎比，稱尺寸與最大出料口尺寸之比

39、作為粉碎比，稱公稱粉碎比公稱粉碎比。由。由于實際加入的物料的最大尺寸總是小于最大進料口尺寸，所于實際加入的物料的最大尺寸總是小于最大進料口尺寸，所以粉碎機的平均粉碎比一般小于公稱粉碎比。前者約是后者以粉碎機的平均粉碎比一般小于公稱粉碎比。前者約是后者的的70%-90%。 粉碎比是確定粉碎工藝以及選用粉碎機的重要依據(jù)。一粉碎比是確定粉碎工藝以及選用粉碎機的重要依據(jù)。一般粉碎機械的公稱粉碎比為般粉碎機械的公稱粉碎比為3-10，粉磨機械則達到，粉磨機械則達到30-1000以以上。上。粉碎功（物料能耗假說） 粉碎能耗：粉碎機械傳粉碎能耗：粉碎機械傳動中的能耗。動中的能耗。 外力做的功消耗外力做的功消耗

40、已有假說：已有假說：表面積假說表面積假說體積假說體積假說裂縫假說裂縫假說粉碎工藝流程示意圖：1、樣品中某一組分的濃度、樣品中某一組分的濃度(質(zhì)量質(zhì)量)的平均值的平均值niixnx112、樣品中某一組分分數(shù)的標準偏差、樣品中某一組分分數(shù)的標準偏差niixxnS12)(113、完全混合和未混合時的標準偏差、完全混合和未混合時的標準偏差NPPSR)1 ( )1 (0PPS4、定義粉體的混合度為、定義粉體的混合度為RSSSSM001021SSM流體分級的定義流體分級的定義 (1) (1)辭海辭海： 利用不同粒度和比重的顆粒在水或空氣中沉降速利用不同粒度和比重的顆粒在水或空氣中沉降速 度度( (受力受力

41、) )的不同，根據(jù)要求將其分成不同粒度或比重的級別的作業(yè)。的不同，根據(jù)要求將其分成不同粒度或比重的級別的作業(yè)。 （2）中國大百科全書中國大百科全書：分級是按顆粒在流體介質(zhì)中的沉降速度來：分級是按顆粒在流體介質(zhì)中的沉降速度來選擇顆粒，粗顆粒沉降分離出去，細顆粒隨流體帶走。選擇顆粒，粗顆粒沉降分離出去，細顆粒隨流體帶走。（3）化學工程手冊化學工程手冊： 顆粒分級是把顆粒分離成不同粒度級別顆粒分級是把顆粒分離成不同粒度級別過程，往往是以液體或氣體為介質(zhì)的固過程，往往是以液體或氣體為介質(zhì)的固固分離。固分離。共共 同同 點點限定分級是在流體介質(zhì)中進行；甚至限限定分級是在流體介質(zhì)中進行；甚至限定在水或空氣中進行。定在水或空氣中進行。流體分級：利用顆粒在流體中受到流體的力學作用時運動情況的差異將其分離的操作。流體分級：利用顆粒在流體中受到流體的力學作用時運動情況的差異將其分離的操作。概述概述 部分分級效率曲線雖然能反映分級的效果，也能反映分部分分級效率曲線雖然能反映分級的效果，也能反映分級機的分級性能，但很難定量地、直觀地表示分級的精度。級機的分級性能，但很難定量地、直觀地表示分級的精度。因此，我們往往以部分分級效率曲線為基礎(chǔ)，定義