第二章顆粒堆積

1、吉曉莉第二章第二章 顆粒堆積顆粒堆積它和儲如團粒、濾餅、粒層、流態(tài)化床、料堆等顆粒集合它和儲如團粒、濾餅、粒層、流態(tài)化床、料堆等顆粒集合體的物理性質(zhì)有直接關(guān)系。體的物理性質(zhì)有直接關(guān)系。它不僅影響許多工藝過程的效率，如礦漿的輸送、濕產(chǎn)物它不僅影響許多工藝過程的效率，如礦漿的輸送、濕產(chǎn)物的噴霧干燥、礦倉內(nèi)物料的流出狀態(tài)燈，而且對最終產(chǎn)品的噴霧干燥、礦倉內(nèi)物料的流出狀態(tài)燈，而且對最終產(chǎn)品的質(zhì)量，如制品強度、密度、透氣性、熱值等也起著重要的質(zhì)量，如制品強度、密度、透氣性、熱值等也起著重要的作用。的作用。2.1典型的堆積參數(shù)典型的堆積參數(shù)表征顆粒堆積狀態(tài)的基本參數(shù)有空隙率（空隙度或孔隙表征顆粒堆積狀態(tài)的

2、基本參數(shù)有空隙率（空隙度或孔隙率），堆積率，配位數(shù)，比表面積，空隙（或孔隙）分布率），堆積率，配位數(shù)，比表面積，空隙（或孔隙）分布等，其中空隙率應(yīng)用最為普遍等，其中空隙率應(yīng)用最為普遍。 （1）空隙率）空隙率 空隙率空隙率 : 為顆粒體中空隙所占的容積率（容積分數(shù)），為顆粒體中空隙所占的容積率（容積分數(shù)），定義式為定義式為顆粒體中空隙的體積顆粒體中空隙的體積 顆粒體的表觀體積顆粒體的表觀體積粒子的真體積粒子的真體積 顆粒體的表觀體積顆粒體的表觀體積 顆粒體的表觀體積顆粒體的表觀體積=1-顆粒質(zhì)量顆粒質(zhì)量顆粒質(zhì)量顆粒質(zhì)量paap1/式中式中 顆粒的真密度顆粒的真密度顆粒體的表觀密度顆粒體的表觀密度

3、ap堆積體表觀密度、真密度和空隙率的關(guān)系為：堆積體表觀密度、真密度和空隙率的關(guān)系為：pa)1 ( （2）堆積率）堆積率 堆積率表征顆粒體中固體顆粒所占的容積率，以堆積率表征顆粒體中固體顆粒所占的容積率，以 表表示，即示，即pa1（3）配位數(shù)）配位數(shù)配位數(shù)配位數(shù) 定義為每個顆粒和周圍其他顆粒接觸點的數(shù)目。定義為每個顆粒和周圍其他顆粒接觸點的數(shù)目。 與顆粒體的流變性有關(guān)與顆粒體的流變性有關(guān)。cNcNcN(4)表觀密度表觀密度papaaVV11顆粒體的表觀體積顆粒的質(zhì)量a空隙率體的真密度）顆粒的真密度（粉體填充體積）顆粒體的表觀體積（粉;paV正方形排列層正方形排列層均一球形顆粒的基本排列層均一球形

4、顆粒的基本排列層等邊三角形等邊三角形/ /菱形菱形/ /六邊形排列層六邊形排列層2.2 球體的堆積球體的堆積均一球形顆粒的基本排列層均一球形顆粒的基本排列層2.2.1 等徑球體的有規(guī)則排列等徑球體的有規(guī)則排列圖圖2-1 尺寸相同圓球的各種堆積方式尺寸相同圓球的各種堆積方式六方形排列六方形排列均一球形顆粒的基本排列層均一球形顆粒的基本排列層正方形排列正方形排列菱面體堆積菱面體堆積菱面體堆積菱面體堆積立方堆積立方堆積正斜方堆積正斜方堆積楔形四面體堆積楔形四面體堆積均一球形顆粒的多層排列層均一球形顆粒的多層排列層表表4-1 等徑球體有規(guī)則排列的配位數(shù)和空隙率等徑球體有規(guī)則排列的配位數(shù)和空隙率CN%/

5、 )1 (%/632.62)32(622.622.6配位數(shù)堆積率空隙率序號序號 排列方式排列方式a立方堆積立方堆積（立方最疏填充）（立方最疏填充） 6 47.64b六方型（正斜六方型（正斜方堆積）方堆積） 8 39.55c楔形四面體堆楔形四面體堆積積 10 30.19d菱面體堆積菱面體堆積立方最密填充立方最密填充 12 25.95e菱面體堆積菱面體堆積立方最密填充立方最密填充 12 25.95請同學(xué)試著求各單元體的總體積請同學(xué)試著求各單元體的總體積2.2.2 等徑球形顆粒的隨意堆積（實際堆積）等徑球形顆粒的隨意堆積（實際堆積）問題問題1：當向圓筒中十分小心地填充玻璃球時，實測的：當向圓筒中十分

6、小心地填充玻璃球時，實測的空隙率比前述的理想的最密填充狀態(tài)的空隙率大空隙率比前述的理想的最密填充狀態(tài)的空隙率大0.35-0.40，為什么？，為什么？問題問題2：如何用實驗測試均一球形顆粒群的實際填充：如何用實驗測試均一球形顆粒群的實際填充結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)？問題問題3：幾種實驗方法的結(jié)論和公式？：幾種實驗方法的結(jié)論和公式？2.2.2 等徑球形顆粒的隨意堆積（實際堆積）等徑球形顆粒的隨意堆積（實際堆積）)1 (4764.02595.0 xxxxxxxxNC414. 01)828. 11 (6)1 (2)1 (6212平均空隙率平均空隙率平均配位數(shù)平均配位數(shù)X是六方最密堆是六方最密堆積的比例數(shù)積的比例數(shù)1

7、.Smith關(guān)系式關(guān)系式（用立方最疏排列和六方最密排列以某一比例混合）（用立方最疏排列和六方最密排列以某一比例混合）立方最疏排列單元體的體積為立方最疏排列單元體的體積為1， 配位數(shù)配位數(shù)6六方最密排列單元體的體積為六方最密排列單元體的體積為 配位數(shù)配位數(shù)122/12單位體積比單位體積比1比比Smith實驗實際填充結(jié)構(gòu)實際填充結(jié)構(gòu)n填充時，受顆粒碰撞、回彈、顆粒間相互作用填充時，受顆粒碰撞、回彈、顆粒間相互作用力及容器壁的影響不能規(guī)則填充。力及容器壁的影響不能規(guī)則填充。nSmith等人將等人將3.78mm的鉛彈自然填入直徑的鉛彈自然填入直徑80130mm的燒杯中，注入的燒杯中，注入20%醋酸水溶

8、醋酸水溶液后，十分小心地倒掉溶液。若保持原先填充液后，十分小心地倒掉溶液。若保持原先填充狀態(tài)，接觸點上殘留堿性醋酸鉛的白色斑點。狀態(tài)，接觸點上殘留堿性醋酸鉛的白色斑點。從與容器不接觸的鉛彈中計數(shù)從與容器不接觸的鉛彈中計數(shù)9001600個個球，得到平均空隙率平均配位數(shù)的關(guān)系：球，得到平均空隙率平均配位數(shù)的關(guān)系：下圖直接給出空隙率與配位數(shù)的關(guān)系下圖直接給出空隙率與配位數(shù)的關(guān)系Smith等徑球形顆粒的隨意堆積空隙率與配位數(shù)的關(guān)系等徑球形顆粒的隨意堆積空隙率與配位數(shù)的關(guān)系從（從（4-5）和（）和（4-6）式求得空隙率）式求得空隙率 與平均配位數(shù)的關(guān)系與平均配位數(shù)的關(guān)系式式：2.Ridgway 關(guān)系式：

9、關(guān)系式：以最小二乘法求得配位數(shù)和空隙率的以最小二乘法求得配位數(shù)和空隙率的關(guān)系為關(guān)系為：968.10414. 0527. 6414. 0CCNN200431. 01193. 0027. 1CCNN公式的計算：實測填充物的空隙率公式的計算：實測填充物的空隙率 ，利用公式求，利用公式求x，然后將，然后將x帶帶入相應(yīng)公式，計算出配位數(shù)入相應(yīng)公式，計算出配位數(shù)Nc3.Rumpf關(guān)系式：關(guān)系式：配位數(shù)配位數(shù)Nc=612范圍內(nèi)范圍內(nèi)1 .3cN試驗證明，球體堆積率隨容器直徑和球徑之比的增大而增加，試驗證明，球體堆積率隨容器直徑和球徑之比的增大而增加，比值在比值在10以前都符合此規(guī)律，超過以前都符合此規(guī)律，超

10、過10時，時，接近常數(shù)接近常數(shù)0.62。4、等徑顆粒群的實際填充結(jié)構(gòu)、等徑顆粒群的實際填充結(jié)構(gòu)空隙率大時，配位數(shù)分布接近正態(tài)分布，填充接近隨空隙率大時，配位數(shù)分布接近正態(tài)分布，填充接近隨機事件；機事件；空隙率減小，配位數(shù)增加空隙率減小，配位數(shù)增加。粒子數(shù)粒子數(shù)%粒子數(shù)粒子數(shù)%配位數(shù)配位數(shù)kn5、等徑顆粒群、等徑顆粒群隨機填充的實驗隨機填充的實驗1 1、隨機密填充：把球倒入一個容器中，當容器振動時獲得的、隨機密填充：把球倒入一個容器中，當容器振動時獲得的填充方式，此時的平均空隙率在填充方式，此時的平均空隙率在0.3590.359 0.3750.375之間；之間；2 2、隨機傾倒填充：把球倒入一個

11、容器內(nèi)，相當于工業(yè)上常見、隨機傾倒填充：把球倒入一個容器內(nèi)，相當于工業(yè)上常見的卸出粉料和散袋物料的操作，的卸出粉料和散袋物料的操作，此時的平均空隙率在此時的平均空隙率在0.375 0.375 0.3910.391之間；之間；3 3、隨機疏填充：把一堆疏松的球放入到一個容器內(nèi)，或讓這、隨機疏填充：把一堆疏松的球放入到一個容器內(nèi)，或讓這些球一個一個地滾入，些球一個一個地滾入，此時的平均空隙率在此時的平均空隙率在0.40.4 0.410.41之間；之間；4 4、隨機極疏填充：把流化床內(nèi)流體的速度緩慢地降到零，就、隨機極疏填充：把流化床內(nèi)流體的速度緩慢地降到零，就可得到可得到0.440.44的平均空隙

12、率。的平均空隙率。2.2.4 異徑球形顆粒的堆積異徑球形顆粒的堆積當三組分球當三組分球緊密堆積緊密堆積時，空隙率明顯下降。當組分大于時，空隙率明顯下降。當組分大于3時，空隙率時，空隙率下降就不明顯了下降就不明顯了。表表4-2 多組分球體顆粒的堆積特征多組分球體顆粒的堆積特征球體組分球體組分球體體積球體體積/% 空隙率空隙率/%空隙率下降空隙率下降/% 1 62 38 2 85.6 14.4 23.6 3 94.6 5.4 9.0 4 98.0 2.0 3.4 5 99.2 0.8 1.2孔隙率隨著小顆粒的加入量增加而減?。活w粒粒徑越小，孔隙率也越低?？紫堵孰S著小顆粒的加入量增加而減小；顆粒粒徑

13、越小，孔隙率也越低。2.2.5異徑球體的填充結(jié)構(gòu)異徑球體的填充結(jié)構(gòu)(不連續(xù)粒度分布不連續(xù)粒度分布)前提：前提：兩成分顆粒群的填充結(jié)構(gòu)兩成分顆粒群的填充結(jié)構(gòu)結(jié)論：結(jié)論：小顆粒的粒度越小，填充率越高，而且填充率隨大、小顆粒小顆粒的粒度越小，填充率越高，而且填充率隨大、小顆粒混合比而變化，大顆粒質(zhì)量比率為混合比而變化，大顆粒質(zhì)量比率為7070時，填充率最大。時，填充率最大。質(zhì)量比率的計算：質(zhì)量比率的計算：設(shè)密度設(shè)密度1的大顆粒單獨填充時的空隙率為的大顆粒單獨填充時的空隙率為1 ，如，如將密度將密度2、空隙率、空隙率2 的小顆粒填充到大顆粒的空隙中，則填充體單的小顆粒填充到大顆粒的空隙中，則填充體單位

14、體積大顆粒的質(zhì)量位體積大顆粒的質(zhì)量W1 為：為： 11111W小顆粒的質(zhì)量小顆粒的質(zhì)量W2為：為：221211W因此，混合物中大顆粒的質(zhì)量比率為：因此，混合物中大顆粒的質(zhì)量比率為：22111112111WWWZ對于同材質(zhì)的球形顆粒，對于同材質(zhì)的球形顆粒，12， 1 2 則上式為：則上式為：11Z計算結(jié)果：計算結(jié)果：球形顆?？障堵是蛐晤w粒空隙率 0.4時，獲得最大填充率的大顆粒質(zhì)量比時，獲得最大填充率的大顆粒質(zhì)量比率為率為0.71雙粒度球形顆粒系統(tǒng)的填充結(jié)構(gòu)雙粒度球形顆粒系統(tǒng)的填充結(jié)構(gòu)不同粒度玻璃珠填充結(jié)果：粒徑相差越大，空隙率越不同粒度玻璃珠填充結(jié)果：粒徑相差越大，空隙率越低；大顆粒質(zhì)量比低；

15、大顆粒質(zhì)量比70%時，空隙率最小時，空隙率最小。2.3 實際顆粒的堆積實際顆粒的堆積實際顆粒大多實際顆粒大多 非球體非球體 不連續(xù)分布不連續(xù)分布：代表該范圍有限尺寸的：代表該范圍有限尺寸的 顆粒所組成顆粒所組成 粒度分布粒度分布 連連 續(xù)續(xù) 分布分布: :某一粒度范圍內(nèi)所有尺某一粒度范圍內(nèi)所有尺 寸的顆粒所組成寸的顆粒所組成Weatman -Hugill的理論的理論(以兩元混合顆粒為例以兩元混合顆粒為例 )當組成接近百分之百為粗顆粒時，混合物的表觀體積由粗顆粒決當組成接近百分之百為粗顆粒時，混合物的表觀體積由粗顆粒決定，細顆粒充填入粗顆粒的空隙中，并不占有體積。定，細顆粒充填入粗顆粒的空隙中，

16、并不占有體積。當組成接近百分之百細顆粒時，細顆粒形成空隙并堆積在粗顆粒當組成接近百分之百細顆粒時，細顆粒形成空隙并堆積在粗顆粒周圍，這意味著混合物的表觀體積為細顆粒的表觀體積和粗顆粒的周圍，這意味著混合物的表觀體積為細顆粒的表觀體積和粗顆粒的實際體積之和實際體積之和 圖圖4-7 兩組分混合時小球體積分數(shù)與空隙體積分數(shù)的關(guān)系兩組分混合時小球體積分數(shù)與空隙體積分數(shù)的關(guān)系2.3.1非連續(xù)尺寸粒徑的顆粒堆積非連續(xù)尺寸粒徑的顆粒堆積2.3.2 連續(xù)尺寸顆粒的堆積連續(xù)尺寸顆粒的堆積經(jīng)典連續(xù)堆積理論的倡導(dǎo)者是經(jīng)典連續(xù)堆積理論的倡導(dǎo)者是Andreason,他把實際的他把實際的顆粒分布描述為具有相同形式的分布。

17、表達這種尺寸關(guān)顆粒分布描述為具有相同形式的分布。表達這種尺寸關(guān)系的方程為：系的方程為：%)(100)(maxmDDDU式中式中U(D)小于粒度小于粒度D的含量，的含量，%（篩下累積百分數(shù)）篩下累積百分數(shù)） 顆粒體中的最大粒度顆粒體中的最大粒度 M 模型參數(shù)或簡稱為模數(shù)。模型參數(shù)或簡稱為模數(shù)。maxDGaudinSchutzmann粒度分布方程粒度分布方程2.4 顆粒密實堆積的理論顆粒密實堆積的理論目前提出的有關(guān)緊密堆積理論主要有以下幾種目前提出的有關(guān)緊密堆積理論主要有以下幾種1、Horsfield和和Fuller的緊密堆積理論的緊密堆積理論2、Alfred方程方程3、隔級堆積理論、隔級堆積理論

18、4、緊密堆積的經(jīng)驗、緊密堆積的經(jīng)驗2.4.1 Horsfield密實堆積理論密實堆積理論在在“六方最緊密填充六方最緊密填充”排列中，其空隙的大小和形狀有二種：排列中，其空隙的大小和形狀有二種：6個球圍成的四角孔個球圍成的四角孔；4個球圍成的三角孔個球圍成的三角孔密實堆積：密實堆積：設(shè)基本的均一球設(shè)基本的均一球1 1次球（半徑次球（半徑 r r） 填入四角孔的最大球填入四角孔的最大球2 2次球（半徑次球（半徑0.4140.414r r）填入三角孔的最大球填入三角孔的最大球3 3次球（半徑次球（半徑 0.225 0.225r r）其后再填入其后再填入更小的更小的4 4次球（次球（0.1770.17

19、7r r）、）、5 5次球（次球（0.1160.116r) -r) -最后得最后得到到“菱面體型菱面體型”排列所謂最密堆積排列所謂最密堆積 Hoesfield 密實堆積密實堆積r1基本球基本球r2=0.414r1r3=0.2256r1r4=0.177r1r5=0.116r1最終填充結(jié)果最終填充結(jié)果0.149 0.2594=0.039圖圖4-12 Horsfield填充填充更小、更多的微細顆粒更小、更多的微細顆粒問題？為什么不能實現(xiàn)問題？為什么不能實現(xiàn)100%的堆積？的堆積？表表4-3 異徑球六方緊密堆積異徑球六方緊密堆積球序球序球徑球徑球的相對個數(shù)球的相對個數(shù)1次球次球E 1 25.94 74

20、.062次球次球J 1 20.7 79.33次球次球K 2 19.0 81.04次球次球L 8 15.8 84.25次球次球M 8 14.9 85.1 極小極小 極多極多 3.9 96.11r1414. 0r1225. 0r1177. 0r1116. 0r空隙率空隙率%/堆積率堆積率%/圖圖4-13 Fuller 曲線曲線2.4.3 Fuller的的 密實堆積理論密實堆積理論特點：特點：較粗顆粒累積曲線呈直線較粗顆粒累積曲線呈直線較細顆粒累積曲線近似橢圓一部分曲較細顆粒累積曲線近似橢圓一部分曲線線曲線在篩下累積為曲線在篩下累積為37.3%時，在最時，在最大粒徑大粒徑1/10處，直線和橢圓相切處

21、，直線和橢圓相切符合符合Fuller曲線顆粒群為密實堆積曲線顆粒群為密實堆積在篩下累積為在篩下累積為7%時與縱坐標相切時與縱坐標相切根據(jù)實驗結(jié)果，方程模數(shù)根據(jù)實驗結(jié)果，方程模數(shù)m在在0.330.5的范圍時，有最小的范圍時，有最小的空隙率。的空隙率。2.4.3 Alfred 密實堆積方程密實堆積方程 %100)(minmaxminnnnnDDDDDUmaxDminD 式中式中 U小于粒度小于粒度D的含量，的含量，%最大粒度最大粒度；最小粒度；最小粒度；n 模數(shù)；模數(shù)；n0.37時，堆積率最高時，堆積率最高2.4.4 隔級堆積理論（張榮曾理論）隔級堆積理論（張榮曾理論）前提：前提：設(shè)自然堆積顆粒大

22、小設(shè)自然堆積顆粒大小D和其空隙大小和其空隙大小 之比等于篩之比等于篩比比B，于是，將物料按篩比，于是，將物料按篩比B劃分為若干等級。劃分為若干等級。假設(shè)在連續(xù)分布的物料中，假設(shè)在連續(xù)分布的物料中，若若i+2級中所有顆粒均小于第級中所有顆粒均小于第i級的空隙級的空隙，若第若第i+2級中顆粒的體積恰好等于第級中顆粒的體積恰好等于第i級的空隙級的空隙的體積的體積，這樣的粒度組成就可達到最緊密堆積。，這樣的粒度組成就可達到最緊密堆積。Bnln2/ )1ln( 式中式中 nGaudin和和Alfred方程的模數(shù)；方程的模數(shù)；顆粒體的空隙率顆粒體的空隙率； B篩比。篩比。表明上述方程模數(shù)表明上述方程模數(shù)n

23、為為0.37時，物料有最緊密的堆積時，物料有最緊密的堆積A、通過計算機模擬，得到、通過計算機模擬，得到n=0.37，與，與Alfred方程中的方程中的n一致一致%100)(minmaxminnnnnDDDDDUAlfred方程B、對、對GGS方程進行分析，當方程進行分析，當m=0.33-0.5范圍內(nèi)，堆積體滿足范圍內(nèi)，堆積體滿足致密堆積致密堆積%100)()5 .033.0(maxDDDUC、粒度分布符合、粒度分布符合RRB方程，粒度分布均勻系數(shù)方程，粒度分布均勻系數(shù)m=0.5-0.7%)(exp100)()7.05.0(eDDDR2.4.5 2.4.5 密實堆積的經(jīng)驗密實堆積的經(jīng)驗（1 1）

24、采用單一顆粒不能達到緊密堆積；）采用單一顆粒不能達到緊密堆積；（2 2）采用多組分可以達到緊密堆積，而且組分顆粒尺寸相）采用多組分可以達到緊密堆積，而且組分顆粒尺寸相差越大越好，一般相差差越大越好，一般相差4 4 5 5倍以上效果更顯著；倍以上效果更顯著；（3 3）較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠充填于緊密排列顆粒構(gòu)成的）較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠充填于緊密排列顆粒構(gòu)成的空隙中，該數(shù)量取決于顆粒的形狀和填充方式。實際上，當空隙中，該數(shù)量取決于顆粒的形狀和填充方式。實際上，當有兩個組分時，粗細數(shù)量比為有兩個組分時，粗細數(shù)量比為7 7：3 3，而有三種組分時為，而有三種組分時為7 7：1 1：2 2，此時堆積率

25、最高；，此時堆積率最高；（4 4）適當增加粗粒組分的數(shù)目，可提高堆積密度，使它接）適當增加粗粒組分的數(shù)目，可提高堆積密度，使它接近最緊密堆積，但當組分大于近最緊密堆積，但當組分大于3 3時，實際意義不大時，實際意義不大（5 5）在可能情況下，應(yīng)適當增大臨界顆粒尺寸，以使各組）在可能情況下，應(yīng)適當增大臨界顆粒尺寸，以使各組分顆粒尺寸相差大一些。分顆粒尺寸相差大一些。2.5 影響顆粒堆積的因素影響顆粒堆積的因素（1）容器大?。海┤萜鞔笮。寒攦H有重力作用時，容器里實際顆粒的松散密度隨容器當僅有重力作用時，容器里實際顆粒的松散密度隨容器直徑減小和顆粒層高度的增高而減小直徑減小和顆粒層高度的增高而減小。

26、McGearyMcGeary研究了圓筒型容器和球徑之比為研究了圓筒型容器和球徑之比為1-2001-200時空隙率時空隙率的變化。結(jié)論：容器直徑和球徑比超過的變化。結(jié)論：容器直徑和球徑比超過5050時，空隙率幾時，空隙率幾乎是常數(shù)，其值為乎是常數(shù)，其值為37.5%37.5%。此時可忽略容器的大小，即忽。此時可忽略容器的大小，即忽略所謂器壁效應(yīng)的影響。略所謂器壁效應(yīng)的影響。壁效應(yīng)：當顆粒填充容器時，在容器壁附近形成特殊的排列壁效應(yīng)：當顆粒填充容器時，在容器壁附近形成特殊的排列結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(1)壁效應(yīng)壁效應(yīng)隨機填充時，存在一種所謂的壁效應(yīng)，因為在接近固體表隨機填充時，存在一種所謂的壁效應(yīng)，因為在接近固體

27、表面的地方會使隨機填充中存在局部有序。這樣，緊挨著固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。它體表面的顆粒常常會形成一層與表面形狀相同的料層。它是正方形和三角形單元聚合的混合體。隨機性隨與基本層是正方形和三角形單元聚合的混合體。隨機性隨與基本層距離的增加而增加，隨基本層的消失而增加。距離的增加而增加，隨基本層的消失而增加。緊挨著固體表面的位置存在著相對高的空隙率區(qū)域，這是緊挨著固體表面的位置存在著相對高的空隙率區(qū)域，這是由于壁和顆粒的曲率半徑之間的差異而引起的。由于壁和顆粒的曲率半徑之間的差異而引起的。2.5影響顆粒填充的因素影響顆粒填

28、充的因素 緊靠器壁的第一層受影響最大。緊靠器壁的第一層受影響最大。 傾斜器壁受影響范圍較大。傾斜器壁受影響范圍較大。 器壁效應(yīng)同容器直徑于顆粒球徑比有關(guān)器壁效應(yīng)同容器直徑于顆粒球徑比有關(guān)。當僅有重力作用時，容器里實際顆粒的松當僅有重力作用時，容器里實際顆粒的松散密度隨容器直徑減小和顆粒層高度得增散密度隨容器直徑減小和顆粒層高度得增高而減小。高而減小。McGearyMcGeary研究了圓筒型容器和球徑之比為研究了圓筒型容器和球徑之比為1-2001-200時空隙率的變化。結(jié)論：容器直徑時空隙率的變化。結(jié)論：容器直徑和球徑比超過和球徑比超過5050時，空隙率幾乎是常數(shù)，時，空隙率幾乎是常數(shù)，其值為其

29、值為37.5%37.5%。此時可忽略容器的大小，。此時可忽略容器的大小，即忽略所謂器壁效應(yīng)的影響。即忽略所謂器壁效應(yīng)的影響。(2)物料的含水率物料的含水率1、液體橋?qū)е赂街υ黾?，形成液體橋?qū)е赂街υ黾樱纬? 2次，次，3 3次粒子，即團粒。次粒子，即團粒。由于團粒尺寸較一次粒子大，同時，團粒內(nèi)部保持松散由于團粒尺寸較一次粒子大，同時，團粒內(nèi)部保持松散的結(jié)構(gòu)，致使整個物料堆積率下降。的結(jié)構(gòu)，致使整個物料堆積率下降。2 2、含水率、含水率8%8%左右空隙率最低。左右空隙率最低。(3)(3)顆粒形狀顆粒形狀隨圓形度下降空隙率增大。隨圓形度下降空隙率增大。有棱角的顆粒、表面粗糙的顆粒作松散堆積時

30、，空隙率較有棱角的顆粒、表面粗糙的顆粒作松散堆積時，空隙率較大。大。下表是玻璃細粉的實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)說明：當粒徑下表是玻璃細粉的實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)說明：當粒徑相同時，球形度好的粒子堆積密度較大，即空隙相同時，球形度好的粒子堆積密度較大，即空隙率較小。率較小。粒徑相同時，粒子形狀從球形到粉狀變化時，其表觀比容粒徑相同時，粒子形狀從球形到粉狀變化時，其表觀比容積變大，堆積率降低，而且粒徑越小，形狀的影響越突出積變大，堆積率降低，而且粒徑越小，形狀的影響越突出(4)粒度粒度粒度粒度通常在細粒體系中，粒徑大于或小于臨界粒徑的物料對通常在細粒體系中，粒徑大于或小于臨界粒徑的物料對顆粒體的行為有舉足輕重的作用。

31、顆粒體的行為有舉足輕重的作用。當粒度超過某一定值時，粒度大小對顆粒體堆積率的影當粒度超過某一定值時，粒度大小對顆粒體堆積率的影響已不復(fù)存在，此值為臨界值。響已不復(fù)存在，此值為臨界值。 （5）填充條件填充速度填充速度： 填充速度增大空隙率較大。填充速度增大空隙率較大。 *黏附性大的細物料相反。黏附性大的細物料相反。振動：振幅越大，空隙率越小。振動：振幅越大，空隙率越小。（6）局部填充結(jié)構(gòu)）局部填充結(jié)構(gòu) 空隙率分布：離器壁的距離大于空隙率分布：離器壁的距離大于3倍粒徑外，空倍粒徑外，空隙率趨于穩(wěn)定。隙率趨于穩(wěn)定。 為什么說當粒度超過某一定值時，粒度大小對顆為什么說當粒度超過某一定值時，粒度大小對顆粒體堆積率的影響已不復(fù)存在粒體堆積率的影響已不復(fù)存在?由于顆粒間的接觸處的凝聚力與粒徑大小關(guān)系不大，由于顆粒間的接觸處的凝聚力與粒徑大