粉體工程作業(yè)答案

1、第一章粉體基本性質(zhì)1-1粉體是 細(xì)小顆粒狀物料的集合體。粉體物料是由無數(shù)顆粒構(gòu)成的,顆粒是粉體物料的最小單元。1-2工程上常把在常態(tài)下以較細(xì)的粉粒狀態(tài)存在的物料，稱為粉體 。13_顆粒的 大小、分布、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和表面形態(tài)等因素,是粉體其他性能的基礎(chǔ)。1-4構(gòu)成粉體顆粒的大小，一般在幾個納米到幾十毫米區(qū)間。1-5如果構(gòu)成粉體的所有顆粒，其大小和形狀都是一樣的，則稱這種粉體為單分散粉體。大 多數(shù)粉體都是由參差不齊的各種不同大小的顆粒所組成，這樣的粉體稱為多分散粉隹。粉 體顆粒的大小和在粉體顆粒群中所占的比例分別稱為粉體物料的粒度和 粒度分布。1-6 “目”是一個長度單位，代表在 1平方英寸上的標(biāo)準(zhǔn)

2、試驗篩網(wǎng)上篩孔數(shù)量。1-7粒度是顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度。粒度越小,顆粒越細(xì)。所謂粒徑，即表示顆粒大小的 一因次尺寸。1-8以顆粒的長度1、寬度b、高度h定義的粒度平均值稱為三軸平均徑,適用于必須強(qiáng)調(diào)長形顆粒存在的情況。1-9沿一定方向與顆粒投影輪廓兩端相切的兩平行線間的距離。稱為弗雷特直徑。沿一定方向?qū)㈩w粒投影面積等分的線段長度，稱為馬丁直徑。1-10 與顆粒同體積的球的直徑稱為等體積球當(dāng)量徑；與顆粒等表面的球的直徑稱為等表面積球當(dāng)量徑；與顆粒投影面積相等的圓的直徑稱為投影圓當(dāng)量徑 (亦稱heywood徑 。Qn1-11若以Q表木顆粒的平面或立體的參數(shù)，d為粒徑，則形狀系數(shù) 定義為

3、d ;Ss 7T若以S表示顆粒的表面積，d為粒徑，則顆粒的表面積形狀系數(shù)形狀系數(shù)S定義為 d對于球形顆粒，蟲$=;對于立方體顆粒，s=6。若以V表示顆粒的體積，d為粒徑，V則顆粒的體積形狀系數(shù)v定義為 v = d對于球形顆粒，v= 6；對于立方體顆粒，v= 1。1-12比表面積形狀系數(shù)定義為表面積形狀系數(shù)與 體積形狀系數(shù) 之比，用符號 sv表示：sv= S V ,對于球形顆粒和立方體顆粒，sv= 6。與顆粒等體積的球的表面積與顆粒的實(shí)際表面積之比稱為Carman形狀系數(shù)。用符號Be表不。1-13容積密度 p B =(1- e ) p P式中p P -顆粒密度； 空隙率 。1-14指空隙體積占粉

4、體填充體積的比率s =1。=-( p B/ p p) 式中 埴充率1-15 Gaudin-Schuhmann(高登-舒茲曼)方程U(Dp)=100(Dp/Dpmax)q式中，U(Dp)為 累計篩下百分?jǐn)?shù)() , Dpmax為最大粒徑 ,q為Fuller指數(shù) 。q=1/2時為 疏填充 ,q=1/3時 最密填充。且_潮濕物料由于顆粒表面吸附水，顆粒間形成所謂液橋力，而導(dǎo)致粒間附著力的增大， 形成團(tuán)粒。由于團(tuán)粒尺寸較一次粒子大，同時，團(tuán)粒內(nèi)部保持松散的結(jié)構(gòu)，致使整個物料堆積率下降。1-17 一般地說，空隙率隨顆粒圓形度的降低而埴瓦 表面粗糙度越高的顆粒， 空隙率 越工；粒度越小，由于粒間的團(tuán)聚作用，

5、空隙率 理& ,當(dāng)粒度超過某一定值時，粒度大小 而粒體堆積率的影響已不復(fù)存在，此值為臨界值。一1-18對粗顆粒，較高的填充速度會導(dǎo)致物料有較小的松散密度的松散密度,但對于如面粉那樣具有粘聚力的細(xì)粉，降低供料速度可得到松散的堆積。1-19.單顆粒粒徑表示方法有球當(dāng)量徑和圓當(dāng)量徑。寫出下列三軸平均徑的計算式：31 b hJ三軸平均徑3,三軸調(diào)和平均徑 1 b h三軸幾何平均徑21bh1-20.統(tǒng)計平均的測定方法有費(fèi)雷特徑，馬丁直徑。1-21.粒度分布的表示方式有粒度的頻率分布和 粒度的累積分布；粒度分布的表達(dá)形式有粒度表格粒度列表法和粒度圖解法 。1-22.描述和闡明顆粒形狀及特征的參數(shù)有

6、形狀系數(shù),形狀指數(shù),球形度。1-23.粒度分布是表示粉體中不同粒度區(qū)間的顆粒含量的情況，在直角坐標(biāo)系中粒度分布曲線分為 頻率分布曲線和累積分布曲線。1-24配位數(shù)k（n）指與觀察顆粒接觸 的顆粒個數(shù)。1-31目”是一個長度單位，目數(shù)越高長度越小。（錯 ）1-32 Carman形狀系數(shù) Be值越大，意味著該顆粒形狀與球形顆粒的偏差越大，也就是說顆粒形狀越不規(guī)則。（錯 ）1-33 一般顆粒的Carman形狀系數(shù)（A ）A < 1; B > 1; C = 11-34 實(shí)用球形度 W w= do/dpo,式中A. do為與顆粒投影面積相等的圓直徑;B. do為與顆粒投影面積相等的圓直徑;C

7、. do為與顆粒等體積的球的表面面積D. do為與顆粒等體積的球的表面面積 粒度分布方程中的 n是 （C）A、功指數(shù)B、旋渦指數(shù)（B ）dpo顆粒的表面面積。dpo與顆粒投影面最小外接圓直徑。;dpo顆粒的表面面積。;dpo與顆粒投影面最小外接圓直徑。OC、均勻性指數(shù) D、時間指數(shù)，可用 RRB 公式表示 R=100exp-(Dp/De)n其中 De1-36.粉磨產(chǎn)品的顆粒分布有一定的規(guī)律性 為： （B ）。A.均勻系數(shù)B.特征粒徑C.平均粒徑1-37.粉磨產(chǎn)品的比表面積可用S=X104）/（ Dp n計算p）式中n表示 （CA.均勻性系數(shù)B.特征粒徑C.比例系數(shù)1-38.部分分離效率為 50

8、%時所對應(yīng)的粒度，叫做 （D ）。A、特征粒徑B、中位徑 C切割粒徑D、臨界粒徑e的狀態(tài)堆積時，其容積密度1-39.某粉狀物料的真密度為2000Kg/m3,當(dāng)該粉料以空隙率P V= ( B )公式但=VB(1- £ )p/Vb 。A、 800B、 1200C、D、 50001-40.休止角是粉體自然堆積時的自由表面在靜態(tài)狀態(tài)下與水平面所形成的（C ）A、角度日最小角度C最大角度1-41簡要分析影響顆粒床層空隙率的主要因素答： （ 1 ） 壁效應(yīng)。 當(dāng)顆粒填充容器時， 在容器壁附近形成特殊的排列結(jié)構(gòu)， 這就稱為壁效應(yīng)。容器直徑和球徑之比超過50 時，空隙率幾乎成為常數(shù)，即 % 。 （

9、2 ）局部填充結(jié)構(gòu)。p r=g（r）di4兀r2dr=g（r）4 u2 （3）物料的含水量。（4）顆粒形狀。一般地說，空隙率隨顆粒圓形度的降低而增高， 在松散堆積時， 有棱角的顆粒空隙率較大，與緊密堆積時正相反。 表面粗糙度越高的顆粒，空隙率越大。（ 5）粒度大小。對顆粒群而言，粒度越小，由于粒間的團(tuán)聚作用， 空隙率越大。 當(dāng)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。通常在細(xì)粒體系中，粒徑大于或小于臨界粒徑的物料， 對顆粒的行為都有舉足輕重的作用。（ 6）物料堆積的填充速度。對粗顆粒，較高的填充速度會導(dǎo)致物料有較小的松散密度，但對于如面粉那樣具有粘聚力的細(xì)粉，

10、降低供料速度可得到松散的堆積。1-42 簡述內(nèi)摩擦角的測定方法答：這三個圓稱為極限破壞圓，這些圓的共切線稱為該粉體的破壞包絡(luò)線， 。這條破壞包絡(luò)線與b軸白夾角。i即為該粉體的內(nèi)摩擦角。內(nèi)摩擦角是粉體在外力作用下達(dá)到規(guī)定的密實(shí)狀態(tài)，在此狀態(tài)下受強(qiáng)制剪切時所形成的角1-43 試分析物料經(jīng)粉碎細(xì)化后，具有較高活性的機(jī)理答： （ 1 ）隨著顆粒的減小，固體微粉的分散度增大，成為具有開放性空隙和結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，比表面積 A增大，水化反應(yīng)面積增加，同時，表面自由烙 G= rAA （r為熟料顆粒表面自由能）增加，其活性提高。（ 2 ）粉碎過程中，顆粒在機(jī)械力的作用，隨著顆粒的減小，產(chǎn)生機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。主要表現(xiàn)在

11、：第一，規(guī)整的晶面在顆粒體系總表面上所占的比例減小，鍵力不飽和的質(zhì)點(diǎn)數(shù)增多，在棱邊、尖角處不飽和程度高的質(zhì)點(diǎn)數(shù)亦增多，從而大大提高了物料的活性。第二，表面層發(fā)生晶格畸變，如熟料顆粒的細(xì)化，當(dāng)粒度在920 dm時，將從脆性破壞轉(zhuǎn)變成塑性變形，塑性變形的實(shí)質(zhì)是位錯的增值和移動，顆粒在位錯中貯存能量，增強(qiáng)了活性。第三，通過反復(fù)的破碎， 隨著粒子的不斷微細(xì)化， 表面結(jié)構(gòu)的有序程度則受到越來越強(qiáng)烈的擾亂， 并不斷向顆粒內(nèi)部擴(kuò)展， 最終表面結(jié)構(gòu)趨于無定形化， 在粉磨至無定形化的過程中， 內(nèi)部貯存大量的能量， 因而表面層位能更高， 表面活性更強(qiáng)。 經(jīng)機(jī)械粉碎后形成的微細(xì)顆粒表面的性質(zhì)大大不同于粗顆粒，在持續(xù)

12、的粉碎中，顆粒表面的活性點(diǎn)不斷增多，處于亞穩(wěn)高能活性狀態(tài)。它們在增強(qiáng)表面活性方面有著重要作用，粒度越小越突出。1-44 簡要分析影響粉粒體顆粒床層的凝聚力的因素及其影響方向答： （1）顆粒粒度：單顆粒粒度與凝聚力的關(guān)系如圖所示。隨著粒徑的減小凝聚力增大。 （2）顆粒床層空隙率隨著e的增大，凝聚力減小。如圖所示。由實(shí)驗得知，對微細(xì)顆粒這種關(guān)系更明顯。（3）空氣中濕含量：圖是在 25 ，一個大氣壓下測定的單顆粒的凝聚力的實(shí)驗數(shù)據(jù)。 在實(shí)驗測定的粒度范圍內(nèi)， 濕含量與凝聚力在一定范圍內(nèi)成正變關(guān)系。 即隨著相對濕度的提高，凝聚力也隨之增長。 （4）存放時間：通常存放在空氣或其它氣體中顆粒隨著時間的延長

13、，凝聚力有所增加，可能是由于顆粒吸收空氣中水分的原因。1-45 簡述預(yù)防粉塵爆炸的措施及機(jī)理答：粉塵爆炸必須具備三個條件：塵云、空氣、著火源，若缺少了其中任一條件，就不能發(fā)生爆炸。一：防止可爆炸粉塵云形成。 a 控制粉塵濃度控制粉塵濃度非爆炸范圍內(nèi)，也就是使粉塵濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限。 b 生產(chǎn)過程的惰化處理它是避免形成可爆煤粉氣混合物的有效方法。 二：限制氧氣量三、排除著火源第二章顆粒流體力學(xué)2-1顆粒兩相流動系統(tǒng)中，顆粒是 aJL相。力場,由于固體顆粒與液體介質(zhì)的運(yùn)動相對速度2-2顆粒兩相流動系統(tǒng)中，系統(tǒng)中至少存在著一種 慣性不同，因而顆粒與液體介質(zhì)存在著運(yùn)動速度的差異2-3由于流

14、場中壓力和速度梯度的存在、顆粒形狀不規(guī)則、顆粒之間及顆粒與器壁問的相碰撞等原因，會導(dǎo)致顆粒的旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生 升力 效應(yīng)。24_顆粒兩相流動系統(tǒng)中系統(tǒng)中除了顆粒與流體的運(yùn)動外，往往還存在著能量與質(zhì)量 的傳遞以及同時進(jìn)行著的化學(xué)反應(yīng)過程;2-5顆粒兩相流動系統(tǒng)中顆粒的粒徑范圍為26.顆粒在靜流體內(nèi)自由沉降時，不僅受到10-5 10cm重力而且還受到浮力的作用2-7.顆粒在流體中相對運(yùn)動時的流動狀態(tài)：層流狀態(tài)、過渡狀態(tài)和湍流區(qū)狀態(tài)。它們各自對應(yīng)的 Rep范圍分別是 10-4 <Rep<1, 1 <Rep <500, 500< Rep <2x1052-8流體透過顆粒

15、床層的兩相流動的典型情況可分為固定床、流化床和連續(xù)流態(tài)化這種分類是依據(jù)過程中流體速度、顆粒性質(zhì)及狀態(tài)、料層高度_和 空隙率來分類的。2-9.顆粒在靜止流體中的沉降起初為加速階段，而后為 勻述。通常講的沉降速度為 勻 速運(yùn)動速度。2-10 顆粒受重力作用在垂直方向上流動的流體中作勻速運(yùn)動時，其顆粒的相對運(yùn)動速度Up=U0Uf ,當(dāng)B_時，顆粒向下沉降(U0=UfB. U0 > Uf顆粒速度，Uf 流體速度)C. U0v Uf答：真密度 無關(guān)。2-11.試用公式比較顆粒真密度、容積密度、顆粒相密度間的區(qū)別與聯(lián)系p =.表示單位體積物的質(zhì)量。是組成顆粒的物質(zhì)特有的，與顆粒大小、填充容積密度PB

16、指單位填充體積的粉體質(zhì)量，亦稱視密度。pB =填充粉體的質(zhì)量/粉體填充體積=丫8(1-£ )P/VB ,式中VB 粉體填充體積積；pp顆粒密度； -空隙率。與填充方式 有關(guān)。在兩相流中，既有固體顆粒，又有流體介質(zhì)，單位體積的兩相流中所含固體顆粒和流體介質(zhì)的質(zhì)量分別稱為顆粒相和介質(zhì)相的密度，設(shè)在流動體系中Vp、Mp和p前體的體積、質(zhì)量和密度分別為Vf、Mf 和度分別Vm、Mm和pm分別以p pj和p fj表示之。pj.顆粒的體積、質(zhì)量和密度分別為P f兩相流的總體積、總質(zhì)量和密MpMfVmfj Vm2-16實(shí)際顆粒沉降與球形顆粒的自由沉降有何不同，各需用哪些公式修正答:實(shí)際顆粒沉降時，

17、各個顆粒不但會受到其它顆粒直接摩擦，碰撞的影響，而且還受到其它顆粒通過流體而產(chǎn)生的間接影響，這種沉降稱為干擾沉降，修正U0tU0".eW隙率;n 一指數(shù)，其值在5 之間，平均值6?？紤]到壁效應(yīng)，沉降顆粒在有限容器內(nèi)沉降時，還需考慮容器器壁對顆粒沉降的阻滯作用,f 1 (dp)n速度可乘以壁效應(yīng)因子 fw加以修正。D 式中 dp顆粒直徑。D 容器直徑。n指數(shù)，層流時，n=2-25;湍流時，n=.顯然，當(dāng)顆粒粒徑小于容器直徑的1/5,則誤差不大于10%,往往可以不加修正。2-12.在固定床操作中，流體通過顆粒層時的壓強(qiáng)降受哪些因素影響流體的速度受哪些限制答:流體通過固定床的壓降A(chǔ)P與流體

18、及床層的參數(shù)有關(guān)：(1 )流體方面：流體的密度p；流體的粘度 心流體的流速；(2)床層方面：床層直彳5D;顆粒直徑dp；床層的有效空隙率''23顆粒形狀系數(shù) 少；床層高度L;顆粒表面粗糙度e。_L_u fpdr2流體通過顆粒床層的流速和孔道的尺寸通常都很小，故雷諾準(zhǔn)數(shù)較低，流動情況屬于層流狀，孔道的摩擦系數(shù)，床層孔道的態(tài)，床層流速與壓強(qiáng)降之間成直線關(guān)系。受孔道的摩擦系數(shù)當(dāng)量直徑，流體密度限制.' d2 pUf K L2-13.答：(1)分選操作和分級操作各應(yīng)選何種密度的流體試用相應(yīng)公式說明。Uo4gdpa( pa )dpaKd pb()npa由式(1)當(dāng)p J時，u0T

19、故分級操作則要減小密度的影響，宜用密度較輕的懸浮介質(zhì)進(jìn)行 離析。故等降系數(shù)：如(2)式所示，當(dāng)p- ppa,等降系數(shù)kT,即密度較輕的顆粒均不能與較重 顆粒有著同一沉降速度，這樣就能使較大粒度范圍內(nèi)的顆粒都能按密度的不同進(jìn)行分選。2-15.從旋風(fēng)器中排出的廢氣進(jìn)入風(fēng)速為min的大氣中，廢氣中還含有粒度為2100 dm的剩余飛灰。如果旋風(fēng)器位于高出地面40m的高度上，訪計算由該處飛灰順風(fēng)而下，沒有飛灰沉降的最小距離是多少。紊流作用忽略不計，飛灰的密度為2900kg/m3。氣體粘度=x -0.解：假定按斯托克斯公式沉降d2( )g八 p9 =22x io-12x x (18>< x 1

20、0-5)= x10-4m/s18復(fù)核：RpdpU =2X 10-6 XX 10-4 XX 10-5)= X10-5<2,tz=h/uz=40/ X 10-4)= 5s 10 sx=uf* tz= X 60=3m10第三章粉體分級3-1分級效率定義為分級操作后獲得的某種粒度的質(zhì)量與分級操作后獲得的某種粒度的質(zhì)量 之比。3-2 牛額分級效率定義為合格成分的收集率一不合格成分的殘留率。3-3 循環(huán)負(fù)荷是 指詵粉機(jī)回料量T與成品量G 之比。3-4在磨機(jī)粉磨能力與選粉機(jī)的選粉能力基本平衡的條件下，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)提高循環(huán)負(fù)荷 可使磨內(nèi)物料流速加快,增大細(xì)磨倉的物料粒度，減少襯墊作用 和過粉碎現(xiàn)象,

21、進(jìn)一步強(qiáng)化了磨機(jī)的粉磨能力，使整套粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力提高。但是若循環(huán)負(fù)荷過大，會使磨內(nèi)物料的流速過快，因而粉磨介質(zhì)來不及充分對物料作用反而會使水泥顆粒組成過于均勻，致使產(chǎn)品強(qiáng)度下降。當(dāng)循環(huán)負(fù)荷 太大 時,選粉效率會 降低過多，甚至?xí)鼓?nèi)料層過厚。出現(xiàn)球料比 過小 的現(xiàn)象,粉磨效率就會 下降 。結(jié)果使磨機(jī)產(chǎn)量增長不多，而電耗由于循環(huán)負(fù)荷增長而增加，在經(jīng)濟(jì)上不合算。3-5對于同一臺選粉機(jī)來說，選粉效率隨著循環(huán)負(fù)荷的增加而降低 。3-6分級精度。定義為部分分級效率為 75%和 和 25%的分級粒徑的為侑的比值。3-7判斷分級設(shè)備的分級效果需從分級效率、分級粒徑、介級精度幾個方面綜合判斷。譬如，當(dāng)

22、小、K相同時，d50 越小 ，分級效果越好；當(dāng) 中、d50相同時，K值越小, 即部分分級效率曲線越越陡峭 ，分級效果越好 。如果分級產(chǎn)品按粒度分為二級以上，則在考察牛頓分級效率的同時，還應(yīng)分別考察 一短別 的分級效率。3-8固體顆粒物料的篩分過程，可以看作兩個階段組成：(1)篩下級別的顆粒通過過篩上級別顆粒所組成的物料層到達(dá)篩面上;(2)篩下級別的顆粒透過篩孔而分離。要使這兩個階段能夠?qū)崿F(xiàn)，物料與篩面必須有適當(dāng)?shù)?運(yùn)動特性,一方面使篩面上的物料呈松散狀態(tài) 狀態(tài),有利于運(yùn)動中的物料層產(chǎn)生析離(按粒度分層)，最大的顆粒 顆粒處在最上層,最小的顆粒 顆粒位于篩面上,進(jìn)而透過篩孔；另一方面使堵在篩孔上

23、的顆粒脫離 篩面,進(jìn)入物料層上部，讓出細(xì)粒透過的通道。3-9假設(shè)篩孔為金屬絲組成的方形孔，篩孔每邊凈長為D,篩絲的直徑為 bo篩分物料的粒子設(shè)為球形，直徑為 do則球粒通過篩孔的概率為：p=(D-d)2/(D+b)23-10旋風(fēng)式詵粉機(jī)、O-SEPA選粉機(jī)構(gòu)造及工作原理，粉機(jī)機(jī)理有何不同 分級界限尺寸與 哪些因素有關(guān)粉體在 O- SEPA粉機(jī)內(nèi)部有幾次分級的機(jī)會答：離心式選粉機(jī)由外殼和內(nèi)殼套裝而成。內(nèi)部依靠大風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的循環(huán)氣流，形成一道旋轉(zhuǎn)的柵欄，使較粗的顆粒下沉。離心式選粉機(jī)的大風(fēng)葉由于同含塵氣流相接觸使磨損較大， 風(fēng)葉間隙較大使空氣效率較差，依靠重力很難完全沉降，循環(huán)氣流返回選粉區(qū)時總

24、會帶有部 分細(xì)粉，降低選粉效率。旋風(fēng)式選粉機(jī)由離心式選粉機(jī)改進(jìn)，設(shè)計了一種外部循環(huán)氣流。取消大風(fēng)葉，采取專用風(fēng)機(jī)外部鼓風(fēng)；取消內(nèi)外殼間的細(xì)粉沉降區(qū)，采取專用旋風(fēng)分離器外部回收細(xì)粉的形式。O-Sepa選粉機(jī)在分級原理上，與前兩代選粉機(jī)相比有較大的改進(jìn)，其分級氣流僅在水平面 內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而且氣流平穩(wěn)。物料在經(jīng)過撒料盤和緩沖板充分分散之后垂直下落，從上而下通過整個分級區(qū)，可受到多次分級的作用。 _2d 3 Rctg由公式p 4( p ) 可知，分級界限尺寸(即分離最小粒徑)與選粉機(jī)的直徑、氣流速 度和葉片的導(dǎo)向角度有關(guān)。分離最小粒徑隨設(shè)備直徑和風(fēng)速的增大而增大，隨葉片角度的增大而變小。兩次。物料從進(jìn)料口喂入