粉体工程作业答案

1、第一章 粉体基本性质1- 1 粉体就是 细小颗粒状物料 得集合体。粉体物料就是由无数颗粒构成得 , 颗粒就是粉体 物料得最小单元。1- 2 工程上常把在常态下以较细得粉粒状态存在得物料,称为粉体。1- 3 颗粒得 大小、分布、结构、形态与表面形态等因素,就是粉体其她性能得基础。1- 4 构成粉体颗粒得大小 ,一般在几个纳米到几十毫米区间。1- 5 如果构成粉体得所有颗粒 ,其大小与形状都就是一样得 ,则称这种粉体为单分散粉体。大 多数粉体都就是由参差不齐得各种不同大小得颗粒所组成,这样得粉体称为多分散粉体 。粉体颗粒得大小与在粉体颗粒群中所占得比例分别称为粉体物料得粒度与 粒度分布 。1- 6

2、“目”就是一个长度单位 ,代表在 1 平方英寸上得标准试验筛网上筛孔数量 。1- 7 粒度就是颗粒在空间范围所占大小得线性尺度。 粒度越小 ,颗粒越细 。所谓粒径 ,即表 示颗粒大小得 一因次尺寸 。1- 8 以颗粒得长度 l、宽度 b、高度 h 定义得粒度平均值称为 三轴平均径 ,适用于必须强调 长形颗粒存在 得情况。1- 9 沿一定方向与颗粒投影轮廓两端相切得两平行线间得距离。称为弗雷特直径 沿一定方向将颗粒投影面积等分得线段长度 , 称为马丁直径 。1-10 与颗粒同体积得球得直径称为等体积球当量径;与颗粒等表面得球得直径称为等表面积球当量径 ;与颗粒投影面积相等得圆得直径称为投影圆当量

3、径 (亦 称 heywood 径 。1-11 若以 Q 表示颗粒得平面或立体得参数 ,d 为粒径 ,则形状系数 定义为 ; 若以 S 表示颗 粒得表面积 ,d 为粒径 ,则颗粒得表面积形状系数形状系数s定义为 ; 对于球形颗粒于立方体颗粒 ,s= 6 。若以 V 表示颗粒得体积 ,d为粒径 ,则颗粒得体积形状系数 为 v = 对于球形颗粒 ,v= ; 对于立方体颗粒 ,v= 1 。1-12 比表面积形状系数定义为 表面积形状系数体积形状系数 之比 ,用符号,s=;对v定义 sv 表示: sv= , 对于球形颗粒与立方体颗粒 ,sv= 6 。 与颗粒等体积得球得表面积与颗粒得实际表面积之比称为

4、表示。1-13 容积密度 B =(1 - ) P 式中 p颗粒密度1-14 指空隙体积占粉体填充体积得比率1-15 Gaudin-Schuhmann( 高登 -舒兹曼 ) 方程式中 ,U(Dp) 为 累计筛下百分数 (%) ,Dpmax为 疏填充 ,q=1/3 时 最密填充Carman 形状系数 。用符号 c 空隙率 。B/ p) 式中 填充率 =-1 =1-(U(Dp)=100(Dp/Dpmax)q 为 最大粒径 ,q 为 Fuller 指数。q=1/2 时1- 16 潮湿物料由于颗粒表面吸附水 ,颗粒间形成所谓液桥力 ,而导致粒间附着力得增大 ,形成 团粒。 由于团粒尺寸较一次粒子大 ,同

5、时 ,团粒内部保持松散得结构 ,致使整个物料 堆积率下 降。增高 ,表面粗糙度越高得颗粒 , 空隙率 越 越大 ,当粒度超过某一定值时 , 粒度大小对颗粒1- 17 一般地说 ,空隙率随颗粒圆形度得降低而 大 ;粒度越小 ,由于粒间得团聚作用 ,空隙率 体堆积率得影响已不复存在 ,此值为临界值。较小得松散密度得松散密度 ,但对于如面粉那1- 18 对粗颗粒 ,较高得填充速度会导致物料有样具有粘聚力得细粉 ,降低供料速度可得到松散得堆积。圆当量1- 19、单颗粒粒径表示方法有球当量径与圆当量径 。写出下列三轴平均径得计算式三轴平均径 , 三轴调与平均径三轴几何平均径1-20、统计平均得测定方法有

6、费雷特径, 马丁直径1-21、粒度分布得表示方式有 粒度得频率分布 与 粒度得累积分布 ;粒度分布得表达形式有 粒度表格 粒度列表法 与 粒度图解法 。1-22、描述与阐明颗粒形状及特征得参数有形状系数 ,形状指数 ,球形度。1-23、粒度分布就是表示粉体中不同粒度区间得颗粒含量得情况 ,在直角坐标系中粒度分布曲线分为 频率分布曲线与 累积分布曲线。1-24 配位数 k(n) 指与观察颗粒接触 得颗粒个数。1-31 “目 ”就是一个长度单位 ,目数越高长度越小。 ( 错 )1-32 Carman 形状系数 c值越大 ,意味着该颗粒形状与球形颗粒得偏差越大, 也就就是说颗粒形状越不规则。 ( 错

7、 )一般颗粒得 Carman 形状系数 ( 1; B 1; C 1 实用球形度 w= do/dpo,式中 ( do 为与颗粒投影面积相等得圆直径 do 为与颗粒投影面积相等得圆直径 do 为与颗粒等体积得球得表面面积 do 为与颗粒等体积得球得表面面积 1-35、 RRB 粒度分布方程中得 n 就是 A 、功指数B、旋涡指数1-36、粉磨产品得颗粒分布有一定得规律性 De 为 :A、 1-37、A、1-33 A1-34A、B、C、D、);dpo 颗粒得表面面积。;dpo 与颗粒投影面最小外接圆直径。;dpo 颗粒得表面面积。;dpo 与颗粒投影面最小外接圆直径。( C ) 。C、均匀性指数 D

8、 、时间指数,可用 RRB 公式表示 R=100exp-(Dp/De)n 其中( B ) 。均匀系数B 、特征粒径粉磨产品得比表面积可用 S=(36 、 均匀性系数C、平均粒径8× 104)/( Dp n 计算p),式中 n表示 ( C ) B 、 特征粒径C、 比例系数1-38、部分分离效率为 50%时所对应得粒度 ,叫做 ( D ) B 、中位径C、切割粒径A、特征粒径1-39、某粉状物料得真密度为 2000Kg/m3, 当该粉料以空隙率 度 V= ( B )公式 B = VB(1- )P/V BD、临界粒径 =、0 4 得状态堆积时 ,其容积密A、800B、1200C、3333

9、、3D 、 50001-40、休止角就是粉体自然堆积时得自由表面在静态状态下与水平面所形成得( C )。A 、角度 B 、最小角度C、最大角度1-41 简要分析影响颗粒床层空隙率得主要因素答:(1)壁效应。 当颗粒填充容器时 ,在容器壁附近形成特殊得排列结构,这就称为壁效应。 容器直径与球径之比超过 50 时 ,空隙率几乎成为常数,即 37、5%。 (2)局部填充结构。 r=g(r)dr/4 r2dr=g(2r) (/43) 物料得r含水量。 (4) 颗粒形状。 一般地说 ,空隙率随颗粒圆形度得 降低而增高 ,在松散堆积时 ,有棱角得颗粒空隙率较大 ,与紧密堆积时正相反。 表面粗糙度越高 得颗

10、粒 ,空隙率越大。 (5)粒度大小。对颗粒群而言 ,粒度越小 ,由于粒间得团聚作用 ,空隙率越 大。当粒度超过某一定值时 ,粒度大小对颗粒体堆积率得影响已不复存在,此值为临界值。通常在细粒体系中 ,粒径大于或小于临界粒径得物料 ,对颗粒得行为都有举足轻重得作用。 (6) 物 料堆积得填充速度。对粗颗粒 ,较高得填充速度会导致物料有较小得松散密度,但对于如面粉那样具有粘聚力得细粉 ,降低供料速度可得到松散得堆积。1-42 简述内摩擦角得测定方法答: 这三个圆称为极限破坏圆 ,这些圆得共切线称为该粉体得破坏包络线,。这条破坏包络线与轴得夹角 i 即为该粉体得内摩擦角。内摩擦角就是粉体在外力作用下达

11、到规定得密实状 态,在此状态下受强制剪切时所形成得角1-43 试分析物料经粉碎细化后 ,具有较高活性得机理答 :(1)随着颗粒得减小 ,固体微粉得分散度增大 ,成为具有开放性空隙与结构得状态,比表面积A 增大,水化反应面积增加 ,同时 ,表面自由焓 GrA(r 为熟料颗粒表面自由能 )增加,其 活性提高。(2)粉碎过程中 ,颗粒在机械力得作用 ,随着颗粒得减小 ,产生机械力化学效应。主要表现在: 第一,规整得晶面在颗粒体系总表面上所占得比例减小,键力不饱与得质点数增多 ,在棱边、 尖角处不饱与程度高得质点数亦增多,从而大大提高了物料得活性。第二,表面层发生晶格畸变 ,如熟料颗粒得细化 ,当粒度

12、在 920 m 时 ,将从脆性破坏转变成塑性变形 ,塑性变形得实质就 是位错得增值与移动 ,颗粒在位错中贮存能量 ,增强了活性。第三 ,通过反复得破碎 ,随着粒子得 不断微细化 ,表面结构得有序程度则受到越来越强烈得扰乱,并不断向颗粒内部扩展 ,最终表面结构趋于无定形化 ,在粉磨至无定形化得过程中, 内部贮存大量得能量 ,因而表面层位能更高,表面活性更强。经机械粉碎后形成得微细颗粒表面得性质大大不同于粗颗粒,在持续得粉碎中 ,颗粒表面得活性点不断增多 ,处于亚稳高能活性状态。它们在增强表面活性方面有着重 要作用 ,粒度越小越突出。1-44 简要分析影响粉粒体颗粒床层得凝聚力得因素及其影响方向答

13、:(1)颗粒粒度 :单颗粒粒度与凝聚力得关系如图3、5 所示。随着粒径得减小凝聚力增大。 (2)颗粒床层空隙率 :随着得增大 ,凝聚力减小。如图 3、 6 所示。由实验得知 ,对微细颗粒这 种关系更明显。 (3)空气中湿含量 :图 3、7 就是在 25 ,一个大气压下测定得单颗粒得凝聚力 得实验数据。在实验测定得粒度范围内,湿含量与凝聚力在一定范围内成正变关系。即随着相对湿度得提高 ,凝聚力也随之增长。 (4) 存放时间 :通常存放在空气或其它气体中颗粒随着 时间得延长 ,凝聚力有所增加 ,可能就是由于颗粒吸收空气中水分得原因。1-45 简述预防粉尘爆炸得措施及机理答 :粉尘爆炸必须具备三个条

14、件 :尘云、空气、着火源 ,若缺少了其中任一条件 ,就不能发生爆 炸。: 防止可爆炸粉尘云形成。 a 控制粉尘浓度控制粉尘浓度非爆炸范围内 , 也就就是使粉尘浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限。b 生产过程得惰化处理它就是避免形成可爆煤粉气混合物得有效方法。 二: 限制氧气量三、排除着火源第二章 颗粒流体力学2- 1 颗粒两相流动系统中 ,颗粒就是 分散 相。2- 2 颗粒两相流动系统中 ,系统中至少存在着一种 力场 ,由于固体颗粒与液体介质得运动惯 性不同 ,因而颗粒与液体介质存在着运动速度得差异 相对速度 。2- 3 由于流场中压力与速度梯度得存在、 颗粒形状不规则、 颗粒之间及颗粒与器壁问得

15、相碰 撞等原因 ,会导致颗粒得旋转 ,从而产生 升力 效应。2- 4 颗粒两相流动系统中系统中除了颗粒与流体得运动外, 往往还存在着能量与质量得传递以及同时进行着得化学反应过程 ;2- 5 颗粒两相流动系统中颗粒得粒径范围为10-5 10cm2- 6. 颗粒在静流体内自由沉降时 ,不仅受到 重力而且还受到浮力得作用 。2- 7. 颗粒在流体中相对运动时得流动状态 :层流状态、 过渡 状态与 湍流区 状态。 它们各自 对应得 Rep范围分别就是 10-4 <Rep <1, 1 <Rep <500, 500< Rep <2x10 5 。2- 8 流体透过颗粒床层

16、得两相流动得典型情况可分为 固定床、流化床与连续流态化,这 种分类就是依据过程中流体速度、颗粒 性质及状态、料层高度 与 空隙率来分类得。2- 9. 颗粒在静止流体中得沉降起初为加速阶段 ,而后为 匀速 。通常讲得沉降速度为 匀速运动速度。2- 10 颗粒受重力作用在垂直方向上流动得流体中作匀速运动时, 其颗粒得相对运动速度Up=U0 Uf ,当 B时,颗粒向下沉降 (U0颗粒速度 , Uf 流体速度 )A 、U0=UfB 、 U0 >UfC、 U0<Uf2- 11、 试用公式比较颗粒真密度、容积密度、颗粒相密度间得区别与联系答: 真密度表示单位体积物得质量。就是组成颗粒得物质特有

17、得,与颗粒大小、填充无关。容积密度 B 指单位填充体积得粉体质量 ,亦称视密度。 B = 填充粉体得质量 /粉体填充体积 =V B(1- )P/V B ,式中 VB 粉体填充体积积 ;p颗粒密度 ;空隙率。与填充方式有 关。在两相流中 ,既有固体颗粒 ,又有流体介质 ,单位体积得两相流中所含固体颗粒与流体介质得 质量分别称为颗粒相与介质相得密度 ,设在流动体系中、 颗粒得体积、 质量与密度分别为 Vp 、 Mp 与 p流, 体得体积、质量与密度分别为 Vf、Mf 与 ,f两相流得总体积、总质量与密度分 别 Vm 、 Mm 与 m分别以 pj与 fj表示之。2- 16 实际颗粒沉降与球形颗粒得自

18、由沉降有何不同,各需用哪些公式修正？答 :实际颗粒沉降时 ,各个颗粒不但会受到其它颗粒直接摩擦,碰撞得影响 ,而且还受到其它颗粒通过流体而产生得间接影响 ,这种沉降称为干扰沉降 ,修正 、 空隙率 ;n指数 ,其值在 7、6 之间 ,平均值。颗粒在有限容器内沉降时 ,还需考虑容器器壁对颗粒沉降得阻滞作用,考虑到壁效应 ,沉降速度可乘以壁效应因子 fw 加以修正。式中 dp颗粒直径。 容器直径。n指数,层流时 ,n=2-25;湍流时 ,n=1、5、显然 ,当颗粒粒径小于容器直径得 1/5,则误差不大 于 10%, 往往可以不加修正。2- 12、 在固定床操作中 ,流体通过颗粒层时得压强降受哪些因

19、素影响？流体得速度受哪些限制？答 :流体通过固定床得压降 与流体及床层得参数有关 :( )流体方面 :流体得密度 ;流 体得粘度 ;流体得流速 ; (2)床层方面 :床层直径 ;颗粒直径 dp;床层得有效空隙率 ;颗粒形状 系数 ;床层高度 ;颗粒表面粗糙度 e。流体通过颗粒床层得流速与孔道得尺寸通常都很小,故雷诺准数较低 ,流动情况属于层流状态床层流速与压强降之间成直线关系。受孔道得摩擦系数,孔道得摩擦系数 , 床层孔道得当量直径 ,流体密度限制、2-13、 分选操作与分级操作各应选何种密度得流体？试用相应公式说明。答:(1) (2)由式(1)当 时,u0故分级操作则要减小密度得影响 ,宜用

20、密度较轻得悬浮介质进行离析。 故等降系数 :如(2)式所示,当 p时a, 等降系数 k,即密度较轻得颗粒均不能与较重颗粒有 着同一沉降速度 ,这样就能使较大粒度范围内得颗粒都能按密度得不同进行分选。2-15、 从旋风器中排出得废气进入风速为4、 5m/min 得大气中 ,废气中还含有粒度为 2100 m得剩余飞灰。如果旋风器位于高出地面40m 得高度上 ,访计算由该处飞灰顺风而下 ,没有飞灰沉降得最小距离就是多少？。紊流作用忽略不计,飞灰得密度为 2900kg/m3 。气体粘度 =1、 85×10-5、解: 假定按斯托克斯公式沉降=22×10-12×(2900-1

21、、29)×9、8/(18×1、85×10-5)= 3、412×10-4m/s 复核 :=2×10-6×3、412×10-4×1、 29/(1、85×10-5)=4、38×10-5<2,tz=h/uz=40/(3 、 412 ×10-4)=1 、 172 ×10 5ssx=uf* tz=4 、 5×1、 172/60=8 、 79 ×10 3m第三章 粉体分级3- 1 分级效率定义为 分级操作后获得得某种粒度得质量 与 分级操作后获得得某种粒 度得质量

22、 之比。3- 2 牛额分级效率定义为 合格成分得收集率 不合格成分得残留率 。3- 3 循环负荷就是 指选粉机回料量 T 与 成品量 G 之比。3- 4 在磨机粉磨能力与选粉机得选粉能力基本平衡得条件下 , 在一定范围内适当提高循环负 荷 可使磨内物料流速加快 ,增大细磨仓得物料粒度 , 减少 衬垫作用 与过粉碎现象 ,进一 步强化了磨机得粉磨能力 ,使整套粉磨系统得生产能力提高。但就是若循环负荷 过大 ,会使磨内物料得流速过快 ,因而粉磨介质来不及充分对物料作用 反而会使水泥颗粒组成过于均匀 ,致使产品强度 下降 。当循环负荷 太大 时 ,选粉效率会 降低过多 ,甚至会使磨内料层过厚。 出现

23、球料比 过小 得现象 ,粉磨效率就会 下降 。结 果使磨机产量增长不多 ,而电耗由于循环负荷增长而增加 ,在经济上不合算。3- 5 对于同一台选粉机来说 ,选粉效率随着循环负荷得增加而降低 。3- 6 分级精度。定义为 部分分级效率为 75%与 与 25%得分级粒径得比值得比值。3- 7 判断分级设备得分级效果需从分级效率、 分级粒径 、 分级精度 几个方面综合判 断。譬如 ,当 N、K 相同时 ,d50 越小,分级效果越好 ;当 N、d50相同时 ,K 值越小 ,即部分分级效率曲线越 越陡峭 ,分级效果 越好 。如果分级产品按粒度分为二级以上,则在考察牛顿分级效率得同时 ,还应分别考察 各级

24、别 得分级效率。3- 8 固体颗粒物料得筛分过程 ,可以瞧作两个阶段组成 :(1) 筛下级别得颗粒通过 过筛上级别颗粒所组成得物料层 到达筛面上 ;(2) 筛下级别得颗粒 透过筛孔 而分离。要使这两个阶段能够实现 ,物料与筛面必须有适当 得 运动特性 ,一方面使筛面上得物料呈松散状态 状态 , 有利于运动中得物料层产生析离(按粒度分层 ), 最大得颗粒 颗粒处在最上层 , 最小得颗粒 颗粒位于筛面上 ,进而透过筛 孔;另一方面使堵在筛孔上得颗粒脱离 筛面 ,进入物料层上部 ,让出细粒透过得通道。3- 9 假设筛孔为金属丝组成得方形孔 ,筛孔每边净长为 D,筛丝得直径为 b。筛分物料得粒子设 为

25、球形 ,直径为 d。则球粒通过筛孔得概率为 : p=(D-d) 2/(D+b) 23- 10 旋风式选粉机、 OSEPA 选粉机构造及工作原理 , 粉机机理有何不同 ? 分级界限尺寸 与哪些因素有关 ?粉体在 OSEPA 选粉机内部有几次分级得机会？答: 离心式选粉机由外壳与内壳套装而成。 内部依靠大风叶旋转产生得循环气流,形成一道旋转得栅栏 ,使较粗得颗粒下沉。离心式选粉机得大风叶由于同含尘气流相接触使磨损较大,风叶间隙较大使空气效率较差 ,依靠重力很难完全沉降 ,循环气流返回选粉区时总会带有部分细 粉,降低选粉效率。旋风式选粉机由离心式选粉机改进 ,设计了一种外部循环气流。取消大风叶 ,采取专用风机外 部鼓风 ;取消内外壳间得细粉沉降区 ,采取专用旋风分离器外部回收细粉得形式。OSepa 选粉机在分级原理上 ,与前两代选粉机相比有较大得改进 ,其分级气流仅在水平面内 旋转 ,而且气流平稳。物料在经过撒料盘与缓冲板充分分散之后垂直下落,从上而下通过整个分级区 ,可受到多次分级得作用。由公式可知 ,分级界限尺寸 (即分离最小粒径 )与选粉机得直径、气流速度与叶片得导向角度有关。分离最小粒径随设备直径与风速得增大而增大,随叶片角度得增大 而变小。两