粉体力学计算

1、1、颗粒的几何特征主要包括颗粒的大小、形状和表面积等，其中颗粒的大小最 为主要。表征颗粒尺寸的主要参数是（粒径 ）和（粒度分布）。2、 颗粒层填充状态的两个极端是（最密 ）和（最疏 ）填充状态。为避 免料仓里料流阻塞，要求粉体层处于（最疏 ）状态，而造粒往往要求（最 密）状态。3、 一般的气力输送装置是由如下的主要构件组成风机、（供料装置）、（气流输送管道）、（分离与分选装置）。4、等径球形颗粒的规则排列有（2 ）基本的平面排列形式，在此基础上又可 形成（6 ）形式的空间排列。5、圆锥体规则颗粒的形状系数分别为0 s=（ 0.8n）、0 v=（n /12）、0 =（ 9.6）。6、 粒度分布的

2、表达形式有粒度表格、（曲线）和/数学表达式）。7、按照莫尔一库仑破坏准则，当粉体单元体处于极限平衡状态时，其极限应力 圆与抗剪强度线相切，说明此时单元体中已出现了一对剪破面，那么剪破面与最 大主应力面的夹角称为破坏角，与粉体内摩擦角的关系式为。f=（45 +0 /2）。8、某粉状物料的真密度为2500Kg/m3，当该粉料以空隙率 =0.4的状态堆积时，其容积密度p v= （ 1500 Kg/m3）。9、莫尔圆的圆心坐标为（9,0），。】=2。3,则圆半径为（3 ）。10、沉降室中固体颗粒能够被分离出的条件是：固体颗粒在垂直方向的降落时间 必须（小于等于）气流在水平方向的运动时间。1、用小孔通过

3、法测出的是颗粒的（A ），所得的粒度分布为（E ）。A、体积当量径B、等沉降速度当量径C、表面积当量径D、有效径E、个数分布F、质量分布2、颗粒间若存在介质，粒间吸引力会（A ）。A、削弱 B、不变C、增强 D、无法判断3、CdRep曲线分为三个经验区，那么颗粒在层流区运动是的阻力是（A ）， 紊流区是（B ）。A、粘性阻力B、惯性阻力C、粘性阻力和惯性阻力D、重力E、浮力4、可以观察和测量单颗粒粒度的方法是（CA、筛分法 B、气体吸附法 C、显微镜法 D、液相沉降法5、当其他条件相同时，冲击、振动等外部干扰可以使粉料的休止角（A ）。A、减小B、增加 C、不变6、不能测定粉体粒度分布的方法是

4、（B、CA、显微镜法B、气体吸附法C、勃式法D、筛分法E、液相沉降法7、粉体自容器底部孔口流出时，质量流出速度与粉体层的（B ）无关。A、内摩擦角B、高度 C、粘度8、在摩尔圆与粉体层的对应关系中，一般情况下，X-Y坐标中的。，相当于 摩尔圆中（B ）。A、 0B、 20C、 0 /2D、 30 /29、为提高重力沉降室（降尘室）的分离效率，通常采用（C ）的方法来实现。A、增加沉降室的长度C、加设水平隔板10、某一库仑粉体，A、T 00 B、B、降低含尘气流速度D、加设垂直隔板）时，为非粘性粉体。C、T 0气D T 00当（T 0=01、颗粒在静止流体中的沉降速度与哪些因素有关？沉降速度如何

5、确定？阻力 系数如何确定？答：颗粒在静止流体中的沉降速度的公式为：U3因此，它与颗粒的直径、密度、流体的阻力系数及密度有关。阻力系数是一个实验值，它取决于雷诺数和颗粒的形状。计算沉降速度时，应首先知道沉降属于哪个区域，一般用检验法或图解法找出 流态区域及其沉降速度。2、为什么料仓设计时，其结构、尺寸等一般应使物料的仓流呈整体流状态？答：整体流仓内没有死角，流动均匀且平稳，能把粒度分离的物料重新混合， 而漏斗流虽然对仓壁磨损较小，但它是局部性的流动，存在大量的死角，减少了 料仓的有效容积，所以漏斗流是一种有碍生产的仓流状态，而整体流才是料仓正 确设计的合理结果。3、某砂土地基的* =20。，c=

6、0，若在均布条形荷载p作用下，计算得到土中 某点。i=120kPa，。3=40kPa，问该点是否破坏？（你可以用几种方法判断？）【解】。1 = 120kPa，。3 = 40kPa，c=0kPa， 中=20。（1）直接用T与T f的关系来判别。=2 + 23 cos 2a = 120 + 40 + 122 cos 110。= 66.32kPa2222t =3 sin 2a =_ sin 110。= 37.58kPa22破坏面上的抗剪强度为：tf = c + 2 tan8 = 49.36 x tan20。= 17.96kPa 37.58kPa 故可判断该点已破坏。（2） 21 =23 -tan2（

7、45o +2） = 40 xtan255。= 81.58kPa 40kPa这表明：在最大主应力120kPa的条件下，该点如处于极限平衡，则最大主应力 为58.83kPa。故可判断该点已破坏。（4）b bsin 巾=2= 0.54 = 30。i3 + C ctg此计算值为极限平衡时所需的内摩擦角值，它大于实际20，也可判断该点 已破坏。4、何为中位径？中位径与平均粒径是否相同？累积筛下和累积筛余的意义？ 二者曲线的交点在何处？答：中位径是指粉体物料的样品中，把样品的个数（或质量）分成相等两部分 的颗粒粒径。中位径在累积分布曲线上是累积频率为50%处所对应的粒径，因此 也称为50%粒径，用D50表

8、示。平均粒径实际上是在某一特征相似的前提下，用 假想的均匀系统代替实际的非均匀的系统，用人为定义、具有某种代表性的粒径 来表示颗粒的大小。把颗粒大小的频率分布按一定的方式累积，便得到相应的累积分布。累积分布 表示小于（或大于）某一粒径的颗粒在全部颗粒中所占的比例。工程上累积分布 比频率或频数分布曲线用的广泛。其意义在于1）可以通过曲线微分求得频率分 布曲线；2）根据累积分布曲线，可以大致估计粉体中细小颗粒所占的比例，可 以用于几种粉体粒度特性的比较。二者曲线的交点可以直接得出中位径。设直径为d、密度为p s的光滑球形颗粒在密度为p，粘度为p的静止流体中作 自由沉降。此时颗粒受到阻力、浮力和重力

9、的作用，其中阻力是由摩擦引起的， 随颗粒与流体间的相对运动速度而变，仿照管内流动阻力计算式：兀F = mg = - d p pp g 受力情况：W=dp3p gPF = C A - pu 2 = C - d 2 -pu 2d d P 2d 4 P 2A x pu2F x pu2n 丁 = TF = AE = 生d 2 .地d 24 p 2则，试计算直径为100um、密度为1500kg/m3的球形颗粒在常温的水中作自由沉降时 的沉降末速度（水在常温下的粘度为g=1X10-3Pa - s）。18 x10-3解：假设沉降在层流区进行u =呼Dp）gu （10X10-6）x（1500T000）X9.8

10、t18 旦td up 100X10 6 x2.73x 10 3 x 1000=2-73x103（m/S）验算R p =10= 0.273 2假设成立，沉降末速度为2.73 X 10-3m/s。在。150mm的垂直管道中气力输送粉磨产品，巳知风量1m3/min，空气粘度16 X 10-6pa.sec，密度为1Kg/m3 ；物料密度3000Kg/m3。其粒子为球形颗粒。试求：(1)可被上升气流带走的颗粒直径；(2)停留在气流中悬浮不动的颗粒 直径；(3)能够在此上升气流中沉降下来的颗粒直径。u=q = 1/60=爵侦 / s)气=竺yA兀(0.15/2)2当时颗粒悬浮不动,所以：1甲16 国=9.

11、丘 IO阮二96(/姒) (3000-1) 9.8粒径为96rm的颗粒悬浮不动；96ym的颗粒被带走；96m的颗粒沉降。例1拟采用降尘室回收常压炉气中所含的固体颗粒，降尘室底面积为10m2,宽 和高均为2m,炉气处理量为4m3/s。操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度 2.6X10-5Pas,固体密度为3000kg/m3。求(1)理论上能完全捕集下来的最小 粒径；(2)粒径为40p m颗粒的回收百分率；(3)若完全回收直径为15p m的尘 粒，对降尘室应作如何改进？u =匕=04m / s解：能完全分离出的最小颗粒的沉降速度气一节一 m S假设沉降属于滞流区，因而能除去最小颗粒直径：,

12、_ : 18yu_ ：18 x2.6 x10-5 x 0.4 _min：(p -p)g ：(3000 0.75)x9.81 一 x - Rmsdu p 8 x 10-5 x 0.4 x 0.75 八 “ c核算沉降流型Rp= 2 = 0.92 1006 x 5 = 0.503m设降尘室入口炉气均布，在降尘室入口端处于顶部及其附近的d=40p m的尘粒， 因其ut0.4m/s，它们随气体到达出口时还没有沉到底而随气体带出，而入口端 处于距室底0.503m以下的40p m的尘粒均能除去，所以40p m尘粒的除尘效率: n =H /H=0.503/2=25.15%要完全回收直径为15p m的颗粒，则

13、可在降尘室内设置水平隔板，使之变为 多层降尘室。降尘室内隔板层数n及板间距h的计算为：d2(p -p)g (15x 10-6)2 x(3000-0.75)x9.8118 x 2.6 x10-5u =18= 0.01415 m / sn Z 匕1 = 27.3blu10 x 0.01415取n=28；则隔板间距h=H/(n+1)=2/29=0.069m,因而在原降尘室内设置28层隔板 理论上可全部回收直径为15p m的颗粒。例二：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和 6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为427C，相应的密度p =0.5kg/m3，粘 度p =3.

14、4X10-5Pa.s，固体颗粒的密度0 S=4000kg/m3，操作条件下，规定气体 速度不大于0.5m/s，试求：1）降尘室的总高度H，m； 2）理论上能完全分离下 来的最小颗粒尺寸；3）粒径为40p m的颗粒的回收百分率。解：1）降尘室的总高度H“ “ 273 +1 273 + 427V = V= 1 x= 2.564m3 / s H =s 0 2732732）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸V 2.564u = s = 0.214m / st bl2 x 6用试差法1由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区V 2.564 s bu 2 x 0.5-2.564md = W 18七=严3.4x1气 x0.214 =5.78X10-5mmin * (p -p)g(4000 0.5)x 9.807核算沉降流型R - dup - 5.78 x 10一： 0：14 x 0.5 - 0.182 1.原假设正确ep日3.14 x 10 -53、粒径为40u m的颗粒收回收百分率，粒径为40p m的颗粒定在滞流区，其沉 降速度 / = d 2(p s-p)g = 0 x 10-6 八4000 - 0.5)x 9