粉体工程作业答案

第一章体基本性质粉体是细颗粒状物料的合体。粉体物料是由无数颗粒构成颗是体物料的最小单元。工上常把在常下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体。颗粒的大、分布、结构、形态和表面形态等因素，是粉体其他性能的基础。构粉体颗粒的小，一般在几个纳米到几十毫米区间。如构成粉体的有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉。大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体。粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒度和粒分布。“是一个长度单位，代表在平方英寸上的标准试筛网上筛孔数量。粒是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。粒度越小，颗粒越细。所粒径，即表示颗粒大小的一因尺寸。以颗粒的长度l宽度b高度定的粒度平均值称为三平均径，适用于必须强调长形颗粒存在的况。沿一定方向与颗投影轮廓两端相切的两平行线间的距离。称为弗雷特直径。沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度称为马丁直径。1-10与粒同体积的球的直径称为等体积球当量径粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径；与颗粒投影面积相等的圆的直径称为投影圆当量径亦称径。1-11若Q示颗粒的平面或立体的参数为径形系数定为

d

若以表颗粒的表面积为径粒表积形状系数形状系数Φs定为

s

Sd2

;对于球形颗粒，；对于立方体颗粒，V

。若以V示颗粒的体积为径，则颗粒的体积形状系数Φv定为=

d

对于球形颗粒，

；对于立方体颗粒，1。1-12比面积形状系数定义为表积状系数与体积形状系数之符号Φsv表：Φsv=

S

V

对球形颗和立方体颗粒Φsv=

。与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的实际表面积之比称为Carman形状系数。符号Ψc表示。1-13积密度ρB=(1-

式中ρp—颗密度；—空率。1-空隙体积占粉体填充体积的比率φ=1-ρB/式φ填充率1-15高登舒兹曼方程式中为累筛下百分数(Dpmax为最粒径为Fuller指时为疏充，最填充。1-16潮物料由于颗粒表面吸附水，颗间形成所谓液桥力，而导致粒间附着力的增大，形成团粒于粒尺寸较一次粒子大粒内部保持松散的结构整个物料堆积率下降。

331-17一地说隙随颗粒圆形度的低而增高面粗糙度越高的颗粒隙越大；度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率越，当粒度超过某一定值时，粒度大小对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。对颗粒，较高的填充速度会导致物料有较的松散密度的松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。单颗粒粒径表示方法有球当量径和圆当量径。出下列三轴均径的计算式：31①三轴平均径，②三轴调和平均径

1111bh③三轴几何平均径

bh

。统计平均的测定方法有费雷特径，马丁直径。粒度分布的表示方式有粒的频率分布和粒的累积分布粒度分布的表达形式有粒度表格粒度列表法和粒图解法。描述和阐明颗粒形状及特征的参数有形系数，状指数，球形度。粒度分布是表示粉体中不同粒度区间的颗粒含量的况，在直角坐标系中粒度分布曲线分为频分布曲线和累分布曲线。1-24位数k(n)指与观颗粒接触的颗个数。1-“目”是一个长度单位，目数越高长越小错）1-32Carman形系数Ψc值大意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是颗粒形状越不规则。(错)1-33一颗粒的形系数(A)A≤1;≥1;C＝11-34实球形度Ψw=式（B）do为颗粒投影面积相等的圆直径—粒的表面面积。为颗粒投影面积相等的圆直径dpo—与颗粒投影面最小外接圆直径。C.为颗粒等体积的球的表面面积;——颗粒的表面面积。为与颗粒等体积的球的表面面积;——与颗粒投影面最小外接圆直径。1-35.RRB粒度分布方程中的n是（C）。A功指数B、旋涡指数C均匀性指数、时间指数粉磨产品的颗粒分布有一定的规律可用公表示中为：（B）。均系数特粒径平粒径1-37.粉磨产品的比表面积可用S=(36.8×104)/(Dpn计，式中表（C）均匀性系数特粒径C.比例系数部分分离效率为时所对应的度，叫做(D)。A特征粒径中位径C、切割粒径D临界粒径某粉状物料的真密度为2000Kg/m3当该粉料以空隙率ε=0.4的态堆积其容积密度（B）

公式ρV(1-ρ/V。BBPBAB、CD、休止角是粉体自然堆积时的自由表面在静态状态下与水平面所形成的(C)。A角度B、最小角度、最大角度1-41要分析影响颗粒床层空隙率的主要因素

答应颗填充容器时容器壁附近形成特殊的排列结构就为壁效应。容器直径和球径之比超过50时，空隙率几乎成为常数，即）部填充结构。ρr=g(r)dr/4（量颗粒形状。一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而增高在散堆积有棱角的颗粒空隙率较大，与紧密堆积时正相反面粗糙度越高的颗粒，空隙率越大粒度大小。对颗粒群而言，粒度越小，于粒间的团聚作用率越大度过一定值时大小对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值通在细粒体系粒径大于或小于临界粒径的物料对颗粒的行为都有举足轻重的作用物堆积的填充速度。对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有较小的松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。1-42述内摩擦角的测定方法答：这三个圆称为极限破坏圆，这些圆的共切线称为该粉体的破坏包络线条破坏包络线与轴的夹φi即该粉体的内摩擦角。内摩角是粉体在外力作用下达到规定的密实状态，在此状态下受强制剪切时所形成的角1-43分析物料经粉碎细化后，具有较高活性的机理答）随着粒的减小，固体微粉的分散度增大，成为具有开放性空隙和结构的状态，比表面积eq\o\ac(△,A)eq\o\ac(△,)增，水化反应面积加，同时，表面自由Geq\o\ac(△,r)A（r为料颗粒表面自由能）增加，其活性提高。（2粉碎过程中，颗粒在机械力的作用，随着颗粒的减小，产生机械力化学效应。主要表现在：第一，规整的晶面在颗粒体系总表面上所占的比例减小，键力不饱和的质点数增多，在棱边、尖角处不饱和程度高的质点数亦增多，从而大大提高了物料的活性。第二，表面层发生晶格畸变熟料颗粒的细度在920m时从脆性破坏转变成塑性变形，塑性变形的实质是位错的增值和移动，颗粒在位错中贮存能量，增强了活性。第三，通过反复的破碎随粒子的不断微细表面结构的有序程度则受到越来越强烈的扰乱不向颗粒内部扩展最终表面结构于无定形化粉磨至无定形化的过程中部贮存大量的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的微细颗粒表面的性质大大不同于粗颗粒，在持续的粉碎中，颗粒表面的活性点不断增多，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简分析影响粉粒体颗粒床层的凝力的因素及其影响方向答：(1)颗粒粒度：单颗粒粒度与聚力的关系如图3.5所。随着粒径的减小凝聚力增大。颗粒床层空隙率ε：随ε的大，凝聚力减小。如图3所。由实验得知，对微细颗粒这种关系更明显。(3)气中湿含量：图是25，一个大气压下测定的单颗粒的凝聚力的实验数据在实验测定的度范围内含量与凝聚力在一定范围内成正变关系即随着相对湿度的提高，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的延长，凝聚力有所增加，可能是由于颗粒吸收空气中水分的原因。1-45述预防粉尘爆炸的措施及机理答：粉尘爆炸必须具备三个条件：尘云、空气、着火源，若缺少了其中任一条件，就不能发生爆炸。一：防止可爆炸粉尘云形成a控粉尘浓度控制粉尘浓度非爆炸范围内，也就是使粉尘浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限生过程的惰化处理它是避免形成可爆煤粉气混合物的有效方法。二限制氧气量

三、排除着火源

-45ffjt-45ffjt第二章颗粒流体力学颗两相流动系中，颗粒是分相。颗粒两相流动系中，系统中至少存在着一种力场，由于固体颗粒与液体介质的动惯性不同，因而颗粒与液体介质存在着运动速度的差—相对速度。由流场中压力速度梯度的存在颗粒形状不规则颗粒之间及颗粒与器壁问的相碰撞等原因，会导致颗粒的旋，从产生升力效应。颗两相流动系中系统中除了颗粒与流体的运动外，往往还存在着能量与质量的传递以及同时进行着的化学反应过程；颗两相流动系中颗粒的粒径范围为～．颗粒静流体内自由沉降时，不仅受到重而且还受到浮力的作用。．颗在流体中相对运动时流动状态：层流状态、过渡状和湍区状。它们各自对应的范围分别是10<Re<500,Re<2x10。pp流体透过颗粒床的两相流动的典型情况可分为固床、流化床和连续流态化，这种分类是依据过程中流体速度、颗粒质及状态、料层高度和空率来分类的。．颗粒静止流体中的沉降起初为加速阶，而后为速。通讲的沉降速度为匀速运速度。2-10颗粒受重力作用在垂直方向上流动的流体中作匀速运动时，其颗粒的相对运动速度－，B时颗粒向下沉降—颗粒速度Uf——流体速度）A.U0=Uf＞C.U0＜Uf2-11.试用公式比较颗粒真密度、容积密度、颗相密度间的区别与联系答：真密度表示单位体物的质量。是组成颗粒的物质特有的，与颗粒大小、填充无关。容积密度ρ指位填充体积的粉体质量，亦称视密度ρ填粉体的质/粉体填充体BB积Vε)ρ/V，中V—粉填充体积积；—颗密度；ε—空隙率。与填充BBB方式有关。在两相流中，既有固体颗粒，又有流体介质,位体积的两相流中所含固体颗粒和流体介质的质量分别称为颗粒相和介质相的密度，设在流动体系中.粒的体积、质量和密度分别为、Mp和流的体积、质量和密度分别为VfMf和，相流的总体积、总质量和密度分别Vm、Mm和ρm分以ρpj和ρfj表之VV2-16际颗粒沉降与球形颗粒的自由沉降有何不同，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颗粒直接摩擦，碰撞的影响，而且还受到其它颗粒通过流体而产生的间接影响，这种沉降称为干扰沉修

ε—空隙率；—指数，其值在５之，平均值６。颗粒在有限容器内沉降时还需考虑容器器壁对颗粒沉降的阻滞作用虑壁效应沉降df)速度可乘以壁效应因子f加修正。D式中dp颗直径。—容器直径。wn―指数，层流时，；流时n=1.5.然，当颗粒粒径小于容器直径的1/5，则误差不大于10%往往可以不加修正。2-12.在定床操作中，流体通过颗粒层时的压强降受哪些因素影响？流体的速度受哪些限

f-12-453f-12-453制？答流通过固定床的压降Ｐ流体及床层的参数有关流体方面：流体的密度；流体的粘度；流体的流速；(2)层方面：床层直径Ｄ；颗粒直径dp床层的有效空隙率；粒形状系数；层高度Ｌ；颗粒表面粗糙度e。'pd2e流体通过颗粒床层的流速和孔道的尺寸通常都很小雷诺准数较低动况属于层流状态，床层流速与压强降之间成直线关系。受孔道的摩擦系数,道的摩擦系数,床层孔道的当量直径流体密度限制.

u'f

dK

e

L2-13.分操作和分级操作应选何种密度的流体？试用相应公式说明。答：（1

u0

4pa3a

（2

dd

由式（）当时，u0↑故分级操作则要减小密度影响，宜用密度较轻的悬浮介质进行离析。故等降系数如2）式所示，当ρρpa时,等系数k，密度较轻的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的颗粒都能按密度的不同进行分选。2-15.从旋风器中排出的废气进入风速为4.5m/min的气中，废气中还含有粒度为2～100μm剩余飞灰果旋风器位于高出地面的度上计由该处飞灰顺风而下，没有飞灰沉降的最小距离是多少？。紊流作用忽略不计，飞灰的密度为2900kg/m3。气体粘度μ=1.85×10-5.解假按斯托克斯公式沉降

p

=2

2

×10×(2900-1.29)×9.8/(18××3.412×

m/s复核

ep

=2×10-6×3.412×10-4×1.29/(1.85×10-5)=4.38×10-5<2,ts=uf*tz=4.5×1.172/60=8.79×10x第三章体分级分效率定义为分级操作后获得的某种粒度的质量与分操作后获得的某粒度的质量之。牛分级效率定为合成分的收集率不合格成分的残留率。循负荷是指粉机回料量T与成品量之比。在磨机粉磨能力选粉机的选粉能力基本平衡的条件下，在一定范围内适当提高循环负荷可磨内物料流速加快，大细磨仓的物料粒度，减少衬作用和粉碎现象，进一步强化了磨机的粉磨能力，使整套粉磨系统的生产能力提高。但是若循环负荷过会使内物料的流速过快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。当循环负荷太时，选粉效率会降低多甚至会使磨内料层过厚出现球料比过小的象粉磨效率就会下降。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。对同一台选粉来说，选粉效率随着循环负荷的增加而降。

22p22p分精度。定义部分分级效率为和和的分级粒径的比值的值。判分级设备的级效果需从分级效率、分粒径、分精度几方面综判断譬如当ηK相时越小分级效果越好当ηd相时K越小，NN即部分分级效率曲线越越峭级效果越好果分级产品按粒度分为二级以上，则在考察牛顿分级效率的同时，还应分别考察各别的分级效率。固体颗粒物料的分过程，可以看作两个阶段组成：筛下级别的颗粒通过过上级别颗粒所组成的物料层到筛面上；筛级的颗粒透筛孔而分离。要使这两个阶段能够实现，物料与筛面必须有适当的运特性，一方面使筛面的物料呈松散状态状态，有利于运动中的物料层产生析离按粒度分层，最大的颗粒颗处在最上层，最的颗粒颗位于筛面上，进而透过筛孔另一方面使堵在筛上的颗粒脱离筛面进物料层上部让出细粒透过的通道。假筛孔为金属丝组成的方形孔，筛孔每边净长为，筛丝的直径为。筛分物料的粒子设为球形，直径为。球粒通过筛的概率为：3-10旋式选粉机、O选粉机构造及工作原粉机理有不?分级界限尺寸与哪些因素有关体在－选粉机内部有几次分级的机会？答离式选粉机由外壳和内壳套装而成。内部依靠大风叶旋转产生的循环气流成一道旋转的栅栏粗颗粒下沉式选粉机的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靠重力很难完全沉降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；取消内外壳间的细粉沉降区，采取专用旋风分离器外部回收细粉的形式。OSepa选机在分级原理上与前两代选粉机相比有较大的改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和缓冲板充分分散之后垂直下落从上而下通过整个分级区，可受到多次分级的作用。3d由公式4(可知，分级界限尺寸(即分离最小粒径与选粉机的直径、气流速p度和叶片的导向角度有关离小粒径随设备直径和风速的增大而增大叶角度的增大而变小。两