粉体工程绪论

粉体工程西南科技大学材料科学与工程学院王玉平2016.6

第1单元绪论〔2学时〕[知识点]粉体的定义；粉体科学与粉体工程的界定；粉体工程所研究任务与内容；粉体颗粒的分类方法；粉体工程研究的开展简史。[根本要求]1、识记：粉体、粉体科学、粉体工程、颗粒等；2、领会：粉体工程的研究内容与方法；3、简单应用：粉体的应用；雾霾中的北京交警北京恋人可怕的大气污染??????不同天气的比照

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绪论粉体的定义；2.粉体工程所研究任务与内容3.粉体颗粒的分类方法4.粉体工程研究的开展简史;5.粉体工程的应用范围.1.粉体的定义

颗粒粉体1.粉体的定义粉末体简称粉末或粉体(Powder)．

通常是指由大量的固体颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体．而组成粉末体的最小单元或个体称为粉末颗粗(Particle)．简称颗粒．Powder粉体从集合粉体出发，称为粉体工程学Fineparticle颗粒从个体颗粒出发，称为颗粒学2.粉体研究的内容与范围因此．在研究粉体工程学时,首先必须研究粉体体与粉体颗粒的特性.2..粉末颗粒的大小、形状、外表性质、堆积特性，各种物理性质．化学性质不仅关系到粉体的应用．也直接取决于并影响生产粉体的单元操作过程。其大小一般小于1000µm。物体在相关工业生产中可以是原料、半成品或成品。2.粉体研究的内容与范围

粉体工程学是一门新兴的综合性技术科学，由于其跨学科、跨技术的交叉性和根底理论的概括性，因此，它既与假设干根底科学相毗邻，又与工程应用广泛相联系，颗粒同人类有着极其广泛的联系并具有重要的作用.。3.粉体颗粒的分类方法1.按照颗粒的构成划分3.按照组成形式划分2.按照粒径大小分类3.粉体颗粒的分类方法1.按照颗粒的构成划分原级颗粒：一次颗粒，初形成固体的颗粒，最能反响颗粒的固有性质原级颗粒，聚集体颗粒，凝聚体颗粒，絮凝体颗粒等聚集体颗粒，二次颗粒，靠某种化学或物理作用结合后的颗粒凝聚体颗粒，一次、二次颗粒的弱结合颗粒絮凝体颗粒：结合更弱的凝聚体、絮状结合体3.粉体颗粒的分类方法粗颗粒粉体，大颗粒，细粉体，超细粉体，亚微米粉体，纳米粉体等。0.1-1微米粉体可称亚微米粉体，微米一般称纳米粉体。2.按照粒径大小分类3.粉体颗粒的分类方法单分散颗粒粉体：颗粒形状、性质等单一，极其少见。3.按照组成形式划分多分散粉体：颗粒形状等差异大。2024/1/2732粉体一般称作为〞0〞次元材料这种低次元材料有如下四个特点：①空间自由度大(因次数降低，空间自由度增大。对于粉体可以在三维、二维、一维任意排列，而且还能把空隙取为一个参数)。②因尺寸效应产生一些新的现象(粉体的飞尘性、固结性、泥浆特性甚至于电学磁学等特性〕。粉体是一种具有特殊特点的物质形态2024/1/2733③亚微特性(低因次材料用宏观到微观的方法制成时，该待性不显著。但是，按微观到半微观次序制成的时候，由于上述的尺寸效应，其显著的特性比预期的结果大得多)。④逆空间材料(把本应有原子存在．但却缺少的空间位置叫作逆空间。例如，电子空穴、晶格的空位等是微观的逆空间例于。宏观的有粉体、纤维、多孔薄膜、毛绍管材科、微孔材料等。目前，对后两种特性的认识还浅薄。逆空间材料的研究仅仅局限于低因次材料)。

2024/1/2734低因次材料的“困难性〞表现大致可分为，作为单个粒子特性的困难性和作为集合体的特性的困难性。2024/1/27354.粉体工程研究的开展简史国外从20世纪30年代开始便逐渐开展“颗粒学〞的研究.最先系统从事这一研究的是美国学者J．M．Dallavalle，1943年，他出版了世界上第一部颗粒学专著<Micromeritics>。其后，德国学者I．R．Meldau编写了<Handbuchstaubtechnik>(1960)，Dallavalle的学生Orr又出版了《ParticulateTechnology》(1966年)，日本学者久保、水渡、中川、早川合编了《粉体——理论与应用》(1979年)，三轮茂雄编著了(粉体工学通论)(1981年)等等。

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80年代以来，随着世界范围内新技术、高技术的突飞猛进，新型材料层出不穷。例如，现在人们创造的超硬、超强、超导、超纯、超塑等材料，使科学开展到了利用极端参数的阶段。要使材料到达极端状态，那么往往要改变材料原有属性，而改变属性的方法之一就是使材料粒度细化至微细或超微细状态后再行组合。因此，近年来，在颗粒学中超细颗粒成为最引人入胜的研究课题。显然，材料科学与工程领域高新技术的开发大大推动了颗粒学的开展，丰富了颗粒学的内容，有关颗粒学中许多课题的研究日益说明，它已成为新兴产业和高新技术开展的关键。在现实中，从粒径、形状、分布、密度等推测集合体的粉体物性还存在很多问题。所以有人现将根本无形作为一次物性，粉体过程中直接应用的物性作为三次物性，处于二者之间的为二次物性。这样就可以把粉体物性系统化。5.粉体工程的应用范围.工业应用范围广泛军事农业文化等2024/1/2740粉体工程所涉及的行业及应用

2024/1/2741硅酸盐工业大局部生产过程与粉体科学与工程有关.以水泥生产为例:2024/1/27436.分形几何与粉体“谁不知道熵概念就不能被认为是科学上的文化人，将来谁不知道分形概念，也不能称为有知识。〞——物理学家惠勒分形理论是在上世纪70年代由曼德博几乎集一己之力创立的，但其严格的数学根底之一——芒德布罗集，却是70年代末曼德博及布鲁克斯、马蒂尔斯基以及道阿迪、哈伯德、沙斯顿等人几乎同时分别建立完善的，他们的思想都源自上世纪前叶一些前辈如法图、莱维、朱利亚的有关思想朱利亚集合2024/1/2744曼德博教授自己说，fractal一词是1975年夏天的一个寂静夜晚，他在冥思苦想之余偶翻他儿子的拉丁文字典时，突然想到的。此词源于拉丁文形容词fractus，对应的拉丁文动词是frangere〔“破碎〞、“产生无规碎片〞〕。此外与英文的fraction〔“碎片〞、“分数〞〕及fragment〔“碎片〞〕具有相同的词根。在70年代中期以前，芒德布罗一直使用英文fractional一词来表示他的分形思想。因此，取拉丁词之头，撷英文之尾的fractal，本意是不规那么的、破碎的、分数的。芒德布罗是想用此词来描述自然界中传统欧几里德几何学所不能描述的一大类复杂无规的几何对象。例如，弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉，粗糙不堪的断面，变幻无常的浮云，九曲回肠的河流，纵横交错的血管，令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点都是，极不规那么或极不光滑。直观而粗略地说，这些对象都是分形。2024/1/2745分形是没有特征长度,但具有一定意义(广义)下的自相似图形,结构,性质和形态的总称.分形研究的对象及应用范围极广,几乎涉及自然与社会的各个领域.分形的类别也很多,有线性分形,非线性分形;有规分形,无规(随机)分形;自然分形,社会分形;自相似分形,自仿射分形;固体分形(填充维,孔隙分形);重分形,胖分形等.分维可通过测量来确定,方法有多种.分形扩展的产物有广义体积(面积),扩展了体积的内涵。。虽然分形是一个数学构造，它们同样可以在自然界中被找到，这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。分形是复杂不规那么的系统,而描述这系统的粗糙,破碎,不规那么,不光滑程度及复杂性的定量指标和手段就是非整数维数。2024/1/2746曼德博集合曼德博集合局部放大2000倍学习该课程的主要目的1、提高工业产品的质量和控制水平：粒径、分布、形状、密度、温度、湿度等2、节能降耗：粉体加工与应用过程的节能降耗，降低生产本钱3、新材料的研究与开发：超硬、超强、超导、超纯、超塑、超细等新材料学习该课程内容:1、粉体工程概述：粉体、粉体工程、开展史、分类2、颗粒特性：粒径、分布、形状3、颗粒的堆积构造特性：堆积构造、填充特性4、粉体层静力学：根本概念、应力摩尔圆、极限应力状态、粉体层压力分布5、粉体动力学：根本概念、流动性的判断6、粉体流动：小孔出流、料仓内粉体流动、偏析与结拱、搅拌流动、振动流动压缩流动7、粉体流体系统：液桥、毛细管现象、颗粒沉降、透过流动、等降颗粒8、颗粒大小测定：试样制备、试样缩分、筛分法、显微镜法、沉降法、数据分