粉体的堆积课件

第二章粉体物性1精选完整ppt课件2.1粉体的堆积物性粉体的堆积密度堆积密度松动堆积密度紧密堆积密度粉体堆积的空隙率堆积空隙率松动堆积空隙率紧密堆积空隙率

颗粒的配位数第二章粉体物性

粉体力学与工程

2精选完整ppt课件粉体的堆积密度粉体的堆积密度定义为粉体的质量M除以粉体的堆积体积（2-1）粉体的堆积密度不仅取决于颗粒的形状、颗粒的尺寸与尺寸分布，还取决于粉体的堆积方式。常用的堆积密度有松动堆积密度松动堆积指在重力作下慢慢沉积后的堆积

紧密堆积密度紧密堆积指通过机械振动所达到的最紧密堆积3精选完整ppt课件粉体的堆积密度图2-24精选完整ppt课件粉体的堆积密度图2-2图2-2FCC等颗粒的松动堆积密度和紧密堆积密度随颗粒尺寸的变化5精选完整ppt课件与堆积密度相同，堆积孔隙率取决于颗粒的形状、颗粒的尺寸与尺寸分布及粉体的堆积方式。与堆积密度相对应，常用的堆积空隙率有松动堆积空隙率和紧密堆积空隙率，他们分别为

（2-3）

（2-4）粉体的堆积空隙率定义为颗粒间的空隙体积除以粉体的堆积体积

（2-2）

粉体的堆积空隙率6精选完整ppt课件粉体的堆积空隙率7精选完整ppt课件颗粒的配位数颗粒的配位数是粉体堆积中与某一颗粒所接触的颗粒个数对于随机堆积，很多研究者提出了不同的平均配位数计算公式，如Ridgway&Tarbuck式

（2-5）Rumpf式

（2-6）Shinohara式

（2-7）如图2-8所示，当空隙率在0.3~0.5范围内，各计算公式给出相一致的结果。8精选完整ppt课件颗粒的配位数9精选完整ppt课件颗粒的配位数10精选完整ppt课件颗粒的配位数11精选完整ppt课件2.2

粉体的可压缩性由于在粉体的操作单元中粉体通常处于轻微可压状态，所以粉体的可压缩性通常用粉体的松动堆积状态和紧密堆积状态来表征，且粉体的可压缩性C定义为（2-8）粉体紧密堆积密度和松动堆积密度之比（2-9）称为粉体的Hausner比值HR，常用于表征粉体的可压缩性和流动性。第二章粉体物性

粉体力学与工程

12精选完整ppt课件2.2

粉体的可压缩性第二章粉体物性

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实验结果表明较粗颗粒的HR值较小（<1.2）；细颗粒的HR值较大（>1.4）；极细颗粒具有较高的HR值（<2）。粉体的可压缩性和Hausner比值的关系为（2-10）13精选完整ppt课件2.3

粉体的安息角实验表明，对同一粉体，粉体的堆积角、容器与水平面的倾角、转筒内粉体与水平面的夹角相等。这个角是粉体的基本物性之一，称为粉体的安息角。第二章粉体物性

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粉体与流体流动行为的主要差别示意图14精选完整ppt课件粉体的安息角15精选完整ppt课件粉体的安息角16精选完整ppt课件2.4

粉体的摩擦性库仑定律内摩擦角库仑定律的理论推导第二章粉体物性

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17精选完整ppt课件当粉体开始滑移时，如若滑移面上的切应力与正应力成正比

(2-14)实验表明，粉体开始滑移时，滑移面上的切应力是正应力的函数（2-13）对于流体，作用在微元体的切应力是切应变率的函数。对于牛顿流体有（2-12）库仑定律对于弹性固体，作用在微元体上的切应力是切应变的函数。对于胡克固体有（2-11）式中G是剪切模量。这样的粉体称为库伦粉体，式（2-14）称为库伦定律。18精选完整ppt课件内摩擦角对简单库伦粉体，库伦定律为（2-15）上式两边同乘以滑移面的面积得到力形式的库仑定律为（2-16）这一关系等同于物体在平面或斜面运动（如图2-14所示）的摩擦定律。所以库伦摩擦系数通常写为（2-17）式中——粉体的内摩擦角。19精选完整ppt课件内摩擦角库伦粉体与壁面的摩擦也满足库仑定律，即（2-18）粉体与壁面的摩擦角，简称壁面摩擦角为（2-19）20精选完整ppt课件内摩擦角由线性回归得到沙子的内摩擦系数和与壁面摩擦系数分别为0.962和0.464，内摩擦角和壁面摩擦角则分别等于43.9°和24.9°。其中粉体的内摩擦角和壁面（有机玻璃壁面）摩擦角的测量结果列于表2-4。21精选完整ppt课件2.5

Molerus粉体分类MolerusⅠ类粉体MolerusⅡ类粉体MolerusⅢ类粉体第二章粉体物性

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22精选完整ppt课件MolerusⅠ类粉体Molerus按粉体的摩擦行为把粉体分为三类。初抗剪强度为零的粉体称为MolerusⅠ类粉体，即简单库伦粉体。MolerusⅠ类粉体具有不团聚、不可压缩、流动性好且流动性与粉体预压缩应力无关等特征。在（τ，σ）坐标中MolerusⅠ类粉体的临界流动条件为过原点的一条直线，如图2-20所示。23精选完整ppt课件MolerusⅡ类粉体初抗剪强度不为零，但与预压缩应力无关的粉体称为MolerusⅡ类粉体。MolerusⅡ类粉体有一定的可压缩性，即在图2-15和图2-16中盒内粉体的空隙率与外载N无关。即初抗剪强度c与外载N无关，所以在（τ，σ）坐标中，MolerusⅡ类粉体的临界流动条件为一条直线，如图2-21，图2-22为脂肪酸粉体的临界流动曲线。24精选完整ppt课件MolerusⅡ类粉体MolerusⅡ类粉体具有一定的团聚性、可压缩性和流动性，但流动性与与压缩力无关。在粉体储存与输送的单元操作中，粉体的流动性与粉体加料的过程与方式无关。当粉体储存与输送设备堵塞发生时，可通过敲打与振动的方式解决堵塞问题。25精选完整ppt课件MolerusⅢ类粉体初抗剪强度不为零且预压缩应力有关的粉体称为MolerusⅢ类粉体。通常MolerusⅢ类粉体的内摩擦角也与预压缩力有关，所以MolerusⅢ类粉体的流动条件在（τ，σ）坐标中是与预压缩应力有关的曲线族如图2-23所示。与预压缩摩尔应力圆相切的曲线称为有效流动曲线，它与σ轴的夹角为有效内摩擦角，如图2-23和图2-24所示26精选完整ppt课件MolerusⅢ类粉体MolerusⅢ类粉体有较强的团聚性和可压缩性、较差的流动性且流动性与预压缩应力有关。在粉体储存与输送的单元操作中，粉体的流动性与粉体加料的过程与方式有关。敲打振动能够引起粉体处于紧密的压缩状态而使粉体的流动性差，造成粉体在储存与输送的操作单元中发生堵塞问题。27精选完整ppt课件2.6粉体的流动性粉体的开放屈服强度Jenike流动函数拱应力分析第二章粉体物性

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28精选完整ppt课件粉体的开放屈服强度结拱是粉体储存与运输操作单元中常见的问题。由于拱有自由表面的存在，因为在自由表面上既无切应力也无正应力，根据切应力互补原理，在与自由表面相垂直的表面上只有正应力而无切应力，如图2-25所示。取含自由面的一微元体如图2-26所示，可以看出此正应力也是使拱破坏的最大正应力。这一最大正应力是粉体的物性，称为粉体的开放屈服强度或粉体的开放屈服应力。29精选完整ppt课件粉体的开放屈服强度由图2-27的几何关系可得（2-38）（2-39）从上两式可得粉体的开放屈服强度为（2-40）从上式可得MolerusⅠ类粉体的开放屈服强度为0，即MolerusⅠ类粉体不结拱；MolerusⅡ类粉体的开放屈服强度是一常数，与预压缩应力无关；MolerusⅢ类粉体的开放屈服强度随预压缩应力的增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增加。30精选完整ppt课件Jenike流动函数Jenike定义粉体流动函数FF为预压缩应力与粉体的开放屈服强度之比（2-41）可见，MolerusⅠ类粉体的Jenike流动函数FF→∞；MolerusⅡ类粉体的流动函数FF是与预压缩应力无关的常数；MolerusⅢ类粉体的流动函数FF与预压缩应力有关。Jenike建议的分体流动性与流函数FF的关系列于表2-5。31精选完整ppt课件该力的垂直方向的分量为

（2-44）考虑如图2-28所示的粉体拱及拱的微