【正文】 1 粉體的基本性質(zhì) 教學(xué)內(nèi)容： 粒徑 粒度分布 顆粒形狀 顆粒群堆積性質(zhì) 粉體的摩擦性質(zhì) 2 2022/5/25 粉體 是粉體工程學(xué)研究的基本對(duì)象。工業(yè)生產(chǎn)單元操作過程中所處理的物料，因?yàn)槲镔|(zhì)種類千差萬別，粒子的形成方式不同，所以其各種性質(zhì)也不相同。而這些性質(zhì)與有關(guān)的單元操作過程密切相關(guān)，直接影響這些過程的正常進(jìn)行，且直接影響原料、半成品及成品的質(zhì)量。 物質(zhì)種類不同 各種性質(zhì)不同 粒子形成方式不同 原料、成品與半成品的性質(zhì) 單元操作的效果與性能 因此，在研究粉體工程學(xué)所涉及的各個(gè)單元操作過程前，必須對(duì) 粉體的基本性質(zhì) 有所了解。 3 2022/5/25 粉體基本性質(zhì)的三個(gè)方面： （ 1）粉體的幾何形態(tài)性質(zhì)。 包括粉體粒子的大小、粒度分布、粒子形狀以及堆積狀態(tài)等。 （ 2）粉體的力學(xué)性質(zhì)。 力學(xué)性質(zhì)又分為靜力學(xué)性質(zhì)和其他力學(xué)性質(zhì)。包括粉體的摩擦角、粉體壓力、流動(dòng)性以及在流體中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等。 （ 3）粉體的其他物理化學(xué)性質(zhì)包括粉體的電、磁、光、聲、熱學(xué)性質(zhì)，以及粘附性、吸附性、凝聚性、濕潤(rùn)性、爆炸性等。 本章僅就本書所涉及的有關(guān)單元操作過程，介紹主要的共性的粉體基本性質(zhì)，其他的粉體性質(zhì)，將結(jié)合具體的單元操作過程分別加以介紹。 4 2022/5/25 粒 徑 表征顆粒大小的術(shù)語 —— 粒徑 和 粒度 粒徑 ：以單顆粒為對(duì)象表示顆粒的大小 粒度 ：以 顆粒群為對(duì)象表示所有顆粒的大小 粒徑分為： 單一顆粒的單一粒徑 和 顆粒群的平均粒徑 。 粒徑的定義 與表達(dá)方式 顆粒的形狀、大小和組成 顆粒的形成過程、測(cè)試方法和工業(yè)用途 5 2022/5/25 單一顆粒的單一粒徑（單顆粒的粒徑） 對(duì)于單一規(guī)則形狀的顆粒：球形 其直徑即為粒徑 。 對(duì)于非球形顆粒：有兩種表示方法。 （ 2）當(dāng)量球徑： 以在同一物理現(xiàn)象中與之有相同效果的 球形顆粒 直徑來表示，即 等效粒徑， 或叫 當(dāng)量徑。 （ 1）統(tǒng)計(jì)粒徑： 由該顆粒不同方向上的不同尺寸按照一定的計(jì)算方法加以平均，得到單顆粒的 平均直徑 。 圖 11 顆粒的外接直方體 6 2022/5/25 表 11 單顆粒粒徑的計(jì)算方法 名 稱 計(jì) 算 公 式 名 稱 計(jì) 算 公 式 長(zhǎng) 軸 徑 l 表面平均徑 短 軸 徑 b 體積平均徑 3lbh/(lb+bh+hl) 二軸算術(shù)平均徑 (l+b)/2 等體積立方體當(dāng)量徑 V1/3 三軸算術(shù)平均徑 (l+b+h)/3 等體積球體當(dāng)量徑 (6V/π)1/3 二軸幾何平均徑 (lb)1/2 投影圓當(dāng)量徑 (4A/π) 三軸幾何平均徑 (lbh)1/3 等表面積球當(dāng)量徑 (s/π) 二軸調(diào)和平均徑 2/[(1/l)+(1/b)] 等沉降速度球當(dāng)量徑 三軸調(diào)和平均徑 3/(1/l)+(1/b)+(1/h) ? ? ?????? ? gu p ??? 0186/)222( hlbhlb ??7 2022/5/25 顆粒群的平均粒徑 實(shí)際生產(chǎn)過程中所處理的粉體是由許多粒徑大小不一的顆粒組成的分散系統(tǒng)，具有一定的粒度分布，一般用平均粒徑表示。 若已知粒徑為 di的顆粒個(gè)數(shù)為 ni，或質(zhì)量比率為 Wi，則顆粒群的平均粒徑按這個(gè)數(shù)基準(zhǔn)和質(zhì)量基準(zhǔn)的計(jì)算公式列于表 12中。 1 2 i n d1 d2 d3 dn n1 n2 n3 nn w1 w2 w3 wn 粒級(jí)區(qū)間 各粒級(jí) 個(gè)數(shù)基準(zhǔn) 各粒級(jí)平均徑 質(zhì)量基準(zhǔn) 統(tǒng)計(jì)平均徑和稱量粒徑 8 2022/5/25 表 12 平均粒徑的計(jì)算方法 名 稱 計(jì) 算 公 式 個(gè) 數(shù) 基 準(zhǔn) 質(zhì) 量 基 準(zhǔn) 加 權(quán) 徑 個(gè)數(shù)（算術(shù)平均粒徑） d1(da) 長(zhǎng)度平均徑 d2 面積平均徑 d3 體積（質(zhì)量）平均徑 d4(dm) ? ??? nnd ? ?? ???32//dWdW? ?? ???ndnd2 ? ?? ??? 2//dWdW? ?? ??? 23ndnd ? ??? dWW/? ?? ??? 34ndnd ? ??? WWd9 2022/5/25 續(xù)上表 平均表面積 ds 平均體積徑 dv 幾何平均徑 lndg 調(diào)和平均徑 dh 比表面積徑 ds φ/Sv φ/ 中位徑 d50 累積分布中累積值為 50%時(shí)的粒徑 多數(shù)徑 dmod 頻率分布中含量最高的粒徑 ? ?? ??? nnd 2 ? ?? ??? 3//dW dW? ?3 3??nnd ? ?3 3/?? dWW? ??? ndnln ? ?? ?? ??? 33/ln/dWddW? ??? dnn/? ?? ??? 4// 3dWdW注 :ds物理意義見“顆粒形狀”一節(jié) 。d50,dmod物理意義見“粒度分布”一節(jié)。 10 2022/5/25 （ 1）若顆粒較粗（ 1～ 20mm），則平均粒徑 d可按下式計(jì)算 : ? ? pdnm ?? ???? 36 33 pp nmnmd?????式中： m為顆粒群總質(zhì)量； n顆粒個(gè)數(shù)（ ≥200粒） 。 為顆粒密度。 p?（ 2）上表中個(gè)數(shù)基準(zhǔn)和質(zhì)量基準(zhǔn)的平均粒徑換算公式為： ? ?? ?? ?? ?qpqqqpqpddndnd ?????????????????????????????1331??11 2022/5/25 說 明 ： （ 1）上述單一粒徑和平均粒徑的計(jì)算是為不同的實(shí)際單元操作過程或某一粉體研究需要服務(wù)的， 對(duì)不同的物化過程，應(yīng)選用合適的平均粒徑計(jì)算方法 。 平均粒徑所適用的有關(guān)物理化學(xué)過程見表 13。 （ 2）對(duì)于同一顆粒群 因此，在進(jìn)行平均粒徑的具體計(jì)算時(shí)，首先要根據(jù)具體生產(chǎn)的單元操作過程、粒度范圍和粒度應(yīng)用目的 等選擇顆粒在過程中最有代表性的 粒度測(cè)定方法和計(jì)算方法 ，否則會(huì)得到不正確或完全錯(cuò)誤的結(jié)果。 不同的測(cè)定方法 不同的測(cè)定數(shù)據(jù) 得到不同的平均粒徑 同一測(cè)定數(shù)據(jù) 不同的計(jì)算方法 12 2022/5/25 表 13 不同物理化學(xué)過程所采用的平均粒徑 符 號(hào) 平均粒徑名稱 適用的機(jī)械、物理、化學(xué)過程 算術(shù)平均徑 蒸發(fā)、各種尺寸的比較（篩分析） 體面積平均徑 傳質(zhì)、反應(yīng)、粒子充填層的流體阻力 質(zhì)量平均徑 氣力輸送、質(zhì)量效率、燃燒、物料平衡 平均面積徑 吸收、粉磨 平均體積徑 光的散射、噴射的質(zhì)量分布比較、破碎 比表面積徑 蒸發(fā)、分子擴(kuò)散 中位徑 分離、分級(jí)裝置性能表示 Stokes粒徑 氣力輸送、沉降分析 3dvsdmdsdDdsd50dstd13 2022/5/25 表 14 粒度測(cè)定的方法