【正文】 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 正方形排列層 均一球形顆粒的基本排列層 等邊三角形 /菱形 /六邊形排列層 18 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 19 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 20 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 21 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 空間特征的計(jì)算結(jié)果 粉體填充與堆積特性 22 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 ?實(shí)際填充結(jié)構(gòu) ?填充時(shí) ， 受顆粒碰撞 、 回彈 、 顆粒間相互作用力及容器壁的影響不能規(guī)則填充 。 ,BA?,BT?7 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 100mL 防止顆粒團(tuán)聚 松動(dòng)堆積測(cè)量 緊密堆積測(cè)量 8 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 堆積方式對(duì)小顆粒影響大 9 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 PVC比較特殊 10 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 ?填充率 ?顆粒體積占粉體堆積體積的比率 = PBBPVV??????堆積的顆粒體積 粉體填充體積 11 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體填充與堆積特性 ?粉體堆積的空隙率 ?空隙體積占粉體堆積體積的比率 ， 亦即顆粒間的空隙體積 Vv 除以粉體的堆積體積 VB 11v BBPVV????? ? ? ? ?22 ?= PBBPVV?????堆積的顆粒體積 粉體填充體積 12 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 堆積空隙率 取決于顆粒的形狀 、 顆粒的尺寸與尺寸分布及粉體的堆積方式 。 Mason測(cè)定與所觀察顆粒完全接觸的顆粒 ， 及比較近接觸的顆粒 ， 方法同 Smith， 鋼球直徑 ， 1000～5000個(gè)填入容器 ， 浸滿墨汁后取出 ， 干燥后如圖示兩類斑點(diǎn) 。 ?實(shí)驗(yàn)證明 ， 對(duì)大多數(shù)分子來說 ， 色散力是主要的；只有偶極矩很大的分子 (如水 )， 取向力才是主要的；而誘導(dǎo)力通常是很小的 。 結(jié)果見圖 116。) ( 1 39。 79 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 （ 1） 接觸點(diǎn)液橋 （ 2） 接觸點(diǎn)附近空隙有液體存在 （ 3）所有空隙均充滿液體 顆粒間的附著力 80 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 ?????????????ncnncrrTrTrF11221130 當(dāng)顆粒間形成液橋時(shí) ， 由于表面張力和毛細(xì)壓差的作用 ， 顆粒間將有作用力存在 ， 稱為毛細(xì)力 。 ?顆粒間的引力還可以借測(cè)量粉末層的破斷力 ，根據(jù)其所含接觸點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行估算 。 因此 ， 杜絕液橋的產(chǎn)生或破壞已形成的液橋是保證顆粒分散的主要手段之一 。 固體顆粒被潤(rùn)濕的過程主要基于顆粒表面對(duì)該液體的潤(rùn)濕性 。 103 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 機(jī)械調(diào)控 ?機(jī)械攪拌是通過強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌方式引起液體強(qiáng)湍流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊 、 剪切及拉伸等機(jī)械力而使顆粒團(tuán)聚體碎解懸浮 。 當(dāng)粉料孔隙中相對(duì)濕度為 100％ 時(shí)的吸附水含量 ， 稱為最大吸附水含量 。 112 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?毛細(xì)管水： ?當(dāng)粉料繼續(xù)被潤(rùn)濕到超過最大分子結(jié)合水分時(shí) ， 就形成了毛細(xì)管水 。 重力水對(duì)顆粒具有浮力 。 毛細(xì)管水分能夠?qū)㈩w粒拉緊靠攏 ，此乃由于在毛細(xì)管內(nèi)呈負(fù)壓之故 。 但象粘土那樣的約 1μm的細(xì)粉料 ，吸附水也能使它成為硬塊 。 104 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?依粉料被水潤(rùn)濕的過程 ， 水分主要以四種形態(tài)出現(xiàn)并起作用： ?毛細(xì)管水 —— capillary state ?重力水 —— 浸漬狀態(tài) immersed state ?吸附水 —— 擺動(dòng)狀態(tài) Pendular state ?薄膜水 —— 鏈鎖狀態(tài) Funicular state 105 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?吸附水： ?粉體不僅比表面積較大 ， 且其顆粒表面具有過剩的能量 。 99 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?顆粒在液體中的分散調(diào)控手段大體可分為介質(zhì)調(diào)控 、 分散劑調(diào)控 、 超聲調(diào)控和機(jī)械調(diào)控 100 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 介質(zhì)調(diào)控 ?根據(jù)顆粒的表面性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)可以獲得充分分散的懸浮液 。 例如 ，礦粒在靜電分選前往往加溫至 200℃ 左右以除去水分 ， 保證物料的松散 。 ?改善顆粒的流動(dòng)性 、 避免粉塵 、 易于包裝等 ?如混合操作等的困難 ?分散 顆粒間互不相干自由運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) 。 當(dāng)相互接觸的顆粒為導(dǎo)體時(shí) ， 由于它們電子電動(dòng)勢(shì)的不同 ， 電荷將從電動(dòng)勢(shì)低的顆粒轉(zhuǎn)移到電動(dòng)勢(shì)高的顆粒 。2039。 這樣增加了顆粒間的接觸面積 。 0 rdUrd??? ????195 42 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 64mmC ???6rCU mmmm ???????????????? ???????? ???6124rrU mm查表計(jì)算獲得 顆粒間的附著力 196 193 194 43 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒間的附著力 ?顆粒間的范德華力 顆粒無極性，構(gòu)成顆粒（顆粒表面）的分子或原子的電子運(yùn)動(dòng)，顆粒將有瞬時(shí)偶極 —— 顆粒間的范德華力 ?Hamaker理論 ?吸附氣體的影響 ?顆粒變形的影響 ?表面粗糙度的影響 44 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒間的附著力 ?顆粒間的范德華力 / Hamaker理論 引力勢(shì)能理論 + 能量疊加原理 45 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 ? ??1 22121 ddV Vmm0pp VVUnnUparticles Molecular density 顆粒間的附著力 ?顆粒間的范德華力 / Hamaker理論 ?勢(shì)能疊加原理 (Hamaker將構(gòu)成兩顆粒的所有分子或者原子間的引力勢(shì)能積分來計(jì)算兩顆粒間的引力勢(shì)能 ) 197 46 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 ?顆粒間的范德華力 / Hamaker理論 ?將 197式進(jìn)行積分運(yùn)算后得顆粒間的引力勢(shì)能計(jì)算式： 0 120 1 212ppddAUZ d d???顆粒間的附著力 198 顆粒間距，通常取為 4 0AA為 Hamaker常數(shù) 2 12 mmA n n C??47 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 221112 AAA ?顆粒間的附著力 ?顆粒間的范德華力 / Hamaker理論 ? A的值與顆粒材料 、 所處環(huán)境 （ 如真空 、 水 、 空氣等 ）有關(guān) 。 28 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 ?粉體的可壓縮性 ?當(dāng)粉體在松動(dòng)堆積狀態(tài)受到壓縮作用時(shí) ， 其堆積體積將減小 。 ?研究粉體堆積特性的一個(gè)重要指標(biāo) 。 , 1BABAP?????, 1BTBT