【正文】 重力水對(duì)顆粒具有浮力 。 115 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 ?重力水： ?當(dāng)粉料完全被水浸透時(shí) ， 還可能存在重力水 。 ? ?rF ?????21 t g 2/?114 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： ?毛細(xì)管水能在毛細(xì)管負(fù)壓的作用下和在引起毛細(xì)管形狀和尺寸改變的外力作用下發(fā)生較快的遷移 。 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 。 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(guò)最大分子結(jié)合水分時(shí) ， 就形成了毛細(xì)管水 。 ?顆粒間距離越小 ， 薄膜水粘性就越大 ， 顆粒就越不易發(fā)生相對(duì)移動(dòng)；因此 ， 薄膜水厚度影響粉料的物理力學(xué)性質(zhì) (如成球性 、 壓縮性 、 可塑性等 ) 。 109 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 ?薄膜水： ?極其相鄰的等徑顆粒 A和 B，若顆粒 A的水膜較厚 ， 位于 F處的薄膜水距顆粒 B的中心較距顆粒 A的中心近 ，因此薄膜水 F開(kāi)始向顆粒 B移動(dòng) ， 即顆粒 A周圍較厚的水膜開(kāi)始向顆粒 B移動(dòng) ，直至兩者水膜厚度相等為止 。 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 。 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 。即使干燥顆粒還會(huì)吸收大氣中的氣態(tài)水分子。水分子由于具有偶極性而中和了上述電荷 ，顆粒表面的過(guò)剩表面能將由于放出潤(rùn)濕熱而減小 ， 結(jié)果在顆粒表面形成一吸附水層 。 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(guò)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(guò)剩的能量 。 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(guò)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 。 ?超聲分散主要是由超聲頻率和顆粒粒度的相互關(guān)系決定的 。 ?常用的分散劑：無(wú)機(jī)電解質(zhì) ， 表面活性劑和高分子分散劑 。 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 。 固體顆粒被潤(rùn)濕的過(guò)程主要基于顆粒表面對(duì)該液體的潤(rùn)濕性 。 ?采用接觸帶電 、 感應(yīng)帶電等方式可使顆粒帶電 ?最有效的方法是電暈帶電 ， 使連續(xù)供給的顆粒群通過(guò)電暈放電形成的離子電簾使顆粒帶電 。 ?不同改性劑不同使用量分散效果也不一樣 。 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 。 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 。 空氣中顆粒的團(tuán)聚與分散 液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 90 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 ?空氣中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?顆粒在空氣中團(tuán)聚的最主要的原因： 范德華力 、毛細(xì)力 和靜電力 ?在空氣中 ， 顆粒的團(tuán)聚主要是毛細(xì)力造成的 ?在非常干燥的條件下 ， 是由范德華力造成的 ?空氣中保持超微粉體干燥是防止團(tuán)聚的重要措施 ☆ 空氣相對(duì)濕度超過(guò) 65%時(shí) ， 水蒸氣在顆粒表面及顆粒間凝聚 ， 顆粒間因毛細(xì)力而大大增強(qiáng)了團(tuán)聚作用 ?采用助磨劑和表面改性劑 91 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 ?空氣中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?顆粒在空氣中分散的主要途徑有四種： ?機(jī)械分散 、 干燥分散 、 表面改性 、 靜電分散 。 ?分散及分散穩(wěn)定性直接影響涂料 、 染料 、 油墨和化妝品等的質(zhì)量和性能； ?復(fù)合材料及納米材料制備的成敗與超微粉體的分散穩(wěn)定性緊密相連 。 ?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) 。 ?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 。 ?單疇顆粒是自發(fā)磁化的粒子 ， 其內(nèi)部所有原子的自旋方向都已平行 ， 無(wú)須外加磁場(chǎng)來(lái)磁化就具有磁性 ?粉末的單疇顆粒之間存在磁性吸引力 ， 很難分散 87 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 ?顆粒表面不平引起的機(jī)械咬合力 ?兩個(gè)顆粒間的引力或顆粒與固體平面的引力可以用高靈敏度的彈簧秤或天平測(cè)量 。顆粒間便存在作用力 ， 稱為靜電力 。 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 。 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 。 形成液橋的臨界濕度不僅取決于顆粒的性質(zhì) ， 還于溫度和壓力有關(guān) 。 顆粒間的附著力 78 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 ?顆粒間的毛細(xì)力 ?當(dāng)粉體暴露在濕空氣中時(shí) ， 顆粒將吸收空氣中的水分 。2039。) ( 1 39。 65 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 / 顆粒變形的影響 ?彈性變形 ? 塑性變形 ? 彈塑性變形 221212111 vvK E E????1119 E－顆粒材料的楊氏彈性模量 v －顆粒材料的泊松比 66 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 / 顆粒變形的影響 ? 彈性變形 ?塑性變形 ? 彈塑性變形 232870v d wdYFK? 1120 顆粒變形后的接觸面積 a為 3v dwFaY? 1121 67 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 / 顆粒變形的影響 ? 彈性變形 ? 塑性變形 ?彈塑性變形 2 3 2 3225 . 8 8 7 0v d wd Y d YFKK??1122 /1 .1 0 .5 8 l n ( )1 .1 5v d wF EaYYa Y D??? 1124 顆粒變形后的接觸面積 a為 68 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 / 顆粒變形的影響 ? 彈性變形 ? 塑性變形 ?彈塑性變形 2 3 2 3225 . 8 8 7 0v d wd Y d YFKK??1122 /1 .1 0 .5 8 l n ( )1 .1 5v d wF EaYYa Y D??? 1123 顆粒變形后的接觸面積 a為 69 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 / 顆粒變形的影響 ? 彈性變形 ? 塑性變形 ?彈塑性變形 根據(jù) Hertz理論，彈性變形所引起的反彈力 Fe,rep為 3322, 1 222 ()3e r e pDF K h h?? 1