粉体的摩擦性质 ppt课件
合集下载
2008粉体工程第2章课件
第一节
粒径
粒径（又称粒度）：表示粉体颗粒尺寸大小 的几何参数。 粒径的定义和表示方法的影响因素： 颗粒的形状 大小和组成 颗粒的形成过程 测试方法 工业用途 粒径的分类： 单个颗粒的单一粒径 颗粒群的平均粒径
一、 单个颗粒的单一粒径
根据具体情况，表示方法有多种, 计算公式 见表2－1。
表 2-1 名 长 短 轴 轴 称 径 径 计算公式 l b (l+b)/2 (l+b+h)/3 (lb)1/2 单一粒径的计算方法 名 称 计算公式 [(2lb+2bh+2hl)/6]1/2 3lbh/(lb+bh+hl) V1/3 (6V/π )1/3 (4A/π )0.5
粒子的大小 μ 0~4.9 5~9.9 10~14.9 15~19.9 20~24.9 25~29.9 30~34.9 35~39.9 40~44.9
某级别的 中值 d1 2.5 7.5 12.5 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5
D% 0.8 4.9 27.8 61.3 75.5 84.5 95.1 98.1 100.0
二、 颗粒群的平均径
设： 颗粒群的粒径分别为：d1, d2, d3,„ di„ dn; 相对应的颗粒个数为n1 ,n2 ,n3 ,„ ni „ nn ,总个数为∑ ni ; 相对应的质量数为ω 1 ,ω 2,ω 3 ,„ω i„ω n ,总个数为∑ω i ;
以颗粒个数为.2 95.1 72.2 38.7 24.5 15.5 4.9 1.9 0
P D ( n 6 d 2 ) P D ( n 6 D 2 )
D ( n P d 2 ) ( n P D 3 ) m D m m m (n P d 2 ) [(n P d 3 ) / d ] m d
粉体的摩擦性质
实验方法与技术研
究
发展了多种先进的实验方法和技 术手段，如原子力显微镜、摩擦 磨损试验机等，用于定量表征粉 体的摩擦性质。
理论模型与模拟研
究
建立了描述粉体摩擦行为的理论 模型和数值模拟方法，为深入理 解粉体摩擦机制提供了有力工具。
未来发展趋势预测
跨学科交叉融合
微观机制探索
随着材料科学、力学、化学等多学科的交 叉融合，未来粉体摩擦性质研究将更加注 重跨学科的综合性研究。
了粉体间的黏附力。
压力影响
随着压力的增加，粉体间的摩擦 系数和磨损量均呈上升趋势。这 是因为压力增大使得粉体间接触
面积增加，摩擦力增大。
典型案例分析
案例一
在干磨过程中，由于粉体间摩擦产生的热量无法及时散失，导致局部温度升高，进而引发粉体黏附、结块等问题。 通过改进工艺参数，如降低转速、增加散热措施等，可有效改善这一问题。
样品制备
选取具有代表性的粉体样品，经过干 燥、筛分等处理，保证样品的均匀性 和一致性。
不同条件下摩擦行为变化规律
温度影响
随着温度的升高，粉体间的摩擦 系数逐渐减小，磨损量增加。这 是因为温度升高使得粉体表面硬 度降低，摩擦过程中的剪切力减
小。
湿度影响
湿度增加会导致粉体间的摩擦系 数增大，磨损量减少。这是因为 水分在粉体表面形成液桥，增加
案例二
在湿磨过程中，水分对粉体间摩擦行为具有显著影响。当水分含量过高时，会导致浆料黏度增大、流动性变差， 进而影响产品质量和生产效率。通过控制水分含量和添加分散剂等手段，可优化湿磨过程中的摩擦行为。
05
粉体与设备间摩擦行为研究
设备类型及工作原理简述
01
02
0通过机械力或气流 将粉体从一个位置输送到 另一个位置。
第三章粉体力学PPT课件
② 在球（球径Dp ）与平面间的范德华力
FV
AD p 6l 2
③ 在不同直径的球之间范德华力：
FV
A 12l2
( DP1DP2 ) DP1DP2
A－常数，是材料的固有性质，通常在10-19 J数量级内
6其中一个荷正电 q1，另一个荷 负电 q 2 （库仑单位），两球之间的静电吸引力：
中发现当速度降低时，动摩擦系数值逐渐增加直至达到静摩擦系数值）。
10
3.3 粉体的摩擦角特性
由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为摩 擦角。摩擦角分为四类：内摩擦角、安息角、壁面摩擦 角、滑动摩擦角和运动摩擦角. 几种摩擦角的区别：
内摩擦角：反映粉体在密实堆积状态下的颗粒间摩擦特性。
安息角：反映粉体在松散堆积状态下的颗粒间摩擦特性。 壁面摩擦角：反映粉体在密实堆积状态下的颗粒与其它接触体之间的
3
3.1 粉体颗粒接触点上的间力
颗粒接触点上的作用力：使密集态粉体形成一定强度的 力（能抵抗粉体变形、流动的力）
粉体从静止状态到开始变形流动有一个过程，这是 粉体具有一定强度造成的。而粉体的强度是由颗粒间接 触点上存在内聚力和摩擦力所形成的，即内聚力与摩擦 力与促使粉体变形、流动的力相对抗。
4
3.1.2 颗粒间的内聚力
8
图8-1 不同尺寸分离球间液体桥联的粘聚模型
9
3.2 固体表面间的摩擦力 摩擦力等价于由一个固体对抗与其接触的另一个固体运动的 阻力。这个力正切于接触面。 静摩擦系数是物体即将运动时的最大摩擦力与相应的正压力 之比值。 动摩擦系数是两个相对运动的表面间摩擦力与接触面上的正 压力之比值
若不考虑颗粒间内聚力（粘性力）的非线性影响 ，那么就有： ① 摩擦力不取决于接触的表观面积，而仅仅正比于表面上的正荷载; ② 动摩擦系数不取决于相对滑动速度，而且它比静摩擦系数小（但实验
粉体性质
鉴于以上原因，材料学、无机非金属材料、冶金 、化学工程、环境等相关专业学生有必要学习“粉体 工程”课程。
2020/8/9
二、粉体工程研究的内容、意义
人类赖以生存、活动、利用的资源，除水、石油、空 气等单相流体外都存在“粒度化小”和“颗粒处理”的问 题，前者构成“粉体工程学”(Powder Technology or Powder Engineering),后者构成“颗粒学”(Particulate) 。例如矿产资源从开采到各有价成分的分离、回收和利用 都属于粉体工程范畴。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等 的生产同样离不开粉体处理。粉碎是粉体工程中的主要研 究内容，此外还有颗粒性质、颗粒传输、固液（气）分离 等。
2020/8/9
一、开课目的
科学技术发展至近代，几乎所有的工业部门均涉 及到粉粒体处理过程。人类赖以生存、活动、利用的 资源，除水、石油、空气等单相流体外都存在“粒度 化小”和“颗粒处理”的问题，例如矿产资源从开采 到各有价成分的分离、回收和利用都离不开粉体制备 技术与设备。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等的生 产同样离不开粉体处理。各种材料的性能在很大程度 上取决于材料粒度、形状、表面特性等性质，而这些 又与粉体制备技术和设备有关。
在定义中用“相近”一词，使定义更有一般性； （4）将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体 作比较时，有时能找到一个确定的直径的球与之对应， 有时则需一组大小不同的球的组合与之对应，才能最相 近（例如激光粒度仪）。
由于所采用的测定方法不同，目前出现的表示方法 主要有以下几种（详见表1-2）。 （1）用指定的特征线段表示；如定方向径dF,定方向等 分径(Martin径)dM,定向最大径 （2）用算术平均直径表示； （3）用几何特征的平均值表示； （4）用等效直径表示，即某种图形的当量直径；
2020/8/9
二、粉体工程研究的内容、意义
人类赖以生存、活动、利用的资源，除水、石油、空 气等单相流体外都存在“粒度化小”和“颗粒处理”的问 题，前者构成“粉体工程学”(Powder Technology or Powder Engineering),后者构成“颗粒学”(Particulate) 。例如矿产资源从开采到各有价成分的分离、回收和利用 都属于粉体工程范畴。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等 的生产同样离不开粉体处理。粉碎是粉体工程中的主要研 究内容，此外还有颗粒性质、颗粒传输、固液（气）分离 等。
2020/8/9
一、开课目的
科学技术发展至近代，几乎所有的工业部门均涉 及到粉粒体处理过程。人类赖以生存、活动、利用的 资源，除水、石油、空气等单相流体外都存在“粒度 化小”和“颗粒处理”的问题，例如矿产资源从开采 到各有价成分的分离、回收和利用都离不开粉体制备 技术与设备。水泥、玻璃、陶瓷以及耐火材料等的生 产同样离不开粉体处理。各种材料的性能在很大程度 上取决于材料粒度、形状、表面特性等性质，而这些 又与粉体制备技术和设备有关。
在定义中用“相近”一词，使定义更有一般性； （4）将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体 作比较时，有时能找到一个确定的直径的球与之对应， 有时则需一组大小不同的球的组合与之对应，才能最相 近（例如激光粒度仪）。
由于所采用的测定方法不同，目前出现的表示方法 主要有以下几种（详见表1-2）。 （1）用指定的特征线段表示；如定方向径dF,定方向等 分径(Martin径)dM,定向最大径 （2）用算术平均直径表示； （3）用几何特征的平均值表示； （4）用等效直径表示，即某种图形的当量直径；
粉体的摩擦性质
休止角的测定方法 ：
（1）固定漏斗法 将漏斗固定于坐标纸之 上．漏斗下口距纸高度 为H，小心地将微粉倒 入漏斗，至锥体尖端接 触到漏斗下口，读锥体 半径R， 得： tgα=H/R
5
编辑ppt
转动圆柱体法
在圆柱筒内装入半 满量的微粉，使其在 水平面上按一定速度 转动，微粉表面与水 平面所成的角度为休 止角。
F :水平力 WS 粉料的重力 WW 砝码的重力
w arctgW
WO 容器的 重力
14
编辑ppt
例如储存物料的料仓锥口，就要考虑粉体的 壁面摩擦角，使物料顺利卸出。
15
编辑ppt
16
编辑ppt
影响壁摩擦角因素：
颗粒的 大小和形状、壁面的粗糙度、颗粒与 壁面的相对硬度、壁表面上的 水膜形成情况，
6
编辑ppt
倾斜箱法：
在矩形盒内装满微粉， 松紧程度适宜．将盒 逐步倾斜至微粉开始 流出为止。盒子倾斜 角度即为休止角。
7
编辑ppt
固定圆锥槽法：
圆锥槽的底部直径固 定．由漏斗不断注入 微粉，等到形成最高 的锥体为止，同上法 算出休止角。
8
编辑ppt
影响休止角的因素：
1. 粒度相同时，料堆底园直径D愈大，测休 止角愈小
18
编辑ppt
谢谢
19
编辑ppt
2
编辑ppt
休止角（堆积角、安息角）
1. 定义，是指粉体自然堆积时的自由表面在静 止平衡状态下与水平面所形成的最大角度
2. 用途，用来衡量评价粉体的流动性 3. 形式，注入角、排出角，而者之间差别与粉
体的 粒度分布有关系；粒度分布均匀的 粉体 两种形式休止角相同
3
编辑ppt
粉体的摩擦性质
τ与垂直应力 满足：
i
F W
i 为内摩擦系数，内摩擦角 i
i
arctgi
arctg
arctg F W
以下，粒度愈小，休止角愈大 休止角（堆积角、安息角）
2. 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生
表示该性质的物理量是摩擦角(或摩擦系数)。 休止角的测定方法 ：
内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生
© 一般： S W 例如储存物料的料仓锥口，就要考虑粉体的壁面摩擦角，使物料顺利卸出。
将漏斗固定于坐标纸之上．漏斗下口距纸高度为H，小心地将微粉倒入漏斗，至锥体尖端接触到漏斗下口，读锥体半径R， 得： 盒子倾斜角度即为休止角。
tgα=H/R
在圆柱筒内装入半满量的微粉，使其在水平面上按一定速度转动，微粉表面与水平面所成的角度为休止角。
产生 休止角（堆积角、安息角）
初抗剪切强度，即非内摩擦力部分 圆锥槽的底部直径固定．由漏斗不断注入微粉，等到形成最高的锥体为止，同上法算出休止角。
3. 粉体的活动局限性主要是由于其内部粒 外部：静止存放时间、振动、加压
粉体的各摩擦角之间关系： 初抗剪切强度，即非内摩擦力部分
子间存在内摩擦力所导致 常用的摩擦角有休止角、内摩擦角、壁摩擦角和滑动角。
定义，当对粉体施以水平剪切力（F）将粉体层沿内部某一断面（A），刚好切断产生滑动时，作用于此面的剪切应力τ与垂直应力 满足： 但是，由于不同条件下测定的数值有一定差别，因此，摩擦角有不同的表达方法。 为内摩擦系数，内摩擦角 粒度相同时，料堆底园直径D愈大，测休止角愈小
1) 对同种粉体，内摩擦角一般随空隙率增 加大致线性减少
粒度相同时，料堆底园直径D愈大，测休 初抗剪切强度，即非内摩擦力部分
bak 3 粉体静力学 (2) 摩擦性
粉体力学 大连理工大学流体与粉体工程研究设计所 刘凤霞
3
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
☻ 3.1.1 安息角/休止角 Angle of Repose
☻安息角/休止角，是指物料堆积层的自由表面 在静平衡状态下，与水平面形成的最大角度。 它是通过特定方式使物料自然下落到特定平 台上形成的，是由自重运动形成的角。
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
几点讨论：
球形颗粒：
规则颗粒：
a =23～28°，流动性好。
a ≈30°，
流动性较好。
不规则颗粒： a ≈35°，
极不规则颗粒：a ＞40°，
流动性一般。
流动性差。
粉体力学
大连理工大学流体与粉体工程研究设计所
刘凤霞
31
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
注：对于细颗粒，安息角与粉体从容器流出的速度、 容器的提升速度、转筒的旋转速度有关。所以，
t f (s )
（2-13）
☻当粉体开始滑移时，若滑移面上的切应 力 τ 与正应力 σ 成正比，得到库仑定律 （符合这种关系的粉体为库仑粉体）：
t Cs c
粉体力学 大连理工大学流体与粉体工程研究设计所 刘凤霞
（2-14）
39
3.1 粉体的摩擦性 内摩擦角
☻ 库仑定律
t Cs c
☻ 不同方法测得的安息角数值有明显差异， 即使同一方法也可能得到不同值 —— 粉体 颗粒的不均匀性以及实验条件限制所致。
粉体力学 大连理工大学流体与粉体工程研究设计所 刘凤霞
10
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
瞬时自由表面
Franklin和Johanson(1955)采用转鼓法测量瞬时自由表面角 Train(1958)则采用此方法测量对应的最大静态角 内部曲面粗糙，直径为6或12 inch，长度为4 inch的转鼓内 部填充粉体材料至容积一半，并围绕水平轴线缓慢旋转。在
3
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
☻ 3.1.1 安息角/休止角 Angle of Repose
☻安息角/休止角，是指物料堆积层的自由表面 在静平衡状态下，与水平面形成的最大角度。 它是通过特定方式使物料自然下落到特定平 台上形成的，是由自重运动形成的角。
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
几点讨论：
球形颗粒：
规则颗粒：
a =23～28°，流动性好。
a ≈30°，
流动性较好。
不规则颗粒： a ≈35°，
极不规则颗粒：a ＞40°，
流动性一般。
流动性差。
粉体力学
大连理工大学流体与粉体工程研究设计所
刘凤霞
31
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
注：对于细颗粒，安息角与粉体从容器流出的速度、 容器的提升速度、转筒的旋转速度有关。所以，
t f (s )
（2-13）
☻当粉体开始滑移时，若滑移面上的切应 力 τ 与正应力 σ 成正比，得到库仑定律 （符合这种关系的粉体为库仑粉体）：
t Cs c
粉体力学 大连理工大学流体与粉体工程研究设计所 刘凤霞
（2-14）
39
3.1 粉体的摩擦性 内摩擦角
☻ 库仑定律
t Cs c
☻ 不同方法测得的安息角数值有明显差异， 即使同一方法也可能得到不同值 —— 粉体 颗粒的不均匀性以及实验条件限制所致。
粉体力学 大连理工大学流体与粉体工程研究设计所 刘凤霞
10
3.1 粉体的摩擦性 安息角/休止角
瞬时自由表面
Franklin和Johanson(1955)采用转鼓法测量瞬时自由表面角 Train(1958)则采用此方法测量对应的最大静态角 内部曲面粗糙，直径为6或12 inch，长度为4 inch的转鼓内 部填充粉体材料至容积一半，并围绕水平轴线缓慢旋转。在
粉体的摩擦性质
• 凡是符合库仑定律的粉体称为库仑粉体。
τ=μσ+ C
• μ为内摩擦系数，内摩擦角Ф=arctgμ • C为初抗剪强度,当C=0时，该粉体为无粘性粉体。
壁面摩擦角
• 把直剪实验中的下盒换为某一壁面即可测得
壁面摩擦角。其可以作为粉体和壁面摩擦力
的大小的判定依据。
• 例如储存物料的料仓锥口，就要考虑粉体的
某一限度(12％)时．则又逐渐变小。
内摩擦角
• 反映粉体内部颗粒相互之间的啮合力
大小的性质，即内摩擦力大小的系数，
其反正切角称为内摩擦角。
• tagФ i =μ
i
；
Ф i =arctg μ
i
• Ф i越小流动性越好。 • 常用的测定方法为Jenike直剪实验
仪器设备——应变控制式直剪仪
库伦粉体
粉体的摩擦性质
资源循环1301 程伟南
粉体的摩擦性质的概念
• 粉体的摩擦性质：指粉体中由于颗粒之间或颗粒与固体壁
面因摩擦而产生的一些物理现象。摩擦性质是粉体力学的 基础。
• 摩擦性也可以反映粉体的流动性。
• 摩擦性对于粉体的储存、运输、压缩等都有重要影响。 • 一般用摩擦角或摩擦系数来表示。
休止角
• 静止状态的粉体堆积体自由表面与水平面之间的
夹角为休止角， 越小流动性越好。
• 常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，
测定方法不同所得数据有所不同，重现性差。
• 粘性粉体或粒径小于100~200μm的粉体粒子间相
互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较
大。
休止角的测定方法 ：
（1）固定漏斗法
(4)转动圆柱体法： 在圆柱筒内装入半满 量的 微 粉 ，使 其在水 平 面上 按 一定速 度转动 ， 微粉 表 面与水 平面所 成 的角度为休止角。
τ=μσ+ C
• μ为内摩擦系数，内摩擦角Ф=arctgμ • C为初抗剪强度,当C=0时，该粉体为无粘性粉体。
壁面摩擦角
• 把直剪实验中的下盒换为某一壁面即可测得
壁面摩擦角。其可以作为粉体和壁面摩擦力
的大小的判定依据。
• 例如储存物料的料仓锥口，就要考虑粉体的
某一限度(12％)时．则又逐渐变小。
内摩擦角
• 反映粉体内部颗粒相互之间的啮合力
大小的性质，即内摩擦力大小的系数，
其反正切角称为内摩擦角。
• tagФ i =μ
i
；
Ф i =arctg μ
i
• Ф i越小流动性越好。 • 常用的测定方法为Jenike直剪实验
仪器设备——应变控制式直剪仪
库伦粉体
粉体的摩擦性质
资源循环1301 程伟南
粉体的摩擦性质的概念
• 粉体的摩擦性质：指粉体中由于颗粒之间或颗粒与固体壁
面因摩擦而产生的一些物理现象。摩擦性质是粉体力学的 基础。
• 摩擦性也可以反映粉体的流动性。
• 摩擦性对于粉体的储存、运输、压缩等都有重要影响。 • 一般用摩擦角或摩擦系数来表示。
休止角
• 静止状态的粉体堆积体自由表面与水平面之间的
夹角为休止角， 越小流动性越好。
• 常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，
测定方法不同所得数据有所不同，重现性差。
• 粘性粉体或粒径小于100~200μm的粉体粒子间相
互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较
大。
休止角的测定方法 ：
（1）固定漏斗法
(4)转动圆柱体法： 在圆柱筒内装入半满 量的 微 粉 ，使 其在水 平 面上 按 一定速 度转动 ， 微粉 表 面与水 平面所 成 的角度为休止角。
第四章-粉体动力学
iii）存放时间 ：通常存放时间越长，粘附力有所增加。
iv）颗粒流速与壁面粗糙度的影响：在气力输送中，气流速度产生足 够大的分离力以及加工良好的壁面都会有轻附着情况。一般是气流速度越高， 对壁面的压力也越大，引起附着力增大，与此同时，分离力即在壁面的剪切 应力几乎是随气流速度的平方关系增大，如图3.27.当气流速度小于临界速度 时，粘附力存在，超过临界点时，分离力大于附着力，就不产生粘附了。
计算
d T
1.11
F
2
p
(dyne cm2)
T K [3 n(1.91 0.91)
w p (1
w
p
)]
3g d p
(1 w) 3 (1 w)
w
w
其中 表面能，n为颗粒脱离时单个颗粒减少的配位数，w为粉体层中含水的
分率，K为常数。
测定方法通常有水分二分模法和垂直二分模法
– 如图，粉体a中FF与斗仓 – ff相交于点A，A点为临界 – 流动点，即A左边粉体能 – 流动，右边属于不动区， – 通常改变物料性质或料 – 斗结构就能得到较大的 – FF值和较小的ff值，物料 – 就流出。
厚德 博学 笃行 创新
材料科学与工程学院
第四章 粉体动力学
二、 流动速度法（双漏斗法）
材料科学与工程学院
第四章 粉体动力学
厚德 博学 笃行 创新
一、物料的开放屈服强度（单纯压缩强度fc与流动函数FF，也有称为破坏函数 (Failure function)
这一方法主要用在料斗仓中物料流动条件的判断。提出了和的设想， 我们知道粉体强度在很大程度上取决于预密实状态（料在周围无摩擦的条件 下圆筒内压实，所用压力为，此时为预密实应力，此状态下物料称为预密实 状态。而fc为物料在预密实状态下去掉圆筒侧向不加任何力，仅在上方加压引 起破坏所需加压力为fc，此时fc与的两mohr圆上的切线即为屈服轨迹，如图
iv）颗粒流速与壁面粗糙度的影响：在气力输送中，气流速度产生足 够大的分离力以及加工良好的壁面都会有轻附着情况。一般是气流速度越高， 对壁面的压力也越大，引起附着力增大，与此同时，分离力即在壁面的剪切 应力几乎是随气流速度的平方关系增大，如图3.27.当气流速度小于临界速度 时，粘附力存在，超过临界点时，分离力大于附着力，就不产生粘附了。
计算
d T
1.11
F
2
p
(dyne cm2)
T K [3 n(1.91 0.91)
w p (1
w
p
)]
3g d p
(1 w) 3 (1 w)
w
w
其中 表面能，n为颗粒脱离时单个颗粒减少的配位数，w为粉体层中含水的
分率，K为常数。
测定方法通常有水分二分模法和垂直二分模法
– 如图，粉体a中FF与斗仓 – ff相交于点A，A点为临界 – 流动点，即A左边粉体能 – 流动，右边属于不动区， – 通常改变物料性质或料 – 斗结构就能得到较大的 – FF值和较小的ff值，物料 – 就流出。
厚德 博学 笃行 创新
材料科学与工程学院
第四章 粉体动力学
二、 流动速度法（双漏斗法）
材料科学与工程学院
第四章 粉体动力学
厚德 博学 笃行 创新
一、物料的开放屈服强度（单纯压缩强度fc与流动函数FF，也有称为破坏函数 (Failure function)
这一方法主要用在料斗仓中物料流动条件的判断。提出了和的设想， 我们知道粉体强度在很大程度上取决于预密实状态（料在周围无摩擦的条件 下圆筒内压实，所用压力为，此时为预密实应力，此状态下物料称为预密实 状态。而fc为物料在预密实状态下去掉圆筒侧向不加任何力，仅在上方加压引 起破坏所需加压力为fc，此时fc与的两mohr圆上的切线即为屈服轨迹，如图
粉体力学5-1
cccccc???????????????粉体的摩擦性内摩擦角?内摩擦角c????对简单库仑粉体库仑定律为cfn??上面两式同乘以滑移面的面积得到力形式的库仑定律为fng类比法库仑摩擦系数可以表示成tanci????i粉体的内摩擦角库仑粉体与壁面的摩擦也满足库仑定律粉体的摩擦性内摩擦角wcwwwc?????218tancww???粉体与壁面的摩擦角w简称壁面摩擦角可以表示为
系数决定的，它会影响到料堆的形状。
实 验 观 察
Water
Veห้องสมุดไป่ตู้sels
Rice
Powder flow Fluid flow
保持静止 的最大角 度
粉体的摩擦性 安息角/休止角
Fluid
ω
Powder
Cylinder
粉体的摩擦性 安息角/休止角
• 安息角的测定方法
– – – – – 排出角法 注入角法 滑动角法 剪切盒法 ……
• 任意点的应力都可分解为相互垂直的三个 主应力面123，最大主应力1和最小主 应力3组成的平面应力系。
• 均质性假定
对于实际粉体来说，填充状态和力学性 质均一的情况很少。 假定粉体完全均质。
不讨论构成粉体层的单个颗粒，而将整
体看作连续体。
2.3.2 粉体的摩擦性
• 粉体流动（颗粒从运动状态变为静止状态） 所形成的角度，是表征粉体力学行为和流 动状况的重要参数。由于颗粒间的摩擦力 和内聚力形成的角度统称为摩擦角。 • 根据颗粒群运动状态的不同，分为
研究粉体流动性的意义 测量方法
粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围
很广，粉体的流动性对其生产、输送、储 存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中
静态法
不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒
系数决定的，它会影响到料堆的形状。
实 验 观 察
Water
Veห้องสมุดไป่ตู้sels
Rice
Powder flow Fluid flow
保持静止 的最大角 度
粉体的摩擦性 安息角/休止角
Fluid
ω
Powder
Cylinder
粉体的摩擦性 安息角/休止角
• 安息角的测定方法
– – – – – 排出角法 注入角法 滑动角法 剪切盒法 ……
• 任意点的应力都可分解为相互垂直的三个 主应力面123，最大主应力1和最小主 应力3组成的平面应力系。
• 均质性假定
对于实际粉体来说，填充状态和力学性 质均一的情况很少。 假定粉体完全均质。
不讨论构成粉体层的单个颗粒，而将整
体看作连续体。
2.3.2 粉体的摩擦性
• 粉体流动（颗粒从运动状态变为静止状态） 所形成的角度，是表征粉体力学行为和流 动状况的重要参数。由于颗粒间的摩擦力 和内聚力形成的角度统称为摩擦角。 • 根据颗粒群运动状态的不同，分为
研究粉体流动性的意义 测量方法
粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围
很广，粉体的流动性对其生产、输送、储 存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中
静态法
不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒
3粉体的摩擦特性
3.6.1.1 三轴压缩试验（土壤强度的标准试验法）
粉体试料（试料必需要选择自重下不至于崩坏的试料）填充在圆筒状橡胶薄膜 内，然后放在压力机的底座上。从橡胶薄膜的周围均匀地施加流体压力，并由上方 用活塞加压。当铅垂压力达最大值时，粉体层产生崩坏。记录水平压力变化时，铅 垂压力相应的极限值。
破坏面和第一主平面的 夹角为 l ； 42
被动状态：粉体层受水平方向压缩，粉体将沿着斜上方
被推开时的应力状态。
主动状态：粉体层受重力作用，将要出现崩坏时的极限
应力状态。
3 a 1 a
1 sin i 1 sin i
h h
a a a
1 sin i 1 sin i
1 sin i
— 被动状态 — 主动状态
a 1 sin i
K
h
3.1.9.1 主动应力态
A p*A 1 sin i c • coti
yy
p
* A
1
sin
i
c • coti
A
1 1
sin i sin i
yy
2c
• cosi 1 sin i
A
1 1
sin i sin i
yy
A K AB gy
c0
式中：K A
1 sin i 1 sin i
—朗肯主动应力系数（又
C
常数 0
—
简单库伦粉体
注：库伦定律是粉体流动 和临界流动的充要条件。
对于库伦粉体
1
3
2
a
s
in
i
1
3
2
3 a 1 sin i 1 a 1 sin i
简单库伦粉体
a 0
3 1 sin i 1 1 sin i
粉体工程 第三章
3.4.1.3 粉体流动函数
粉体的固结强度在很大程度上取决于预密实状态，即开放 屈服强度fc与固结主应力σ 1之间存在着一定的函数关系， 詹尼克将其定义为粉体的流动函数FF。 FF＝σ 1/fc FF表征着仓内粉体的流动性，FF越大，粉体流动性越好。 fc＝0，FF＝∞，粉体完全自由流动。
3.4.2 有效屈服轨迹和有效内摩擦角 p77图4.13。与通过屈服轨迹终点的莫尔圆相切的 直线称为有效屈服轨迹EYL。EYL的斜率角就称为 有效内摩擦角δ。由图4.13可得： 预压应力σ和固结主应力σ1的关系：σ1＝σ（1＋ sinδ）
2
1 i i
2
σa≠0时：
3 a 1 a
1 s in i 1 s in i
3.1.2 安息角 又称休止角、堆积角、是指粉体自然堆积时，自由平面 在静止平衡状态下与水平面所形成的最大角度。 常用来衡量和评价粉体的流动性。对于球形颗粒，粉体 的安息角较小，一般为23～28度之间，粉体的流动性好。 规则颗粒的约为30度，不规则颗粒约为35度，极不规则 颗粒的安息角大于40度，粉体具有较差的流动性。 安息角的测定方法有排出角法、注入角法、滑动角法、 剪切盒法等多种。 排出角法时去掉堆积粉体的方箱某一侧壁，残留在箱内 的粉体斜面的倾角即为安息角。 对于无附着性粉体，安息角与内摩擦角在数值上几近相 等，但实质不同，内摩擦角是指粉体在外力作用下达到 规定的密实状态，在此状态下受强制剪切时所形成的角。
3.4.4 料仓卸料口径的确定 根据Jenike理论，质量流料仓的卸料口径取决于粉体流动 函数与料斗流动因数的比值，即质量流的条件为： FF＞ff fc＜σ1 结拱的临界条件：FF＝ff 若以fc，crit表示结拱时临界开放屈服强度，则可写成： σ1＝fc，crit 代入σ1＝γB/H(θ)可得料斗最小卸料口径： 注意（1）上公式中的σ1应以静态压力为准
粉体的固结强度在很大程度上取决于预密实状态，即开放 屈服强度fc与固结主应力σ 1之间存在着一定的函数关系， 詹尼克将其定义为粉体的流动函数FF。 FF＝σ 1/fc FF表征着仓内粉体的流动性，FF越大，粉体流动性越好。 fc＝0，FF＝∞，粉体完全自由流动。
3.4.2 有效屈服轨迹和有效内摩擦角 p77图4.13。与通过屈服轨迹终点的莫尔圆相切的 直线称为有效屈服轨迹EYL。EYL的斜率角就称为 有效内摩擦角δ。由图4.13可得： 预压应力σ和固结主应力σ1的关系：σ1＝σ（1＋ sinδ）
2
1 i i
2
σa≠0时：
3 a 1 a
1 s in i 1 s in i
3.1.2 安息角 又称休止角、堆积角、是指粉体自然堆积时，自由平面 在静止平衡状态下与水平面所形成的最大角度。 常用来衡量和评价粉体的流动性。对于球形颗粒，粉体 的安息角较小，一般为23～28度之间，粉体的流动性好。 规则颗粒的约为30度，不规则颗粒约为35度，极不规则 颗粒的安息角大于40度，粉体具有较差的流动性。 安息角的测定方法有排出角法、注入角法、滑动角法、 剪切盒法等多种。 排出角法时去掉堆积粉体的方箱某一侧壁，残留在箱内 的粉体斜面的倾角即为安息角。 对于无附着性粉体，安息角与内摩擦角在数值上几近相 等，但实质不同，内摩擦角是指粉体在外力作用下达到 规定的密实状态，在此状态下受强制剪切时所形成的角。
3.4.4 料仓卸料口径的确定 根据Jenike理论，质量流料仓的卸料口径取决于粉体流动 函数与料斗流动因数的比值，即质量流的条件为： FF＞ff fc＜σ1 结拱的临界条件：FF＝ff 若以fc，crit表示结拱时临界开放屈服强度，则可写成： σ1＝fc，crit 代入σ1＝γB/H(θ)可得料斗最小卸料口径： 注意（1）上公式中的σ1应以静态压力为准
粉体工程与设备-第三章
p
θ m
2θ q n σ——σ3的作 用方向
莫尔园图解法
已知最大主应力和 最小主应力，最小 主应力面和σ 轴的 夹角为υ 时，可由 作图求得任意方向 面A-B上所作用的应 力。
由已知的σ3，即C点,作 与σ轴成υ角的直线和莫 尔圆相交,交点处为 P(极点)。由P点作A-B 的平行线和莫尔圆相交 于Q，Q点的坐标即为 作用于A-B的应力σ,τ。 在上述求极点P时，如通过D点作最大主应力 面的平行线亦可得到相同的结果。
粉体工程学
第三章:粉体力学
3.1 粉体摩擦性
粉体的摩擦角定义：颗粒群从运动状态变为 静止状态，由于颗粒间的摩擦力和内聚力而 形成的角统称为摩擦角。 内摩擦角* 根据运动状态分类： 安息角* 壁摩擦角 运动摩擦角
3.1.1内摩擦角
定义：粉体在外力作用下达到规定的密 实状态，在此状态下受强制剪切时所形 成的角。 表征：在极限应力状态下剪应力与垂直 应力的关系。
2
1 3
2
cos 2
1 3
2
sin 2
对应莫尔园： 半径：r 1 3 2 圆心坐标： (
1 3
2
), 0
当cos2θ=1,θ=0时的σ为最大值σ1；当cos2θ=1,θ=90°时σ为最小值σ3；而此时sin2θ=0, τ=0为最小值。 当 θ=45°，sin2 θ=1, τ =（ σ1 - σ3 ）/2为最 大值。
莫尔圆的画法
以最大主应力σ 1和最小主应力σ 3的方向 为坐标 y轴和x轴， 以om=（ σ 1 + σ 3 ）/2为圆心、 km= （ σ 1 - σ 3 ）/2为半径作圆即成。 取on= σ 1 ,ok= σ 3
粉体力学与工程培训课件
粉体，加垂直载荷，在水平方向上如果加上剪切力， 粉体层将发生滑动，记录错动瞬间的和，在-坐标系
中做出一条轨迹线，这条轨迹线即为破坏包络线。
直剪预压仪
直剪仪
土的抗剪强度试验
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
直剪仪
p 垂直压力
水平力T
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
足库仑定律
mic
粉体内任一平面上的应力，不会发生：
mic
粉体所处流动状态的判断
已知库仑粉体的临界流动条件曲线（抗剪强度曲 线），以及粉体中某点的应力状态，判断该点是否发 生流动！！
将粉体的临界流动曲线与莫尔圆画在同一坐标图 上，如下图所示，它们之间的关系有下列三种情况。
第一种情况： 整个莫尔圆位于临界曲线的下方（圆I），表明通过该
线。这条破坏包络线与轴的夹角φi即为该粉体的内
摩擦角。
i
（3）破坏角
破坏面与铅垂方向的夹角，大小等于p到1连 线与轴的夹角，大小等于（π/4-φi/2）
1
3
（4）剪切法测定内摩擦角 粉体经过压实后,利用摩擦角测量装置，进行剪切实 验，会得到一系列粉体流动临界值。
F( ) W ( )
例如，用单面剪切仪，在上下重叠的二个容器内填充
平面上，应力正好等于相应面上的极限强度。因此，该 点处于临界流动的极限应力状态，称为极限平衡状态。 与临界曲线相切的圆II，称为极限应力圆。
① 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生的内 聚力
② 和其内部粒子间存在摩擦力所导致
③ 影响因素*** • 内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空隙率 • 外部：静止存放时间、振动、加压
中做出一条轨迹线，这条轨迹线即为破坏包络线。
直剪预压仪
直剪仪
土的抗剪强度试验
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
直剪仪
p 垂直压力
水平力T
1.直剪试验 （直接剪切试验,Direct shear test)
足库仑定律
mic
粉体内任一平面上的应力，不会发生：
mic
粉体所处流动状态的判断
已知库仑粉体的临界流动条件曲线（抗剪强度曲 线），以及粉体中某点的应力状态，判断该点是否发 生流动！！
将粉体的临界流动曲线与莫尔圆画在同一坐标图 上，如下图所示，它们之间的关系有下列三种情况。
第一种情况： 整个莫尔圆位于临界曲线的下方（圆I），表明通过该
线。这条破坏包络线与轴的夹角φi即为该粉体的内
摩擦角。
i
（3）破坏角
破坏面与铅垂方向的夹角，大小等于p到1连 线与轴的夹角，大小等于（π/4-φi/2）
1
3
（4）剪切法测定内摩擦角 粉体经过压实后,利用摩擦角测量装置，进行剪切实 验，会得到一系列粉体流动临界值。
F( ) W ( )
例如，用单面剪切仪，在上下重叠的二个容器内填充
平面上，应力正好等于相应面上的极限强度。因此，该 点处于临界流动的极限应力状态，称为极限平衡状态。 与临界曲线相切的圆II，称为极限应力圆。
① 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生的内 聚力
② 和其内部粒子间存在摩擦力所导致
③ 影响因素*** • 内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空隙率 • 外部：静止存放时间、振动、加压
《粉体的摩擦性质》课件
为什么要研究粉体的摩擦性质？
粉体的摩擦性质对于工业过程的效率和优化至关重要。了解粉体的摩擦特性能够帮助我们改善生 产过程、减少能耗和提高产品质量。
粉体的摩擦
粉体表面的摩擦系数
粉体表面的摩擦系数影 响着粉体在接触表面上 的摩擦力和摩擦特性。
粉体粒子之间的摩 擦系数
粉体粒子之间的摩擦系 数决定了粉体流动的性 质和堆积的稳定性。
影响粉体摩擦系数 的因素
粉体的摩擦系数受多种 因素影响，如粒径、形 状、表面特性和湿度等。
粉体的流动
粉体流动的基本 概念
粉体的流动是指其颗粒在 外力作用下沿着一定方向 发生运动的现象。
粉体流动的特性
粉体的流动性决定了其在 输送、搅拌和灌装过程中 的可流动性和均匀性。
粉体流动的影响 因素
粉体流动受多种因素影响， 包括颗粒形状、大小分布、 表面性质和环境条件等。
粉体的应用
粉体的应用领域
粉体被广泛应用于石油化工、制药、冶金、陶 瓷和塑料等众多工业领域。
粉体的应用案例
粉体被用于制备金属粉末、颜料、涂料、陶瓷 ห้องสมุดไป่ตู้品、化妆品和药物等多种产品。
总结
粉体的摩擦性质对工业领域有重要意义
了解粉体的摩擦性质可以帮助我们优化工业过程，提高效率。
未来的发展方向
研究粉体的新技术和方法，以提高工业领域对粉体性质的理解和应用。
其他相关领域的研究启示
粉体的摩擦性质研究对其他颗粒状材料和颗粒系统的研究也有启示作用。
粉体的堆积
粉体堆积的基本概念
粉体的堆积是指粉体颗粒 在自身重力作用下形成的 稳定堆积状态。
粉体堆积的特性
粉体堆积的形状、密度和 流变性是其重要特性，对 于储存、运输和搅拌等过 程具有重要影响。
第三章_粉体力学
两个球形颗粒之间的静电引力为：
F
Q1Q2 Dp2
(12
a Dp
)
Q1、Q2–两颗粒表面带电量；
a-两颗粒的表面间距；Dp颗粒直径
第二十九页，共97页。
• 颗粒间毛细管引力：当颗粒间夹持液体时， 颗粒间因形成液桥面大大增强了粘结力。
第三十页，共97页。
• 粉体的被动和主动侧压系数 • 粉体受压的极限状态 • 被动状态 ：粉体层受水平压缩，沿斜上方
• Walters转换应力* • 排料瞬间，设备承受的应力远大于Janssen应
力。 • 粉体从上向下流动时，粉体应力从主动态转
变为被动态。 • 设转换面高度为H，主动态部分的应力为：
P v4B W D K Ta[1exp 4D (w T KaH)]
•这也是被动态部分的初始应力
第四十八页，共97页。
则有：
dp dy
Bg
(
p) y
当y=H时，p=0，解微分方程得：
pBgy{1( y)1} 1 H
第四十五页，共97页。
• 若=1，则
p
B
gy
ln
H y
第四十六页，共97页。
p/B
当y=H,p=p0,则
pB g1 y1H y1p0H y1
若=1，则
pBgylnHy p0
y H
第四十七页，共97页。
• 壁摩擦角的测定装置
第二十二页，共97页。
• 运动摩擦角 • 粉体在流动时空隙率增大，这种空隙率在颗
粒静止时可形成疏填充状态、颗粒间相斥等， 并对粉体的弹性率产生影响。 • 目前还无法分析这种状态下的摩擦机理，通 常是通过测定运动内摩擦角来描述粉体流动 时的这一摩擦特性。 • 运动摩擦角指粉体流动时所表现出来的摩擦 特性。
第四章-粉体动力学-PPT
m为料斗形状系数，轴对称圆锥料斗=1，平面对称楔 形料斗=0
料斗中不起拱而流动的 判锯
• 流动函数法: – 在料斗中不起拱而流动的条件是 FF>ff，否则就会起拱堵塞.
– 即在同一预压实应力下， 1 fc 才保证不起拱。
– 如图，粉体a中FF与斗仓 – ff相交于点A，A点为临界 – 流动点，即A左边粉体能 – 流动，右边属于不动区， – 通常改变物料性质或料 – 斗结构就能得到较大的 – FF值和较小的ff值，物料 – 就流出。
第四章 粉体动力学
A、分子间力（London-Vander Weals力） 当颗粒间距小到与分子间距相当时，由于分子力作
用而产生粘附，而各种情况下的分子计算可采用Hamker 理论公式,Bradly公式进行
Bradly公式： F A ( d1d 2 ) 12 a2 d1 d 2
其中d1、 d2为颗粒径，a为颗粒间距，A为常数=10-13~10-12
第四章 粉体动力学
0.
F
2
R2
R2 2
1 (
R1
)
R2
0. f 4r 1 tan( 2)
第四章 粉体动力学
C、静电粘附力（Coulomb fozce）
带有相反电荷的颗粒会产生吸引力
F
QQ 12 d2
(1
2
a) d
其中Q1 Q2 为电荷量，d为颗粒径 ，a为颗粒间
外缘距离。
当d＞＞a时，则 1 2 a d 1 其中 为表面电荷密度
将载有物料的壁板一端徐徐升起，当物料开始下滑时的板倾角即为下滑 角，由于物料不全滑落，通常这一方法偏大，一般以90%的物料滑落下时作为 实际滑动角称滑动摩擦系数
第四章 粉体动力学
料斗中不起拱而流动的 判锯
• 流动函数法: – 在料斗中不起拱而流动的条件是 FF>ff，否则就会起拱堵塞.
– 即在同一预压实应力下， 1 fc 才保证不起拱。
– 如图，粉体a中FF与斗仓 – ff相交于点A，A点为临界 – 流动点，即A左边粉体能 – 流动，右边属于不动区， – 通常改变物料性质或料 – 斗结构就能得到较大的 – FF值和较小的ff值，物料 – 就流出。
第四章 粉体动力学
A、分子间力（London-Vander Weals力） 当颗粒间距小到与分子间距相当时，由于分子力作
用而产生粘附，而各种情况下的分子计算可采用Hamker 理论公式,Bradly公式进行
Bradly公式： F A ( d1d 2 ) 12 a2 d1 d 2
其中d1、 d2为颗粒径，a为颗粒间距，A为常数=10-13~10-12
第四章 粉体动力学
0.
F
2
R2
R2 2
1 (
R1
)
R2
0. f 4r 1 tan( 2)
第四章 粉体动力学
C、静电粘附力（Coulomb fozce）
带有相反电荷的颗粒会产生吸引力
F
QQ 12 d2
(1
2
a) d
其中Q1 Q2 为电荷量，d为颗粒径 ，a为颗粒间
外缘距离。
当d＞＞a时，则 1 2 a d 1 其中 为表面电荷密度
将载有物料的壁板一端徐徐升起，当物料开始下滑时的板倾角即为下滑 角，由于物料不全滑落，通常这一方法偏大，一般以90%的物料滑落下时作为 实际滑动角称滑动摩擦系数
第四章 粉体动力学
实验七、粉状物料摩擦角的测定完美版PPT
即可求出内摩擦角。
破坏包络线方程
tg icic
i tgi
库仑粉体：σ与τ呈直线性的粉体。
若c＝0，则为无附着性粉体；
对于附着性粉 体，由于内聚
力的作用，引
若c≠0，则为附着性粉体。
入附着力c
有附着力 c ≠0
无附着力 c =0
几个要记住的已知数值
杠杆长度比=12:1
剪切盒
截面积：30 cm2
σ ：水平方向最小主应力） 3 1、检查剪切盒和直剪仪是否完好；
如何求剪切盒中试样的重量？ （如果已知物料孔隙率ε 、密度ρ）
调平衡后，测试前一定要把销子拔下来，再看看指针是否归零，如果没有，可通过调节量力环表蒙子来调节。
ZJ应变控制式直剪仪
当有载荷时，横梁下端与最上面一条红线平齐。
库仑粉体(即剪切应力与垂直应力呈线性关系的粉体), 其剪应力τ可由下式表达：
实验七、粉状物料摩擦角的测定
徐红燕 材料工程教研室
一、实验目的
在粉粒料的贮存与输送系统中，物料的流 动性、物料之间及物料与固体壁面的摩擦 等都涉及到摩擦特性，如在料斗的设计中， 排料口的大小、料斗壁的倾斜角以及粉料 对料斗壁的压力，这些参数的设计都是以 摩擦特性为重要依据的。
设计不合理的料斗会给生产造成很大的困 难。因此，通过对摩擦特性的研究测量， 可为物料和气力输送系统等设计提供可靠 的参数。
测量内(壁)摩擦角的最基本的方法是什么？ 在测量内(壁)摩擦角时，为什么手轮甲要均
匀速度旋转？手轮乙有什么作用？
要求：
记录实验全过程及数据并对实验结果分析、 讨论，得出结论，写出实验报告。
依次放入多孔透气片和滤纸片，再将称量 好的试样加入盒内，并使之在盒内充填均 匀，按顺序依次加上滤纸片、多孔透气片、 活塞和钢珠；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1) 0.2mm以下，粒度愈小，休止角愈大 2) 颗粒球形度愈大，休止角愈小 3) 流动堆积角为静止堆积角的70％ 4) 填充状态对休止角的影响
9
粉体的摩擦性质
内摩擦角
1. 定义，当对粉体施以水平剪切力（F）将
粉体层沿内部某一断面（A），刚好切 断产生滑动时，作用于此面的剪切应力 τ与垂直应力 满足：
i
W
i 为内摩擦系数，内摩擦角 i
i ar ci tg arc tgarcW Ftg
10
F
粉体的摩擦性质
2. 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合 产生
3. 粉体的活动局限性主要是由于其内部粒 子间存在内摩擦力所导致
4. 影响因素
内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空 隙率
外部：静止存放时间、振动、加压
滑动角的测量
将载有粉体的 平板逐渐倾斜，粉体开始滑 动时，平板与水平面的夹角即为滑动角 （应用在粉体分级分离）
17
粉体的摩擦性质
粉体的各摩擦角之间关系：
© 一般： S W
© 无粘性粉体： i W,r s
©粘性粉体： r i
i r 休止角，
内摩擦角， w 壁摩擦角， s滑动角
18
粉体的摩擦性质
F :水平力 WS 粉料的重力 WW 砝码的重力
w arctgW
WO 容器的 重力
14
粉体的摩擦性质
例如储存物料的料仓锥口，就要考虑粉体的 壁面摩擦角，使物料顺利卸出。
15
粉体的摩擦性质
16
粉体的摩擦性质
影响壁摩擦角因素：
颗粒的 大小和形状、壁面的粗糙度、颗粒 与壁面的相对硬度、壁表面上的 水膜形成 情况，粉料静止时间
τ=μσ+ C
μ为内摩擦系数，内摩擦角Ф=arctgμ C为初抗剪强度,当C=0时，该粉体为无粘性粉体。
13
粉体的摩擦性质
壁摩擦角与滑动摩擦角
粉体与固体材料壁面接触存在摩擦行为，其中：
粉体层与固体壁面之间摩擦特性用 壁摩擦角表示
w
单个粒子与壁面的摩擦用滑动角表示 s
1、 w 的计算
w
F WsWwWo
6
粉体的摩擦性质
倾斜箱法：
在矩形盒内装满微粉， 松紧程度适宜．将盒 逐步倾斜至微粉开始 流出为止。盒子倾斜 角度即为休止角。
7
粉体的摩擦性质
固定圆锥槽法：
圆锥槽的底部直径固 定．由漏斗不断注入 微粉，等到形成最高 的锥体为止，同上法 算出休止角。
8
粉体的摩擦性质
影响休止角的因素：
1. 粒度相同时，料堆底园直径D愈大，测休 止角愈小
粉体的摩擦性质
休止角的测定方法 ：
（1）固定漏斗法 将漏斗固定于坐标纸 之上．漏斗下口距纸 高度为H，小心地将微 粉倒入漏斗，至锥体 尖端接触到漏斗下口， 读锥体半径R， 得： tgα=H/R
5
粉体的摩擦性质
转动圆柱体法
在圆柱筒内装入半 满量的微粉，使其在 水平面上按一定速度 转动，微粉表面与水 平面所成的角度为休 止角。
11
粉体的摩擦性质
1) 对同种粉体，内摩擦角一般随空隙率增 加大致线性减少
2) 粒度含水情况下
tg0
0 初抗剪切强度，即非内摩擦力部分
0 非粘性粉体 0
（流动性好）
粘性粉体 0 0
测定：基本方法是测定粉体层中合库仑定律的粉体称为库仑粉体。
粉体的摩擦性质
——资源循环1301 王文鑫
1
粉体的摩擦性质
定义：摩擦性质是指粉体中固体粒子之间以及
粒子与固体边界表面因摩擦而产生的—些特殊 的物理现象，以及由此表现出的一些特殊的力 学性质。
表示该性质的物理量是摩擦角(或摩擦系数)。但 是，由于不同条件下测定的数值有一定差别， 因此，摩擦角有不同的表达方法。常用的摩擦 角有休止角、内摩擦角、壁摩擦角和滑动角。
2
粉体的摩擦性质
休止角（堆积角、安息角）
1. 定义，是指粉体自然堆积时的自由表面在静 止平衡状态下与水平面所形成的最大角度
2. 用途，用来衡量评价粉体的流动性 3. 形式，注入角、排出角，而者之间差别与粉
体的 粒度分布有关系；粒度分布均匀的 粉体 两种形式休止角相同
3
粉体的摩擦性质
注入角
排出角
4