固体颗粒的基本物性

固体颗粒的基本物性

单颗粒的几何特性参数：

从流体力学的观点来看，单颗粒的几何特性参数主要是大小（尺寸）、形状、表面积（或比表面积）

对于形状规则的颗粒，其大小可以用某一主要线量作为特征长度表示，其他尺寸可以用与此特征长度的比例表示。因此，颗粒的体积和表面积等均可以用此特征长度表示，例如球形颗粒通常用它的直径d作为特征长度，它的体积V和表面积A分别为：

V=π*d3/6 A=π*d2

颗粒的表面积常用比表面积表示，它的定义是：

单位体积固体颗粒所具有的表面积。

球形颗粒的比表面积

a=A/V=6/d

可见一定直径的颗粒的比表面积一定。

颗粒的直径愈小，比表面积愈大，因此可以根据比表面积的大小来表示颗粒的大小，微小颗粒的尺寸常用比表面积表示。。

对于形状不规则的颗粒，其大小与形状的表示比较困难，需要采用一些人为规定的方法，通常分别用颗粒的当量直径和形状系数表示。

1、颗粒的当量直径

等体积当量直径，即体积等于颗粒体积的当量球形颗粒的直径d ev

d ev=

等表面积当量直径：即表面积等于颗粒的表面积的当量球形颗粒的直径

d es=

等比表面积的当量直径：即表面积等于颗粒的比表面积的当量球形颗粒的直径d ea=6/a

同一颗粒的上述3种当量直径的数值是不相同的，它们之间的关系与颗粒的形状有关，通常用等体积当量直径作为颗粒的当量直径

2、颗粒的形状系数

颗粒的形状可用形状系数表示，最常用的形状系数是球形度

2 = 与非球形颗粒体积相同的球形颗粒表面积/非球形颗粒

表面积≤1

体积相同的各种形状的颗粒，球形颗粒的表面积（比表面积）最小，与球形差别愈大，颗粒的表面积愈大。因此，可用球形度的大小来表示颗粒的形状，对于球体，球形度为1；颗粒与球体的差别愈大，球形度愈小。

对于大多数粉碎得到的物料颗粒，球形度在0.6-0.7

3、形状不规则颗粒的表征

形状不规则颗粒可通过颗粒的当量直径和颗粒形状系数来表征。

在任何颗粒群中，各颗粒的尺寸都不可能完全一样，从而形成一定的尺寸（粒度）分布。粉尘的粒径分布可用分组（按粉尘粒径大小分组）的质量百分数或数量百分数来表示。前者称为质量分散度，后者称为计数分散度。

对大于70um的颗粒，通常采用一套标准筛进行测量。筛分使用的标准筛系

金属丝网编制而成，各国习惯用筛的开孔规格不同，常用的为泰勒制。

过滤网(筛网)目数与粒径对照表

1. 目是指每平方英吋筛网上的空眼数目，50目就是指每平方英吋上的孔眼是50个，500目就是500个，目数越高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。

2. 粉体颗粒大小称颗粒粒度。由于颗粒形状很复杂，通常有筛分粒度、沉降粒度、等效体积粒度、等效表面积粒度等几种表示方法。筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸，以1英寸（25.4mm）宽度的筛网内的筛孔数表示，因而称之为“目数”。目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，各个企业都有自己的粒度指标定义和表示方法。在不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准，因此“目”的含义也难以统一。

下表为国内通常使用的筛网目数与粒径（μm）对照表。

安息角

将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角。安息角也称休止角、堆积角，一般为35°-55°。将粉尘置于光滑的平板上，使此平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度，为粉尘滑动角，一般为30°-40°（PTA为30°~ 35°）。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。它们与粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关，是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道斜度的主要依据。

800~ 1040 kg/m3

30°~ 35°

PTA产品粒径控制范围：

外观为白色结晶粉末

平均粒径110-150μm；粒径<45um max 15% ；粒径≥250um max5% 实密度1573 kg/m3 产品堆积密度730~ 1200 kg/m3

当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。

床层的空隙率=（床层体积-颗粒所占的体积）/床层体积

颗粒的形状、粒度分布影响床层空隙的大小。

均匀的球形作最松排列时的空隙率为0.48，作最紧密排列时空隙率为0.26。非均匀颗粒的床层空隙率比均匀颗粒小，因小颗粒可以嵌入大颗粒之间的空隙中。

就床层特性而言，床层的空隙率受充填方式影响很大，充填时设备受到振动则空隙率小；若采用湿法充填即设备内充以液体，则空隙率必大。即使同样的颗粒采用同样的方式重复充填，每次所的空隙率未必相同。空隙率对流体阻力有很大的影响，设计时应考虑到空隙率的波动范围。一般乱堆床层的空隙率大致在0.47-0.7之间。

若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是随机的，从而可以认为床层是各向同

各向同性的床层有一个重要特点：床层横截面上可供流体通过的空隙面积（即自由截面）与床层截面之比在数字上等于空隙率。

因壁面附近的空隙率总是大于床层内部,流体在近壁处的流速必大于床层内部,这也就是所谓的壁效应：

床层的比表面：单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面。

Pd载体C 4~8目97%以上，比表面积1200±100 m2/g 。

密度：

在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ。国际主单位为单位为千克/米^3，常用单位还有克/厘米^3。其数学表达式为ρ=m/V。

在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。

密度是物质的一种特性，与物质的质量、体积、大小、形状、空间位置无关。但与温度、状态有关，大部分的物质随温度升高而密度降低，即热涨冷缩，而水在0~4摄氏度时有反膨胀现象。另外，同种物质密度相同，质量与体积的比值为定值；不同物质密度一般不相同，质量与体积的比值一般不同；