粉体工程
粉体工程课件
陶瓷行业应用
药物制备
粉体工程技术在制药行业中广泛应用于药物制备，如中药和西药的生产。粉体工程技术通过控制药物的粒度和释放性能，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
药物剂型设计
粉体工程技术也用于药物剂型的设计，如颗粒剂、片剂、胶囊剂等。通过粉体工程技术的处理，可以调节药物的释放速度和作用方式，满足不同治疗需求。
离心筛分
利用液体将物料湿润，然后通过筛孔分离不同粒度的物料的过程。
湿法筛分
筛分技术
干法混合
湿法混合
气流混合
振动混合
混合技术
01
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03
04
利用机械力将不同粒度的物料混合均匀的过程，如搅拌、搅拌磨等。
利用液体将不同粒度的物料混合均匀的过程，如捏和、乳化等。
利用高速气流将不同粒度的物料混合均匀的过程，如流化床、喷射混合等。
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粉体表面改性技术
粉体可作为填料添加到高分子材料中，提高材料的力学性能、阻隔性能和加工性能等。
高分子复合材料
利用陶瓷粉体制备出高性能的陶瓷复合材料，如陶瓷基复合材料、纳米陶瓷复合材料等。
陶瓷复合材料
金属粉体与其他金属或非金属材料复合，制备出具有优异性能的金属复合材料。
金属复合材料
粉体在复合材料中的应用
02
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04
05
06
粉体工程安全防护
粉体工程环保措施
总结词：了解粉体工程对环境的影响，掌握环保措施，保护环境。
了解粉体工程中产生的污染物及其对环境的影响。
学习如何合理选用环保设备，降低污染物排放。
详细描述
掌握环保设备的运行原理和使用方法。
定期进行环保监测，确保排放物符合国家标准。
粉体工程-粉体分级课件
气流分级设备
01
02
03
气流分级机
利用高速气流将颗粒物料 进行分级，适用于超细粉 体的制备。
旋风分离器
利用离心力原理，将不同 粒度的物料进行分离，适 用于颗粒较粗的物料。
袋式除尘器
利用过滤原理，将颗粒物 料进行分离，适用于颗粒 较细的物料。
惯性分级设备
惯性分级器
利用惯性力原理，将不同粒度的物料进行分离，适用于颗粒较粗的物料。
分级技术的发展趋势
高效能化
随着科技的发展，粉体分 级设备不断向高效能化发 展，提高分级效率，降低 能耗。
智能化
引入智能化技术，如物联 网、大数据和人工智能等， 实现分级过程的自动化和 智能化控制。
环保化
随着环保意识的提高，粉 体分级技术向环保化发展， 减少对环境的污染和破坏。
分级技术的挑战与机遇
挑战
粉体分级过程中易产生粉尘污染，对操作人员的健康造成影 响；同时，分级精度和稳定性也是分级技术面临的挑战。
机遇
随着科技的不断进步和市场需求的增加，粉体分级技术面临 巨大的发展机遇。例如，在新能源、新材料等领域，粉体分 级技术的应用前景广阔。
分级技术的未来展望
创新发展
加强粉体分级技术的创新研究，推动 分级技术的进步和发展。
进料控制
控制进料速度，保持粉体流量稳定，确保分 级效果。
质量检测
对分级后的粉体进行质量检测，如粒度、含 水量等，确保质量达标。
分级后的处理
收集粉体
将分级后的粉体收集起来，进行后续 处理或储存。
清理设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对分级设备进行清理，去除残留粉体， 为下次分级做准备。
记录数据
记录分级过程中的数据，如进料量、 分级效果等，便于分析和改进。
《粉体工程》(第一章-第四章)
苏州大学材料与化学化工学部 沈风雷
1
目 录
概述 粉体粒度分析及测量 粉体填充与堆积及作用力 粉体的流变学 粉碎过程及设备 颗粒流体力学 粉体的气力输送及设备 分级、分离及设备 混合与造粒 粉体输送设备 粉体喂粒及计量设备
2
第一章 概述
粉体工程的起源
8
粉体的形态
有认为是粉体是物质第四态 具有固体的性质 在一定的条件下，可以认为具有液体和气 体的性质
9
研究内容
粉体工程是以粉体物料为研究对象，研究 其性质、加工处理技术的跨学科、跨行业 的综合类工程科学。 可以分为
粉体科学：粉体几何形态、粉体力学、粉体化
学、气溶胶、粉体的润湿、粉体测定及其它 特性。 粉体技术：粉体分离、粉体均化、粉体制造、 粉体储存、粉体输送
md 3 D md 3
1
(2-4)
29
在实际应用中，常用两个系列的平均径，以个 数为基准加以说明： nd (2-5) （一） 1, 0 D
10
制备方法
气相法 液相法 固相法
电 阻 加 热 法
化 学 火 焰 法
等 离 子 法
激 光 法
溶 乳 溶 熔 喷 液 液 胶 盐 雾 凝 合 干 法 法 胶 成 燥 法 法 法 -
热 烧 还 机 机 分 结 原 械 械 解 法 化 化 粉 合 学 碎 法 法 法 法 -
11
意 义
提高工业产品的质量与控制水平
34
图2-7 粒度分布示意图
35
粒度分布的表达方式
频率分布
f f1 (d )
R f 2 (d ) D f 3 (d )
粉体工程概论
概论一、粉体工程研究的内容上世纪50年代初期，粉体工程这一名词首先出现在日本。
其实，粉体从古至今一直与人类的生产和生活有着十分密切的关系。
众所周知，陶器—作为第一种人造材料早在新石器时代就已问世，而它的生产除了与火有必然的联系外，与粉末也是分不开的。
早在明代宋应星的《天工开物》一书中，就对一些原始的粉体工艺加工过程进行了详细的总结和描述。
现在粉体工程学已经发展成为一门跨学科、跨行业的综合性极强的技术科学，粉体的应用遍及材料、冶金、化学工程、矿业、机械、建筑、食品、医药、能源、电子及环境工程等诸多领域。
粉体研究的目的：提高工业产品的质量与控制水平。
粉体颗粒的大小及粒度分布对产品质量影响非常大。
如在水泥中，粗细颗粒的比例、颗粒的形状对产品性能有着极大的影响；医药行业中的某些药剂，可以通过细化来改变药剂的用量和吸收性；颜料颗粒的大小对被涂物体表面的遮盖力影响极大，当颗粒细到约等于可见光波长（0.4～０.7μm）的0.4—0.5倍时，颗粒对入射光的散射能力最大，此时颜料具有较高的遮盖力，当颗粒直径小于可见光波长的1/2时，因发生光的衍射，遮盖力明显下降，颜料具有透明性；复印机所用墨粉的粒度一般在8～12μm，6～20μm的颗粒应该占到75%以上，小于这个数值，复印时变黑，大于这一数值，字体印不上去。
再者，就是粉体的表面改性，如白云母经过氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化锆等金属氧化物进行表面改性后，用于化妆品、塑料。
颗粒的分类1 原级颗粒最先形成粉体物料的颗粒，称为原级颗粒（又称一次颗粒或基本颗粒）。
从宏观上来看，原级颗粒是构成粉体的最小单元，这些原级颗粒的形状，有立方体的、球状、针状、不规则晶体状的。
粉体物料的性能都与其分散状态，即与它的单独存在的颗粒大小和形状有关，真正能反映出粉体物料固有性能的，就是的它的原级颗粒。
2. 聚集体颗粒聚集体颗粒是由许多原级颗粒依靠某种化学力与其表面相连而堆积起来，又称二次颗粒。
粉体工程总结范本
粉体工程总结范本近年来，我国粉体工程行业发展迅速，取得了显著的成果。
在工程设计、设备制造、工艺技术等方面，取得了很多创新和突破，为我国粉体工程行业的发展做出了卓越贡献。
本文将从粉体工程的概念、发展现状、问题与挑战、解决方案等方面进行总结讨论。
一、粉体工程的概念及发展现状粉体工程是将固体颗粒物料进行处理、加工、传输、存储等一系列工艺过程的科学技术领域。
它是研究和解决固体粉体在工业生产中存在的问题的一门学科。
随着我国经济的快速发展和工业化进程的加快，粉体工程行业蓬勃发展。
目前，我国粉体工程行业已具备了比较完善的产业链，形成了较为成熟的市场体系。
二、粉体工程的问题与挑战尽管我国粉体工程行业取得了快速发展，但仍存在一些问题和挑战。
首先，技术水平还不够高。
虽然在一些领域中我国粉体工程技术已经达到了国际先进水平，但与发达国家相比，整体水平仍有差距。
其次，产业结构亟待优化。
我国粉体工程行业的产业结构相对单一，缺乏差异化竞争优势。
产业链条上的各个环节之间缺乏有效的协同与合作，导致整个行业的发展受到限制。
再次，环保要求越来越高。
随着环保意识的提升，政府对粉体工程行业的环保要求不断加强，而一些企业在环保设备和技术方面仍存在不足。
最后，人才队伍建设亟待加强。
粉体工程行业的技术要求高，需要一批专业化、高素质的技术人员。
当前我国粉体工程行业的人才紧缺问题还没有彻底解决。
三、解决方案为了解决上述问题和挑战，我认为应该采取以下措施：首先，加强技术创新。
加大对粉体工程技术研发的投入，提高技术研发的效率和质量。
加强与国内外先进企业、研究机构的合作，共同推动技术创新。
其次，优化产业结构。
加强上下游企业之间的合作与协同，形成完整的产业链。
鼓励企业加大技术投入，提高产品的附加值。
加强自主创新，提高核心竞争力。
再次，加强环保工作。
企业要提高环保意识，积极采取先进的环保设备和技术，切实做好废气、废水、废渣的处理和综合利用。
最后，加强人才队伍建设。
粉体工程师岗位职责
粉体工程师岗位职责粉体工程师是一种新兴的工程领域，其职责包括对粉体物料的生产、加工、存储、运输等各个环节进行研究与处理。
下面是粉体工程师的岗位职责介绍：1. 粉体生产的研究与优化粉体工程师负责对粉体生产流程进行研究和优化。
需要掌握各类粉体生产技术以及设备操作等相关知识，确保生产过程顺畅并有收益。
同时，粉体工程师还需要结合产品市场需求和现有技术水平，提出新的工艺流程改进方案，以提高生产效率和质量。
2. 粉体加工技术的研发与改进粉体工程师需要对各种粉体加工技术进行研发和改进，以提高设备的加工效率、设备稳定性和产品的质量。
需掌握颗粒物料的物理化学及流体力学知识，了解和掌握颗粒物料的表观性质和加工过程及影响因素，为提升加工工艺、优化设备和降低成本、提供技术改进方案等提供科学依据。
3. 粉体物料的测试与分析粉体工程师需要掌握各种粉体物料的检测和分析方法，以评估物料粒度、质量、流动性、稳定性等主要性能，同时还要通过数据分析、软件模拟等方法，对粉体物料进行优化设计和改进。
4. 设备的研究与开发粉体工程师需要对各种颗粒物料设备进行研究和开发，以满足不同用户需求。
同时，需要分析和评估现有设备的性能、工作原理、优化改进的方案和方法等，与供应商和用户进行技术交流和合作，提供适合的设备和方案。
5. 安全规范和合规性的评估和监测粉体工程师要关注设备安全性和合规性，制定或参与建设和完善生产安全管理制度、培训人员和技术检查等，普及安全知识，提高生产安全水平。
同时要关注环保、再生资源等可持续发展问题，确保生产过程与环保标准相符。
总之，粉体工程师需要有扎实的理论基础、紧跟科技进步的步伐，以较高的敏感性发现生产中的问题，并能提出相应的解决方案。
他们需要在不断探索的领域不断更新知识、改进方案和提供优质服务，将科学的理论和技术转换为实际的应用。
粉体工程课件(ppt 54张)
16.02.2019
颗粒大小决定（影响）： e.g. 水泥的凝结时间、强度； 结构陶瓷的强度、韧度； 功能材料的功能； 催化剂的活性； 食品的味道； 药物的药力； 颜料的着色力；
9
e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分； b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)； 亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能； e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）； 水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
16.02.2019
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
食品 颜料 能源 粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品 添加剂、 偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
16.02.2019
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细 陶 瓷 环保 机械 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗 粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
16.02.2019
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DSP水泥;densified systems containing homogeneous 16.02.2019 arranged ultrafine particle;DSP cement
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非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质 资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以 来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长 势头。件
粉体工程
1、粉体是是由无数相对较小的的颗粒状物质组成的一个集合体。
粉体既有固体的性质，也有液体的性质，有时还有气体的性质。
凡从粉磨机中卸出的物料即为产品，不带检查筛分或选粉设备的的粉磨流程称为开路流程。
凡带检查筛分或选粉设备的粉磨流程称为闭路流程。
开路适用于粉磨产品粒度较大，闭路适用于粉磨产品粒度较小。
2、颚角（钳角）：颚式破碎机动颚与定颚之间的夹角α称为钳角。
减小钳角可增加破碎机的生产能力，但会导致破碎比减小；反之，增大钳角虽可增大破碎比，但会降低生产能力，同时，落在颚腔中的物料不易夹牢，有被推出机外的危险。
反击式破碎机工作原理：机器工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎，后又被抛向反击装置上再次破碎，然后又从反击衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，此过程重复进行，物料由大到小进入一、二、三反击腔重复进行破碎，直到物料被破碎至所需粒度，由出料口排出。
调整反击架与转子之间的间隙可达到改变物料出料粒度和物料形状的目的。
石料由机器上部直接落入高速旋转的转盘；在高速离心力的作用下，与另一部分以伞型方式分流在转盘四周的飞石产生高速碰撞与高密度的粉碎，石料在互相打击后，又会在转盘和机壳之间形成涡流运动而造成多次的互相打击、摩擦、粉碎，从下部直通排出。
形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的粒度。
结构单转子反击式破碎机的构造，料块从进料口喂入，为了防止料块在破碎时飞出，在进料口进料方向装有链幕。
喂入的料块落在篦条筛的上面，细小料块通过篦缝落到机壳的下部，大块的物料沿着筛面滑到转子上。
在转子的圆周上固定安装着有一定高度的板锤，转子由电动机经V 型皮带带动作高速转动。
落在转子上面的料块受到高速旋转的板锤的冲击，获得动能后以高速向反击板撞击，接着又从反击板上反弹回来，在破碎区中又同被转子抛出的物料相碰撞。
由 条筛、转子、反击板以及链幕所组成的空间称为第一冲击区；由反击板与转子之间组成的空间是第二冲击区。
粉体工程1
粉体工程粉体工程是一门涉及粉末物料的制备、处理、传输、储存、包装、流动、混合等各个方面的工程领域。
它是一种独特而复杂的工艺，需要灵巧的工艺技能和深厚的理论知识。
粉体工程器件应用范围广泛，涵盖了医药、化工、食品、环保、能源等各个行业。
在本篇文章中我们将会从以下几个方面来详细探讨粉体工程的设备、原理、工艺等方面的知识。
一、粉体工程设备1、粉碎设备粉末的制备是粉体工程的首要任务，通过粉碎设备将原料破碎成粉末是最基本的粉末制备方法。
常用的粉碎设备有：颚式破碎机、圆锥式破碎机、滚筒式破碎机等。
这些破碎机可以将原材料破碎成均匀细小的颗粒，为后续的加工和处理提供了条件。
2、混合设备粉末混合是粉体工程中最常见的一种操作，混合器主要作用是将相同或不同种类的粉末物料混合在一起，形成一种新的物料。
根据混合粉末的要求，可以选择不同的混合设备。
如：普通型搅拌机、飞散混合机、双轴式强制混合机、高剪切混合机、流化床混合机等等。
3、流化床设备粉体工程中的流化床是一种广泛应用的设备，主要用于熔融制备、干燥、喷雾干燥、颗粒化等工艺。
流化床的工作原理是将气体或液体流经粉末床层，产生流化状态，使粉末均匀分布并形成充分的接触，从而加快化学反应和热传递。
流化床的设备形式多种多样，可以有圆形、方形、长条形等不同的类型，通常都包含燃烧室、气体分布装置和颗粒床层组成。
4、烘干设备在粉体工程中，烘干是一项重要工艺，目的是去除物料中的水分，使其满足后续加工的需要。
常见的烘干设备有：传统的批式烘干器、连续式烘干器、真空烘干器、气流式烘干器、喷雾烘干器等。
这些烘干设备在不同的工艺操作中都有着特定的用途和优缺点，需要根据不同的实际情况来选择。
二、粉体工程原理1、粉末物理学物理学原理是所有粉体工程操作的基础，它理解了物料的粒度、形状、密度等基本特性，并建立了与这些属性相关的工艺知识。
物理学原理中的一些基本概念，如密度、粒度分布和物料流动性等，对粉末的特性和操作有着深远的影响。
粉体工程
1 内摩擦角、2 安息角、3 壁面摩擦角和滑动摩擦角、4 运动角
7、流动与不流动的判据？（P48）
如果颗粒在流动通道内形成的区服强度不是已支撑住流动的堵塞料，那么在流动通道内将产生重力流动。
根据Jenike公式可以计算得到料仓和料斗中的压力分布，从而得到物料单元体受到的密实最大主应力；
6、湿式除尘机理
所有湿式除尘器的基本原理都是让液滴和相对较小的尘粒相接触/结合产生容易捕集的较大颗粒。在这个过程中，尘粒通过几种方法长成大的颗粒。这些方法包括较大的液滴把尘粒结合起来，尘粒吸收水分从而质量（或密度）增加，或者除尘器中较低温度下可凝结性粒子的形成和增大。
工作机理
当引风机启动以后除尘器内空气迅速排出，与此同时含尘气体受大气压的作用沿烟道进入除尘器内部，与反射喷淋装置喷出的洗涤水雾充分混合，烟气中的细微尘粒凝并成粗大的聚合体，在导向器的作用下，气流高速冲进水斗的洗涤液中，液面产生大量的泡沫并形成水膜，使含尘烟气与洗涤液有充分时间相互作用捕捉烟气中的粉尘颗粒。烟气中的二氧化硫具有很强的亲水性，在碱性溶液的吸收中合下，达到除尘脱硫的效果。净化后的烟气经三级气液分离装置除去水雾，由烟囱排入空中。污水可排入锅炉除渣机或排入循环水池，经沉淀、中和在生后循环使用，污泥由除渣机排出或由其他装置清出。
流动函数 FF： FF<ff；支撑强度大于破坏强度，故形成料拱； FF>ff ；支撑强度小于破坏强度，故发生流动
8、试述粉体压力饱和现象，并写出杰森公式。（P40）
饱和现象：当粉体填充高度达到一定值后。P趋于常数值，这一现象称为粉体压力饱和现象。
Jassen作如下假设：①、容器内的粉体层处于极限应力状态；②、同一水平的垂直压力恒定；③、粉体的基本物性和填充状态均一，故内摩擦系数为常数。
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定粉体工程是一门涉及粉体物料的操纵、传输、储存等工程技术的学科。
在设计粉体工程项目时，需要考虑以下条件内容：1.物料特性：物料的物理、化学、热力学等特性对工程设计至关重要。
包括粒度分布、密度、流动性、湿度、颗粒形状等。
2.工艺流程：需要确定粉体物料的处理流程，包括混合、干燥、粉碎、造粒等。
对于连续工艺还需要确定物料的输送方式和系统布局。
3.设备选择：依据物料特性和工艺要求，选择合适的设备。
包括粉体的输送设备、储存设备、粉碎设备、混合设备、干燥设备等。
4.安全和环境：在设计过程中必须考虑安全和环境保护要求，避免粉尘爆炸、毒性气体泄漏等安全和环境问题。
5.自动化和控制：粉体工程应尽可能实现自动化控制，通过PLC或DCS等控制系统自动监控和调整物料的输送和处理过程。
6.能耗和经济性：在设计过程中需要考虑能耗和经济性，减少能源消耗，提高工艺效率，降低成本。
7.适应不同工艺要求：不同的产品和工艺对粉体工程的要求不同，设计时需要充分考虑产品的特性和工艺要求，以确保设备和工艺能够满足需求。
8.维护和保养：设计时应便于设备的维护和保养，确保设备运行稳定和寿命长。
9.可持续发展：在设计过程中要考虑粉体工程的可持续发展，包括资源的合理利用、废物和排放物的处理等环保问题。
10.食品安全和卫生：在设计食品、制药等行业的粉体工程项目时，需要符合食品安全和卫生标准，确保产品的质量和安全。
总结起来，粉体工程专业设计条件内容包括物料特性、工艺流程、设备选择、安全和环境、自动化和控制、能耗和经济性、适应不同工艺要求、维护和保养、可持续发展以及食品安全和卫生等方面。
这些条件内容统一规定是为了确保粉体工程项目的质量、安全和可持续发展。
粉体工程
4
2 2
本课程学习及考试要求
课堂按时听课，认真笔记 课后看书、自学、理解消化吸收 积极参加答疑辅导，课堂提问、期终考试 成绩比例：平时成绩:考试成绩=30%:70%
参考书
1 粉体工程导论，周仕学，张鸣林，科学出版社，2010
2 粉体加工技术，卢寿慈，中国轻工出版社，1999 3 粉体工程与设备，陶珍东，化学工业出版社，2003
粉体工程与矿物加工工程的关系
矿物加工工程是研究矿物分离的一门
应用技术学科。其学科目的是将有用 矿物和脉石(无用)矿物分离。
粉体工程与矿物加工工程的关系
矿物加工主要工艺
（1）金属矿：重力选矿、磁力选矿、浮 游选矿、化学选矿等； （2）非金属矿：浮游选矿、重力选矿等。
粉体工程与矿物加工工程的关系
粉体的定义
粉体：工程上常把常态下将以较细的
粉粒状态存在的物料，称为粉状物料， 简称粉体，其粒径可由几nm至几十
mm。
粉体工程主要研究内容
粉体工程是以粉体物料为研究对象，
研究其性质、加工处理技术的一门
工程科学。
粉体工程主要研究内容
主要内容包括粉粒体的基本性质、粉碎
过程的基本理论及设备、粉体输送及设 备、分级分离理论及设备、混合造粒原 理及设备、喂料及计量设备、粉体力学 及流变学理论等相关知识。
日、美、德等国相关的粉体杂志和信息部门建立了相应的
信息资料交换联系。
介绍中国粉体工业信息网主建单位
中国贸易促进会－建材分会－粉体工业委员会
中国硅酸盐学会－精细陶瓷分会－粉体专业业委员会
中国金属学会－粉末冶金专业委员会
中国选矿学会－粉体工程委员会
粉体工程
透过流动：流体在固定颗粒床层空隙中的流动，即颗粒静止，流体绕颗粒流 颗粒流态化： 颗粒与运动的流体介质接触时， 在运动流体介质的粘性力和惯性力作用下， 克服颗粒剩余重力，而表现出流体的特征，即颗粒像流体一样流动。 流化床结构：床体容器，固体颗粒，步风板，空气室，测压器。
五、
粉体的物理特性
2
粉体的热学性质
������������ :颗粒堆积体表观密度（容积密度）������������ ：颗粒真密度 2.堆积率 λ：颗粒堆积体中颗粒所占的容积率亦称填充率。λ=1-ε 3.表观密度������������ ：单位颗粒堆积体的表观体积所具有的颗粒质量。������������ =（1-ε ）������������ 4.配位数：某个颗粒与其周围的其他颗粒相接触的接触点数目。 影响堆积结构的主要因素 （1） 颗粒本身的几何特性：颗粒大小，粒度分布及颗粒性状 （2） 颗粒间作用力和颗粒堆积条件：颗粒间接触点作用力形式，堆积空间的形状与大 小，堆积速度好外力施加方式与强度等。 三、流变特性 颗粒接触点上的作用力：密集态粉体形成一定强度的力，或者说能抵抗粉体变形、流动 的力。 粉体颗粒间的内聚力：范德华力、静电吸引力、液体桥联力、固体桥联力 固体表面摩擦力：一个固体对抗与其接触的另一个固体相对运动或欲运动的力 粉体层极限应力状态：产生破坏时的应力状态;作用力达到某一极限值时，粉体层将产 生突然的滑移或崩塌破坏。 莫尔圆应力分析粉体层应力计算
1
粉体工程
粉体的摩擦特性是用摩擦角来表征的包括： 内摩擦角：反映的是粉体在密实堆积状态下颗粒间摩擦特性 休止角：反映的是粉体在松散状态下的颗粒间摩擦特性 粉体屈服轨迹：确定最大、最小主应力。 四、颗粒流体力学 重力沉降运动：当受重力作用时，颗粒自上而下运动。 离心沉降运动：当受离心力作用是，颗粒沿离心力方向运动。 颗粒自由沉降速度的计算
粉体工程
SV
6
9.7
6 8 14 24
6
6 8 14 24
29
§1.2 粉体的特性表征
1 粉体的平均粒径 2 粒度分布 3 粒度测定 4 粉体的比表面积与测量原理
2019/12/1
30
粉体的平均粒径 粉体平均粒径计算公式
粉体的特性表征③ 面积平均径
2019/12/1
15
当量径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径
2019/12/1
等效圆球体积直径
16
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
等体积球当量径 与颗粒同体积球的直径
dv 3
6v
等表面积球当量径 与颗粒等表面积球的直径
ds
s
2019/12/1
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扁平度
m
颗粒的宽度 颗粒的高度
b n
延伸度
n
颗粒的长度 颗粒的宽度
l b
2019/12/1
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形状系数
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径 d的关系可表示为：
Q kdp
式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积 描述，k有两种主要形式，分别为：
立方体 正四面体 圆柱(d：h=1：10) 圆板(d：h=10：1)
2019/12/1
w =1 w =0.877 w =0.806
w =0.671 w =0.580 w =0.472
23
扁平度m与延伸度n
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h， 定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：
粉体工程(粉体的输送)
1、动力消耗大 2、需要空气压缩系统，对技术要求高 3、颗粒直径范围小，一般小于3cm
2.1粉体的机械运输
原理：
利用物料和传送带的摩擦力来运输物料
概述：
输送机是指工业生产过程中完成物料传送的 机械设备，不仅能实现上次过程的工段连接，组 成流水线，而且可以再运输过程中实现其他加工 工艺，如搅拌，筛选，干燥等，还可以控制流量 达到控制生产节奏和速率。
1.2.1固气两相流的主要特点
1、用具有一定能量的气流作为动力，简化了复 杂的机械装置 2、密闭的管道输送，布置简单，灵活 3、直接输送散装物料，不需要包装，作业效率 高 4、可实现自动化遥控，管理费少 5、设备简单，维修费用低 6、运输距离长，能达3000m
1.2.2固气两相流的浓度与混合比
固气两相流运输的过程是气体和固体相互作用的过程，管道 内气体与固体量的大小直接影响颗粒群的运输状态、输送量大 小、输送效率的高低 质量浓度（m）
2.2机械运输主要方式
比较常见的机械运输方式是 1、胶带输送机运输（最常见的， 如流水线） 2、螺旋输送机运输 3、斗式输送机运输 4、刮板输送机运输
胶带运输机
பைடு நூலகம்
螺旋运输机
斗式提升机
刮板运输机
2.3机械设备优缺点
优点：
1、生产技术成熟，应用最广，可连续输送 2、结构简单制造容易 3、适应性强，可运输多种不同的物料 4、速度快，运输距离长，可达10Km, 5、工作平稳，安全可靠
1.1固液两相流输送原理及概述
原理：
流体流速很小时，粉体处于沉积状态，当流体流速达 到临界值时，粉体颗粒的重力等于浮力，粉体便可以悬浮 起来，称为流化态。 当流化态开始，并且流体速度越来越快时，所有粉体都开 始做无规则运动，在外力作用下，粉体就沿着受力方向运 动，从而达到运输的目的。
粉体工程复习资料
一、名词解释1、粉体：由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群体。
2、颗粒：能单独存在并参与操作过程，还能反应物料某种基本构造与性质的最小单元。
3、颗粒形状系数：在表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数时，把与颗粒形状有关的诸多因素概括为一个修正系数加以考虑，该修正系数即为形状系数。
（有体积形状指数、表面积形状指数、比表面积形状指数）4、颗粒形状指数：表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
5、粒度分布：指将颗粒群用一定的粒度范围按大小顺序分为若干粒级，各级别粒子占颗粒群总量的百分数。
6、破坏包络线：对同一粉体层的所有极限摩尔圆可以做一条公切线，这条公切线成为破坏包络线。
7、填充率：粉体所占体积与粉体表观体积的比值。
8、球形度：与颗粒等体积的球和实际粉体的表面积之比。
9、孔隙率：粉体层中空隙所占有的比率。
10、配位数：某一个颗粒与周围空间接触的颗粒个数。
11、极限应力状态：在粉体层加压不大时，因粉体层的强度足以抵御外界压力，此时粉体层外观不起变化，当压力达到某一极性状态时，此时的应力称极限应力。
粉体层就会突然崩坏，这与金属脆性材料的断裂是一致的。
12、库仑粉体：分体的破坏包络线呈一条直线，称该粉体为库仑粉体。
13、粘附性粉体：破坏包络线不经过坐标原点的粉体称为粘附性粉体。
14、主动受压粉体：由于重力作用在崩塌前将其支撑住，在崩塌时临界状态称主动态，最小应力在水平方向。
15、被动受压粉体：粉体延水平方向压缩，当粉体呀倾斜向上压动时的临界状态称为被动状态，最大主应力在水平方向。
16、堆积：17、安息角/休止角：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。
（安息角越小，粉体的流动性越好）18、均化：物料在外力作用下发生速度和方向的改变，使各组分颗粒得以均匀分布。
19、粉体流动函数：固结主应力与开放屈服强度存在着一定的函数关系。
20、静态拱：物料颗粒在出口处起拱，此时正好承受上面的压力这样流动停止，此时孔口处处于静止平衡状态。
粉体工程及设备
粉体工程及设备粉体工程是一门研究颗粒性物料（包括粉体和颗粒）、其加工与处理设备以及加工过程中发生的各种现象的科学。
颗粒物料的性质取决于他们的成分和颗粒结构，包括颗粒大小、形状、孔隙结构、表面活性等。
这门学科的主要目标是以物理、化学和数学等原理为基础，提供粉体和颗粒材料加工（如干燥、混合、粉碎、筛分、分离、流态化、热处理等）的理论、设计与实施。
颗粒物料包括各种各样的产品和废料，例如聚合物、金属、陶瓷、矿物、食品和药品。
它们在很多工业领域都有应用，例如在塑料、橡胶、涂料、油漆、化肥、化学、医药、陶瓷、矿物加工、食品和饮料等。
现代粉体工程和设备科学开展的现象研究包括颗粒之间的接触力学、颗粒群体的流动（也称为颗粒流动）、颗粒的破碎、颗粒的聚集、颗粒的过滤和颗粒的振动行为。
粉体工程设备是指用于制备或处理粉状物质的设备，包括破碎设备（如破碎机、研磨机）、筛分设备（如振动筛、气流筛）、混合设备（如混合器、混凝土搅拌机）、烘干设备（如流动床干燥器、旋转干燥器）、除尘设备（如袋式除尘器、电除尘器）以及输送设备（如螺旋输送机、气力输送机）等。
由于颗粒材料的特性和应用广泛，粉体工程和设备在很多重要的工业生产中起着关键的作用。
例如，在化学工业中，大部分的原料和产品都是颗粒材料，它们的孔隙结构、颗粒大小和形状对化学反应过程、物料传递和产品性能有着重要的影响；食品和制药工业也大量使用颗粒物料，它们的加工过程中涉及到颗粒物料的干燥、混合、破碎和筛分等各种操作。
由于粉体工程和设备涉及的问题复杂多变，尤其是涉及颗粒与颗粒之间，颗粒与设备之间复杂的相互作用，因此，这个领域需要对流体动力学、热力学、化学反应工程、材料科学、微观力学以及计算方法等进行深入研究。
总的来说，粉体工程是一门涉及到计算机模拟、实验研究和工业应用的交叉学科，它的目标是通过理论研究和应用开发，为粉体和颗粒材料加工提供科学的理论依据和高效的工程解决方法。
它的研究不仅能够推动颗粒材料加工技术的创新和应用，也对提高我们对颗粒和粉体物质性质和行为的理解，增进我们对颗粒和粉体工程设备性能和设计的知识都有着重要的意义。
粉体工程的研究内容
粉体工程
4
粉体工程的研究内容
（二）粉体工程Powder technology 1 粉碎(crushing and grinding) 2 分离(separation) 3 分级(classification) 4 混合(mixing) 5 输送(transportation) 包括机械输送(mechanical~) 气力输送(pneumatic conveyer) 6 贮存(storage)
电特性电特性electricalpropertieselectricalproperties磁特性磁特性magneticpropertiesmagneticproperties粉尘爆炸粉尘爆炸dustexpiosiondustexpiosion粉体工程粉体工程55二粉体工程二粉体工程powdertechnologypowdertechnology粉碎粉碎crushinggrindingcrushing分离分离separationseparation分级分级classificationclassification混合混合mixingmixing输送输送transportationtransportation包括机械输送包括机械输送mechanicalmechanical气力输送气力输送pneumaticconveyerpneumaticconveyer贮存贮存storagestorage
粉体工程的研究内容
(一)粉体科学powder science 1 粉体的几何特性：粒径(particle diameter) 粒度(particle size) 颗粒形状(particle shape) 粒度分布(~size distribution) 颗粒的堆积特性(characterization of pile)
粉体工程与设备讲解
粉体工程与设备讲解粉体工程与设备是指将固体材料进行粉碎、干燥、颗粒化、混合等处理的一种技术与设备体系。
这些技术和设备在许多工业领域中有广泛的应用，如化工、冶金、建材、医药等。
在这些领域中，粉体工程与设备可以实现材料的细化、均质性提高、质量控制等效果，并且能够提高生产效率和产品质量。
1.粉碎设备：粉碎设备用于将原料进行粉碎处理，将固体材料细化和均质化。
常见的粉碎设备有破碎机、磨粉机、颚式破碎机等。
这些设备通过机械力的作用将物料进行破碎，使其达到所需的粒径和形状要求。
2.干燥设备：干燥设备主要用于将湿度高的物料进行干燥处理，降低湿度以满足工艺要求。
常见的干燥设备有烘干机、流化床干燥机、喷雾干燥机等。
这些设备通过加热或者利用气流将物料中的水分蒸发出来，从而实现干燥效果。
3.颗粒化设备：颗粒化设备用于将散状的物料进行颗粒化处理，将其变成一定大小和形状的颗粒。
常见的颗粒化设备有造粒机、压片机等。
这些设备通过施加压力或者利用液滴的凝固作用将散状物料粘合成颗粒，并且控制颗粒的大小和形状。
4.混合设备：混合设备用于将不同性质的物料进行混合，达到均一混合的效果。
常见的混合设备有搅拌机、混合机、螺旋搅拌机等。
这些设备通过机械搅拌的作用将不同的物料混合在一起，并且控制混合的均匀性和时间。
5.分离设备：分离设备用于将物料中的杂质或者不同颗粒大小的物料进行分离，实现筛选和分级的效果。
常见的分离设备有筛分机、离心机等。
这些设备通过筛孔大小或者离心力的作用将物料进行分离，并且实现杂质的除去或者颗粒大小的分级。
除了上述设备，还有一些辅助设备和控制系统用于辅助生产和控制工艺参数，如输送设备、加料设备、粉尘收集装置、液体添加装置等。
总而言之，粉体工程与设备是一个结合了物料工程、机械工程、控制工程等多个专业知识的跨学科领域。
通过先进的粉体工程设备，可以实现对物料的粉碎、干燥、颗粒化、混合等处理，提高工艺效率、产品质量和生产安全性。
粉体工程
粉体工程课程综述前言二十一世纪新技术革命的三大支柱—生物、能源（信息技术）、材料材料是基础：材料是一切科学技术发展的先导与物质基础；是改善人民生活质量所必需的一个重要方面；材料的研究对于大多数材料而言，粉体工艺又是必不可少的工艺。
因此，粉体工程的研究显得尤为重要。
接下来将从粉体粒度及测试、粉体密度及流动性、粉碎过程、粉体混合与造粒等方面阐述粉体工程与设备这门课要学习的相关内容。
正文绪论1、粉体：就是大量固体粒子的集合体，而且在集合体的粒子间存在着适当的作用力。
粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。
粉体是气、液、固相之外的第四相（在少许外力的作用下呈现出固体所不具备的流动性和变形）。
2、粉体化的目的：粉体化小比表面积增大；粒度减小表面原子所占比例增大；表面原子比物质内部原子具有更高比表面积和比表面能；表面原子比物质内部原子具有更高活性和化学反应性。
3、粉体的特点：不连续性；流动性；离散集合是可逆的；具有塑性，可加工成型；比表面积大，具有化学活性；粒子形状不规则性。
4、粉体工程以粉状和颗粒状物质为对象，研究其性质及加工、处理技术的一门学科。
粉体粒度与测试1、粉体的表征包括：几何空间性质—粒度及其分布、密度、形状；成分分析—材料的组成及其含量；结构分析—晶态结构、界面；性能分析—静力学性质、动力学性质、物理性能、化学性能。
2、颗粒尺寸及表征：颗粒的大小和形状是粉体最重要的物性特性表征量。
表征颗粒尺寸的主要参数：、粒度、粒度分布。
粒径：以单个颗粒为对象，表征单颗粒几何尺寸的大小。
粒度：以颗粒群为对象，表征所有颗粒在总体上几何尺寸大小的概念。
3、“演算直径”：三轴径、定向径、当量径、筛分径、Stocks径。
4、粒度分布：表征多分散体系中颗粒大小不均一的程度，表示粉体中不同粒径区间颗粒的含量。
粒度分布的表示方法：列表法；频率分布；累积分布。
表征粒度分布的特征参数：中位粒径D50；最频粒径；标准偏差；函数法（对数分布、对数正态分布）。
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绪论
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粉末的表征与测量
颗粒大小和形状表征 粉体特性的表征 粉体的粒度与比表面测定
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颗粒大小和形状表征
§1.1颗粒大小和形状表征
材料的机械、物理和化学性质描述了组成 材料的物质组态的基本特性，当物质被“分割 ”成为粉体之后，上述三类性质则不能全面描 述材料的性质，必须对粉体材料的组成单元 ——颗粒，进行详细描述。颗粒的大小和形 状是粉体材料最重要的物性特性表征量。
粉体工程
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绪论
粉体工程学科的形成 粉体工程的应用范围
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绪论
颗粒
粉体
绪论
Fine particle 颗粒 从个体颗粒出发，称为颗粒学 Powder 粉体 从集合粉体出发，称为粉体工程学
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粉体工程所涉及的行业
绪论
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球形度
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比
可以看出：
1.
；
2. 颗粒为球形时，
达最大值。
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一些规则形状体的球形度：
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
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扁平度m与延伸度n
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h ，定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：
高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度 宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距 长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的平行线夹距
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颗粒大小和形状表征 颗粒大小
h
b l
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三轴平均径计算公式
三轴算术平均值：
立体图形的算术平均
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
三轴调和平均径：
对于一个颗粒，随方向而异，定向径可取其所有方向的平 均值；对取向随机的颗粒群，可沿一个方向测定。
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当量径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径
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等效圆球体积直径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
等体积球当量径 与颗粒同体积球的直径
等表面积球当量径 与颗粒等表面积球的直径
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§1.2 粉体的特性表征
1 粉体的平均粒径 2 粒度分布 3 粒度测定 4 粉体的比表面积与测量原理
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粉体的平均粒径 粉体平均粒径计算公式
粉体的特性表征 粉体的平均粒径
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粉体的特性表征 粉体的平均粒径
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粒度分布
粉体的特性表征
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颗粒大小和形状表征 颗粒大小
等效重量直径
等效体积直径
等效表面积直径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
以上各种粒径是纯粹的几何表征量，描述 了颗粒在三维空间中的线性尺度。在实际粉 末颗粒测量中，还有依据物理测量原理，例 如运动阻力，介质中的运动速度等获得的颗 粒粒径，这时的粒径已经失去了通常的几何 学大小的概念，而转化为材料物理性能的描 述。因此，除球体以外的任何形状的颗粒并 没有一个绝对的粒径值，描述它的大小必须 要同时说明依据的规则和测量的方法。
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颗粒的形状
颗粒大小和形状表征
颗粒的形状对粉体的物理性能、化学性能、输运 性能和工艺性能有很大的影响。例如，球形颗粒粉 体的流动性、填形性好，粉末结合后材料的均匀性 高。涂料中所用的粉末则希望是片状颗粒，这样粉 末的覆盖性就会较其他形状的好。科学地描述颗粒 的形状对粉体的应用会有很大的帮助。同颗粒大小 相比，描述颗粒形状更加困难些。为方便和归一化 起见，人们规定了某种方法，使形状的描述量化， 并且是无量纲的量。这些形状表征量可统称为形状 因子，主要有以下几种：
扁平度
延伸度
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形状系数
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径 d的关系可表示为：
式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积 描述，k有两种主要形式，分别为：
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形状系数
•表面形状因子
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
(j表示征对于该种粒径的规定)
与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长
三轴几何平均径：
与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长
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定向径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
沿一定方向的颗粒的一维尺度。定向径包括三种
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S1 S2
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
定向最大径
Martin径
Feret径
与π的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
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形状系数
•体积形状因子
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
与 的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
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形状系数
•比表面积形状系数
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
表面形状因子与体积形状因子的比值
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一些规则几何体的形状因子
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
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颗粒大小和形状表征 颗粒大小
比表面积球当量径 与颗粒具有相同的表面积对体积之 比，即具有相同的体积比表面的球的直径
投影圆当量径Heywood径 与颗粒投影面积相等的圆的直径
等周长圆当量径 与颗粒投影圆形周长相等的圆的直径
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最长直径
最短直径
等效沉降速率直径 筛分直径
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颗粒的大小
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
直径D 直径D、高度H ？
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颗粒大小和形状表征 颗粒大小
人为规定了一些所谓尺寸的表征方法
三轴径 定向径 当量径
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三轴径
Hale Waihona Puke 颗粒大小和形状表征 颗粒大小
设，图中颗粒处于一水小平面上，其正视和俯视 投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能定 义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长，定 义规则如下
例：以显微镜观察测量粉体的Feret径（测量总数为1000个）
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频度%
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粒度
频度%
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粒度
正态分布 ：
（–∞d+∞）
——中位径，统计学中的数学期望值 ——标准偏差
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粒度测定
1．筛分析法 （>40μm）
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国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准 单位：目 目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔 数