粉体工程与设备
粉体工程与设备课程设计
粉体工程与设备课程设计1. 前言在粉体工程领域，粉体设备的设计是非常重要的。
在本次课程设计中，我们将探讨粉体工程的一些基本概念和粉体设备的设计，以及在设计过程中需要考虑的一些因素。
本课程设计旨在为学生提供粉体工程和设备设计的基础知识和技能。
2. 粉体工程的基本概念粉体是指固体的小颗粒，在自然界和人工生产中都有广泛应用。
粉体工程是研究分散相为粉体的多相流动、传热、传质和反应过程以及如何利用粉体进行加工的科学。
在粉体工程中，常用的粉体流的状态包括气固、液固和固固。
3. 粉体设备的设计粉体设备设计包括选用合适的设备规格和设备设计参数，以满足粉体的工艺要求和产品质量。
常见的粉体设备有粉碎设备、混合设备和干燥设备。
3.1 粉碎设备粉碎设备可以将不同规格的粉体破碎成所需的粉体大小。
粉碎设备的选择和优化主要考虑粉体的性质、要求的粉体尺寸、生产能力和工艺要求。
3.2 混合设备在粉体加工过程中，通常需要混合多种不同的原料或者不同颗粒大小的粉体。
混合设备通过将多种原料混合来制备均匀的混合物以达到生产要求。
在混合设备的设计中，常考虑的因素包括混合时间、混合强度和混合后的产品性质。
3.3 干燥设备在粉体生产中，通常需要对湿粉体进行干燥并保证干燥后的粉体质量。
常见的干燥设备包括流化床干燥机、旋转干燥机和吸湿烘箱。
在干燥设备的设计中，需要考虑的因素包括干燥温度和时间、干燥稳定性和粉体的最终湿度等。
4. 粉体设备的选型粉体设备的选型需要综合考虑粉体的性质、工艺要求、经济性和设备先进性等多方面的因素。
在设备选型过程中，常见的方法包括基于经验的和基于模型的两种。
4.1 基于经验的选型基于经验的选型方法主要依靠项目经验和提供给制造商的细节技术规范书来确定设备，这种方法常用于简单工艺和单一的粉体材料。
4.2 基于模型的选型基于模型的选型方法通常通过数值模拟和实验测试数据来确定设备参数，这种方法可以适应复杂工艺和不同粉体物料的需求。
5. 粉体设备的优化设计粉体设备的优化设计主要针对提高生产效率和降低生产成本。
《粉体工程与设备》课程教学大纲
一、基本信息
课程编号：01A32203 课程名称：粉体工程与设备
英文名称： Powder Engineering and Equipments 课程类型: □通识必修课 □通识核心课 □通识选修课 □学科基础课
■专业基础课 □专业必修课 □专业选修课 □实践环节
总学时：72
讲课学时：72
实验学时：0
学 分：4
适用对象：材料科学与工程专业本科生
先修课程：材料力学、机械设计基础、热工基础、流体力学、无机非金属材料科学基础、无机非金属
材料工艺学等理论课程和技术课程
课程负责人：姜奉华
二、课程的性质与作用
《粉体工程与设备》是材料科学与工程专业的一门专业基础课，其任务是粉体基本性质和粉体制备和 处理单元操作的基本理论及相关机械设备的构造、工作原理、设备选型计算方法。使学生对粉体材料生产 中的机械设备类型、构造、工作原理、工作参数及性能、用途有全面、系统和深入的理解，熟悉和掌握粉 体制备和处理的基本理论、各单元操作的特点及关键，熟悉相关机械设备的构造、工作原理及性能，能正 确进行设备选型，并为开发粉体工程新设备奠定基础。
难点：液桥作用力的分析
[授 课 方 法] 以课堂教学为主，课外学生自学为辅
[授 课 内 容]
第一节 粉体层的液体
第二节 粉体表面的湿润性
第三节 液体架桥
第四节 液体在粉体层毛细管中的上升高度
第五节 粉体润湿的应用
第五章 粉体的流变学
建议学时：6
[教学目的与要求] 掌握用直剪试验方法求粉体的内摩擦角及库仑粉体破坏包络线方程的意义；熟悉
二、不同尺寸球形颗粒的填充
三、实际颗粒的堆积
四、不同尺寸颗粒的最紧密堆积
粉体工程与设备(基础篇)知到章节答案智慧树2023年济南大学
粉体工程与设备（基础篇）知到章节测试答案智慧树2023年最新济南大学绪论单元测试1.本课程的主要内容有：参考答案:粉体的表征;粉体的堆积与填充;粉体的润湿与颗粒流体力学;粉体的基本形态第一章测试1.原级颗粒是（）形成的粉体颗粒。
参考答案:最先2.PM2.5是指环境空气中颗粒物的当量粒径小于2.5（）的颗粒物。
参考答案:微米3.下列哪一种不是粉体粒径大小的表示方法（）。
参考答案:表面积“m2”4.球形颗粒的扁平度为（）。
参考答案:15.球形颗粒的表面积形状因数为（）。
参考答案:π6.粉体物料的样品中，粒径的累积分布为50%的粒径是（）。
参考答案:中位粒径7.若一粉体符合R—R粒度分布，在R—R图上粒度分布直线越陡峭，则该粉体的（）。
参考答案:粒度分布越均匀8.标准偏差σ表示粒度频率分布的离散程度，其值越小，说明分布越（）。
参考答案:集中9.在等径球体规则填充模型中，（）填充模型空隙率最大。
参考答案:立方体填充10.粉体随机填充时，紧挨着固体表面的颗粒形成一层与表面形状相同的料层称为（）。
参考答案:壁效应第二章测试1.粉体表面的润湿角θ在90°＜θ≤180°为浸渍润湿。
参考答案:错2.形成液桥的临界湿度为65%。
参考答案:对3.颗粒在流体中沉降受到的力为重力、浮力和阻力，其中沉降速度越大阻力越大。
参考答案:对4.颗粒在流体中沉降受到的阻力与流体的雷诺数有关。
参考答案:对5.湍流区的阻力系数是雷诺数的函数，随着雷诺数变化，不是常数。
参考答案:错6.根据颗粒雷诺数的大小，球形颗粒沉降情形下大致可分为层流区、过渡区和湍流区。
参考答案:对7.在重力场中的沉降可以将细颗粒甚至胶体从流体中分离出来。
参考答案:错8.若单位时间的流量为Q，流体粘度为μ，颗粒层迎流断面面积为A，层厚为L，压力损失为ΔP，得到平均流速与ΔP成正比。
参考答案:对9.颗粒在离心场中流体内的沉降速度不大于其在重力场中的沉降速度。
粉体工程与设备期末复习题
粉体工程与设备思考题第一章概述1、什么是粉体粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的一个集合体。
2、粉体颗粒的种类有哪些它们有哪些不同点分为原级颗粒、聚集体颗粒、凝聚体颗粒、絮凝体颗粒原级颗粒：第一次以固体存在的颗粒，又称一次颗粒或基本颗粒。
从宏观角度看，它是构成粉体的最小单元。
粉体物料的许多性能与原级颗粒的分散状态有关，它的单独存在的颗粒大小和形状有关。
能够真正的反应出粉体物料的固有特性。
聚集体颗粒：由许多原级颗粒靠着某种化学力以及其表面相连而堆积起来的。
又称为二级颗粒。
聚集体颗粒的表面积小于构成它的原级颗粒的表面积的总和。
主要再粉体物料的加工和制造中形成。
凝聚体颗粒：在聚集体颗粒之后形成，又称为三次颗粒。
它是原级颗粒或聚集体颗粒或者两者的混合物。
各颗粒之间以棱和角结合，所以其表面与各个组成颗粒的表面大体相等。
比聚集体颗粒大得多。
也是在物料的加工和制造处理过程中产生的。
原级颗粒或聚集体的粒径越小，单位表面的表面力越大，越易于凝聚。
絮凝体颗粒：在固液分散体系中，由于颗粒间的各种物理力，迫使颗粒松散地结合在一起，所形成的的粒子群。
很容易被微弱的剪切力所解絮。
在表面活性剂作用下自行分解。
颗粒结合的比较：絮凝体＜凝聚体＜聚集体＜原级颗粒3、颗粒的团聚根据其作用机理可分为几种状态分为三种状态：凝聚体（以面相接的原级粒子）、聚集体（以点、角相接的原级粒子团或小颗粒在大颗粒上的附着）、絮凝体4、在空气中颗粒团聚的主要原因是什么什么作用力起主要作用主要原因为颗粒间作用力和空气的湿度。
范德华力、静电力、液桥力。
在空气中颗粒团聚主要是液桥力造成的。
而在非常干燥的条件下则是由范德华力引起的。
空气相对湿度超过65％，主要以液桥力为主。
第二章粉体粒度分析及测量1、单颗粒的粒径度量主要有哪几种各自的物理意义什么三轴径：颗粒的外接长方体的长l、宽b、高h的某种意义的平均值当量径：颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径定向径：在显微镜下按一定方向测得的颗粒投影轮廓的长度称为定向径。
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。
《粉体工程与设备》课程指南
《粉体工程与设备》课程指南粉体工程与设备课程编码：01422010英文名称：Powder Engineering and Equipment课程类别：专业必修课先修课程：机械零件设计、流体力学与设备开课学期：6开课单位：材料科学与工程学院计划学时：70学 分：4授课教师：陶珍东、姜奉华、王介强、张学旭、孙杰景、徐红燕等 课程简介：粉体的制备与处理在现代材料科学与工程中占有极其重要的地位，在各种新材料的研究和开发过程中，高性能粉体的制备甚至成为关键环节。
随着现代科学的飞速发展，粉体工程的跨学科性及学科边缘性和综合性特点日益突出。
本课程是针对材料科学与工程专业科生开设的课程。
本课程的主要任务：系统介绍粉体的几何、填充、流变、力学等基本性质、破碎与粉磨、分级与分离、混合、输送与计量等粉体制备和处理中各种单元操作的基本理论以及相关机械设备的构造、工作原理、设备工艺选型计算方法等，并及时介绍粉体工程领域中技术和机械设备研究开发的最新理论成果及发展动态。
同时配合粉体工程综合实验，使学生了解并学会粉体工程科学研究的思路和方法。
本课程的目的：通过课程学习，使学生从粉体的基本性质出发，熟悉和掌握粉体制备和处理的基本理论、各单元操作的特点及关键，熟悉各单元操作的各种机械设备的构造、工作原理及性能，能正确进行工艺设备选型，并为开发新的粉体工程设备奠定基础。
教材资料：（一）教材陶珍东，郑少华，《粉体工程与设备》，化学工业出版社，2010年。
(二) 主要参考资料1、盖国胜等，《超细粉碎分级技术》，中国轻工业出版社，2000年。
2、郑水林，《超细粉碎原理、工艺设备及应用》，中国建材工业出版社，1993年。
3、卢寿慈，《粉体加工技术》，中国轻工业出版社1999年。
4、李凤生等，《超细粉体加工技术》，国防工业出版社，2000年。
教师简介：陶珍东，男，博士，教授，硕士生导师。
研究领域：粉体科学与工程、材料加工工程。
姜奉华，男，博士，副教授；研究领域：姜奉华，男，工学博士，济南大学副教授；研究领域：主要从事硅酸盐材料、固体废弃物综合利用、纳米材料等。
粉体工程及设备(2)
教学内容 （１）干压成型设备 （２）等静压压制成型 （３）半干压成型设备 重点和难点 重点：陶瓷成型方法、机械设备和原理 难点：成型方法与应力分布的关系
三、几点说明
１、制定本大纲的依据 依据材料科学与工程专业的 ２０１０ 培养方案的要求而编写的。 ２、本课程与前后课程的联系 本课程的教学在学生修完机械设计基础、材料工程基础、物理化学、材 料科学基础、认识实习等课程以后进行。本课程的后继课程：设计概论和毕 业论文（设计） ３、考核方式 考核方式：笔试，闭卷；Ａ、Ｂ、Ｃ卷或试卷库，考试时数２h。 成绩评定：平时 ３０％、期末 ７０％。 ４、教材及主要参考书目 ［１］张长森主编，粉体技术及设备，上海：华东理工大学出版社，２００７。 ［２］谢洪勇编著，粉体力学与工程，北京：化学工业出版社，２００３。 ［３］卢寿慈主编，粉体技术手册，北京：化学工业出版社，２００４。 ［４］陶珍东、郑少华主编，粉体工程与设备，北京：化学工业出版社，２００３。 ［５］郑水林，粉体表面改性，北京：中国建筑工业出版，２００３。
概述、构造、工作原理及应用，选型计算 （２）斗式提升机 构造、工作原理及应用，选型计算 （３）气力输送机 构造、工作原理及应用 重点和难点 重点：构造，选型计算 难点：选型计算 ６ 加料机械 教学目的 学生通过本章的学习，掌握加料机械的工作原理、结构、性能及应用 教学内容 （１）加料机的构造， （２）电磁加料机的工作原理、构造及应用 （３）螺旋加料机的构造、性能及应用 （４）电磁振动加料机，回转加料机，其它加料机 重点和难点 重点：常见加料机的工作原理、构造及应用 ７ 收尘设备 教学目的 学生通过本章的学习，掌握收尘效率的计算和收尘设备的评价指标，掌 握常用收尘设备的工作原理、构造、性能与应用，能够进行选型和设计计算 教学内容 （１）概述 收尘的意义，收尘效率，收尘器分类，收尘设备的评价指标 （２）旋风收尘器 基本旋风收尘器的种类结构，旋风收尘器的流场与收尘过程，旋风收尘 器的捕集分离原理，旋风收尘器的压力损失，几种常用的旋风收尘器，影响 旋风收尘器工作性能的因素，选型计算。 （３）袋式收尘器 袋式收尘器的工作原理、构造与类型，主要参数确定，电收尘器性能与 应用，） （４）其它种类的收尘器 水收尘器，超声波收尘器，收尘器的组合 （５）收尘系统及设计计算 收尘系统选择，吸尘罩及风管设计 重点和难点 重点：收尘效率、收尘设备的评价指标、收尘的选型计算，
粉体工程与设备-第二章
随机倾倒填充：相当于卸料或装袋，平 均空隙率0.375~0.391；
随机疏填充：缓慢填充，平均空隙率 0.4~0.41；
随机极疏填充：极缓慢填充，类似于流 化床物料缓慢速度降为0，平均空隙率 0.46~0.47；
2.1.3 非均一球形颗粒的填充
球序 球体半径
1次球E 2次球J 3次球K 4次球L 5次球M 最后填充
球
R1 0.414 R1 0.225 R1 0.177 R1 0.116 R1
极小
球数
1 2 8 8 极多
空隙率 0.260 0.207 0.190 0.158 0.149 0.039
2. Hudson堆积
定义：当一种以上的等尺寸球被填充到最 紧密六方排列的空隙中时，空隙率随较小 球与最初大球的的尺寸比值变化，空隙率 随着四方空隙中较小球的数目增加而减小。 但实际上，因为在三角孔隙中，球的数目 不连续，当三角空隙中球的尺寸比为0.1716 时，最小空隙率为0.113，这样的排列叫做 Hudson堆积。
粉体工程学
第二章：粉体的聚集特性
2.1 颗粒层的填充性能
粉体填充指标
– 密度、填充率、空隙率、孔隙率和配位数等。
理想粉体颗粒填充与堆积规则
– 均一球体颗粒的规则填充 – 均一球体颗粒的实际填充 – 非均一球体颗粒的填充
实际颗粒堆积影响因素 不同尺寸颗粒的最紧密堆积
2.1.1 粉体填充指标
x为六方最密填充的比例数。
上述两种单元体的体积比为1比1/ 2 ，每 单位体积的粒子数比为1比 2 ，配位数分 别为6和12，则平均配位数为
k(n)
12
2 x 6(1 x) 2 x (1 x)
粉体工程与设备筛分效率概念
粉体工程与设备筛分效率概念
《粉体工程与设备》以颗粒学和粉体学的基本知识为基础，分别介绍了粉体的几何性质、粉体的堆积和填充、粉体的流变学性质及粉碎、分级、分离、混合、造粒、输送、贮存等相关的单元操作，并较详细地介绍了相应设备的构造、工作原理、性能和应用特点等。
筛分效率是筛子工作质量的一个指标，表示筛分作业进行的程度和筛分产品的质量。
筛分效率通常用筛分时所得到的筛下产物的质量与原物料中所含小于筛孔尺寸的粒级的质量之比并用百分数来表示。
理想的筛分效率是比筛孔小的颗粒都能透过筛孔，进人筛下，成为筛下物；而大于筛孔的颗粒则都留在筛上，成为筛上物。
实际的筛分效率不可能达到理想状态，总有一部分筛下物仍然留在筛上，形成不完全筛分。
所以，筛分效率是反映筛分的完全程度，即筛分的质量程度。
粉体工程与设备
粉体工程与设备
第2章 颚式破碎机
§2—1 工作原理及类型
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
§2—2 构造
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
§2—3 性能特点及应用
优点：构造简单，管理和修理方便，工作安
粉体工程与设备
n 粗碎圆锥破碎机的缺点是结构复杂，价格 较高，检修比较困难，修理费用较高；机 身较高，使厂房、基础构筑物的费用增加。
n 因此，粗碎圆锥破碎机适宜在生产能力较 大的工厂及采掘场中使用。通常用一台颚 式破碎机能满足产量要求，则选用颚式破 碎机，除非在需要两台颚式破碎机时，才 选用旋回破碎机。
反击式破碎机
反击式破碎机是在锤式破碎机基础上发 展起来的。其主要的工作部件为带有板锤2 的高速旋转的转子1(图6.7)。喂入机内料抉， 在转子回转范围(即锤击区)内受到板锤冲击， 并被高速抛向反击板3，再次受到冲击，然 后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过 程。在往返途中，物料间还有互相碰击降用。 由子物料受到板捶的打击，与反击板的冲击 以及物料相互之间的碰击，物料不断产生裂 缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于反击板 与板锤之间的缝隙时，就被卸出。
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
粉体工程与设备
性能及应用
n 优点：生产能力高，粉碎度大，电耗低， 机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少， 管理方便。
n 缺点：粉碎坚硬物料时，锤子和蓖条磨损 大，小号较多的金属和检修时间，需要均 勺喂料，粉碎粘湿物料时会减产，甚至由 于堵塞而停机。为了避免堵塞，被破碎物 料的含水率不应超过10~15％(特殊用途的 锤式破碎例外)。
粉体工程及设备(1)
种特征参数的计算方法，了解常用的几种均化措施及设备。 教学内容 １１．１ 概述 混合机理、混合的随机性 １１．２ 影响混合的因素 固体粒子性质、混合工艺和混合机性能和混合方式对混合的影
二、课程教学内容及基本要求
绪论 本课程的范围、性质及学科的发展，主要学习内容、要求、学习方法和教学手段。 １ 颗粒物性 教学目的和要求：使学生了解粒径、粒度、粒度分布、颗粒形状等基本概念。理解颗 粒形状、粒度分布的表示方法和表达形式，掌握 ＲＲＢ 粒度分布函数。使学生理解粉体的表 面现象、表面能和颗粒的凝聚， 教学内容： １．１ 颗粒粒径和粒度分布 单一颗粒的粒径、颗粒群平均粒径及平均粒径的计算；粒度 分布的表示方式、粒度分布的表达形式、常用粒度分布方程。 １．２ 颗粒形状 颗粒形状、形状指数和形状系数。 １．３ 颗粒的表面现象 表面能 表面现象、表面能与表面活性 １．４ 颗粒间的作用力 颗粒间的范德华力、颗粒间的静电力、颗粒间的毛细力。 １．５ 颗粒的团聚与分散 颗粒的团聚状态、颗粒在空气中的团聚与分散、颗粒在液体中 的团聚与分散。 重点：①粒度分布规律和 ＲＲＢ 粒度分布函数，②颗粒间的作用力，③平均粒径的计算， ④颗粒在空气中的团聚与分散，⑤颗粒表面活性。 难点：①ＲＲＢ 粒度分布函数，②平均粒径的计算方法，③颗粒间的毛细力。 ２ 粉体物性 教学目的和要求：使学生了解颗粒的堆积和填充情况，粉体堆积的宏观结构参数，掌 握粉体的摩擦特性、摩擦角、休止角等概念及流动特性。 教学内容
２．１ 粉体堆积参数 容积密度、空隙率、填充率和配位数。 ２．２ 球形颗粒的堆积 等径球形颗粒群的规则堆积和实际堆积、不同粒径球形颗粒群的 密实堆积、实际颗粒的堆积；影响颗粒堆积的因素。 ２．３ 粉体的磨擦性 休止角、库仑定律、内磨擦角与有效内磨擦角、壁磨擦角和滑动磨 擦角。 ２．４ 粉体流动性 开放屈服强度、Ｊｅｎｉｋｅ 流动函数 重点：①等径球形颗粒的排列，②非球形颗粒的随机填充，③库仑定律、内磨擦角与 有效内磨擦角。 难点：①库仑定律、内磨擦角；②不同粒径球形颗粒群的密实堆积 ３ 颗粒流体力学 教学目的和要求：了解颗粒在流体中的运动规律，掌握颗粒在静止流体内的沉降，理 解颗粒在运动流体中的运动。 教学内容 ３．１ 颗粒在流体内相对运动时的阻力 阻力系数 ３．２ 颗粒在静止流体内的沉降 干扰沉降、干扰沉降和等降颗粒 ３．３ 颗粒在流动着的流体内运动 颗粒在垂直流动着的流体、水平流动着的流体和旋转 流动着的流体中的运动。 重点：①颗粒在在静止流体内的沉降；②颗粒在垂直、水平和旋转三种不同流动状态 的流体中的运动。 难点：颗粒在流体流动状态下的运动。 ４ 粉体的机械力化学效应 教学目的和要求：了解机械力化学概念、机械力化学原理，理解机械力化学效应。 教学内容 ４．１ 概述 机械力化学的概念、物质受机械力作用 ４．２ 机械力化学原理 晶粒细化、局部高温、高压引起化学反应 ４．３ 机械力化学效应与结晶构造的变化和机械力化学反应 ４．４ 机械力化学效应与其它物理化学性质的变化 颗粒粒径和比表面积的变化、密度变 化、表面自由能等。 ４．５ 机械力化学效应在材料科学中的应用 重点：①机械力化学的概念，②机械力化学效应。 难点：机械力化学效应。 ５ 粉尘爆炸 教学目的和要求：了解粉体爆炸的机理，掌握粉尘爆炸的必要条件。 教学内容 ５．１ 燃烧和爆炸 燃点和相对可燃性、粉尘爆炸的特点。 ５．２ 粉尘爆炸要素分析 粉尘爆炸的必要条件、粉尘爆炸的特性。 ５．３ 粉尘爆炸的预防和防护。 重点：①粉尘爆炸的必要条件、粉尘爆炸的特性，②粉尘爆炸的预防和处理。 难点：粉尘爆炸的特性。 ６ 粉体的机械制备 教学目的和要求：学生通过本章的学习掌握经典的粉碎理论及有关概念，理解常用破 碎机械和粉磨机械的工作原理、构造、性能及应用。 教学内容 ６．１ 基本概念 粉碎与粉碎比、粉碎级数和粉碎流程、强度、硬度和易碎性，粉碎极限。
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。
粉体工程与设备复习题
粉体工程习题一．选择题（以下各小题均有4或３个备选答案，请圈出唯一正确的答案）1．RRB粒度分布方程中的n是。
A、功指数B、旋涡指数C、均匀性指数D、时间指数2．粒度分析中常采用RR坐标来绘制粒度分布曲线。
该坐标的横坐标为颗粒尺寸，它是以来分度的。
A、算术坐标B、单对数坐标C、重对数坐标D、粒度倒数的重对数坐标3．粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB公式表示R=100exp[-(x/x)n]其中X为：。
A.均匀系数B.特征粒径C.平均粒径4．硅酸盐工厂常用的200目孔筛是指在上有200个筛孔。
A、一厘料长度B、一平方厘料面积C、一英寸长度D、一平方英寸面积5．某一粉体的粒度分布符合正态分布、利用正态概率纸绘其正态曲线，标准偏差σ= 。
A、D50B、D84。
1—D50C、D84。
1—D15。
9A、终抗剪强度B、最大抗剪强度C、初抗剪强度7．破碎机常用粉碎比指标中有平均粉碎比i m和公称粉碎比i n两种,二者之间的关系为。
A、i m＞i nB、i m=i nC、i m＜i nD、i m≈i n8．颚式破碎机的主轴转速提高一倍时，其生产能力和钳角分别。
粉碎理论中，雷廷智学说即表面积理论可用以下的数学表达式表示。
A. A=K(1/d-1/D)B. A=K(lg1/d-lg1/D)C. A=K(d-1/2-D-1/2)11．颚式破碎机的钳角一般取。
A.18°～22°B.15°～18°C.22°～25°12．颚式破碎机动颚与定颚间的夹角称为钳角，减小钳角可使破碎机的。
A．生产能力降低，破碎比增加B．生产能力增加，破碎比增加C．生产能力增加，破碎比减小13．衬板的类型很多，根据衬板的作用，阶梯衬板用于较为适用。
A. 粗磨仓B. 细磨仓C. 粗、细磨仓．14．部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫做。
A、特征粒径B、中位径C、切割粒径D、临界粒径15．在摩尔圆与粉体层的对应关系中，一般情况下，X-Y坐标中的θ，相当于摩尔圆中。
粉体工程及设备_盐城工学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
粉体工程及设备_盐城工学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在空气中，颗粒的团聚主要是造成的。
答案:液桥力2.保证颗粒在液体中的良好分散，主要是通过加入适量的分散剂来实现的，分散剂的加入强化了颗粒间的作用。
答案:互相排斥3.某粉状物料的真密度为2000kg/m³，当该粉料以空隙率0.4状态堆积时，容积密度为 kg/m³。
答案:12004.等径球以面心立方堆积时，空隙率为。
答案:25.94%5.破碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽度之比称为。
答案:公称粉碎比6.静压润滑摩擦产生的启动转矩比一般动压润滑时低左右。
答案:40%7.在磨机功率小于2500kW时可选择。
答案:两种传动形式均可8.研磨介质即脱离圆弧轨迹开始作按抛物线轨迹运动时，研磨体在脱离点应具备的条件为。
答案:法向正压力为09.大直径磨机的实际工作转速较理论适宜转速，小直径磨机的实际工作转速较理论适宜转速。
答案:略低、略高10.辊磨机允许的最大喂料粒度为磨辊直径的。
答案:1/20～1/1511.辊压机辊面线速度一般为 m/s。
答案:0.5～212.有时也将部分分级效率为的粒径称为切割粒径。
答案:50%13.当分级效率、分级粒径相同时，分级精度，即部分分级效率曲线越，分级效果越好。
答案:越小、越陡峭14.由于双轴惯性振动筛振动器产生的振动力为直线惯性力，当其与筛面以的角度安装时，筛框就依照这个方向作定向振动，筛面上的物料便跳跃前进，实现筛分和运送。
答案:35～55°15.一般旋风式选粉机的转速n和直径D的乘积一般为 m·r/min。
答案:300～55016.夹钢丝芯橡胶输送带的使用寿命长，是普通胶带使用寿命的倍。
答案:2～317.用改向者一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒；用改向者一般用作垂直拉紧装置上方的改向轮；用小于改向者一般用作增面轮。
答案:180°、90°、45°18.斗式提升机规格用料斗的表示。
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一、名词解释1、中位粒径D50：所谓中位粒径，是指在粉体物料的样品中，把样品的个数（或质量）分成相等两部分的颗粒粒径。
2、壁效应：在随机填充时，因为在接近固体表面的地方会使随机填充中存在局部有序，这样，紧挨着固体表面的颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层，这种现象称为壁效应。
3、摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为摩擦角。
4、粉碎机械力化学：固体物质在各种形式的机械力作用下所诱发的化学变化和物理化学变化称为机械力化学效应。
与热、电、光、磁化学等化学分支一样，研究粉碎过程中伴随的机械力化学效应的学科称为粉碎机械力化学。
5、相对可燃性：在可燃性粉体中加入惰性的非可燃性粉体均匀分散成粉尘云后，用标准点火源点火，使火焰停止传播所需要的惰性粉体的最小加入量（%）即为粉体的相对可燃性。
6、粉碎平衡：粉碎过程中颗粒微细化过程与微细颗粒的团聚过程的平衡称为粉碎平衡。
7、屈服轨迹：一组粉体样品在同样的垂直应力条件下密实，然后在不同的垂直应力下，对每一个粉体样品进行剪切破坏试验，在这种特殊的密实状态中，得到的粉体的破坏包络线，称为该粉体的屈服轨迹。
8、整体流：发生在带有相当陡峭而光滑的料斗筒仓内，物料从出口的全面积上卸出的流动（为了出现整体流，出口必须全部有效）称为整体流。
二、简答题1、表征粒度分布的特征参数是什么？粉体的填充指标有那些？答：（1）中位粒径、最频粒径、标准偏差（2）容积密度、填充率、空隙率2、等径球体随机填充的类型有哪些？答：随机密填充、随机倾倒填充、随机疏填充、随机极疏填充3、写出几种实际颗粒的堆积规律。
答：（1）当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松装密度随着容器直径的减小和颗粒层高度的增加而减小。
对于粗颗粒，较高的填充速度导致松装密度较小，但是对于像面粉那样的有黏聚力的细粉末，减慢供料速度可得到松散的堆积。
（2）一般来说，空隙率随着球形度的降低而增加。
（3）颗粒越小，由于颗粒间的黏聚作用，使空隙率越高。
4、粉体层中的液体有几种？各有什么特点？答：（1）黏附液：黏附在颗粒的表面上（2）楔形液：滞留在颗粒表面的凹穴中或沟槽内（3）毛细管上升液：保留在颗粒之间的间隙中（4）浸没液：使颗粒浸没的液体5、粉体润湿的应用有什么典型实例？请写出两例。
（P34）答：粉体的润湿性对复合材料界面结合强度具有重要的影响，通常通过以下措施来改善粉体的润湿性。
（1）表面涂覆或包覆1）用硬质酸钠改性MgO粉体，在吸附层中硬脂酸根离子的亲水基朝向水相，接触角减小，使粉体对水的润湿性增强2）通过在SiC表面化学镀Ni能大大提高复合材料性能3）用Ni改性Al基复合材料，Ni与Al发生反应生成金属间化合物NiAl3、Ni2Al3等，从而获得较好的润湿效果4）Ag在Al基复合材料上形成的涂层与Al有优良的润湿性且无脆性相生成（2）热处理1）通过热处理可以将吸附在陶瓷表面的氧排除，以免金属氧化而在界面处形成氧化物阻止金属与陶瓷元素的相互扩散，阻碍界面反应的进行，从而降低金属对陶瓷的润湿性。
2）对陶瓷颗粒进行预热处理，可以减少或消除颗粒表面吸附的杂质和气体，提高其与液态金属的润湿性。
6、粉体摩擦角具体包括哪些类型的角度？答：粉体的内摩擦角、安息角、壁面摩擦角和滑动摩擦角、运动角。
7、试述压力饱和现象，并写出Jassen公式。
（P41）答：公式：8、流动与不流动的判据是什么？防止粉体偏析的方法是什么？答：Jenike的流动与不流动盘踞提供了一种极为有用的方法来预测颗粒在料仓中的重力流动或不流动。
这个判据指出，如果颗粒在流动通道内形成的屈服强度不足以支撑住流动的堵塞料（这种堵塞料以料拱或穿孔的形式出现），那么在流动通道内将产生重力流动。
防止偏析的方法：（1）在加料时，采取某些能使输入物料重新分布和能改变内部流动模式的方法。
（3）在卸料时，通过改变流动模式以减少偏析的装置，从本质上讲，其设计是尽可能地模仿整体流。
9、颗粒在流体中运动时受到的力有哪些？答：颗粒运动时的阻力、重力和浮力、离心力、压力梯度力10、粉尘爆炸的特点是什么？机理以及条件是什么？答：特点：（1）发生频率高，破坏性强（2）粉尘爆炸的感应期长（3）易造成“二次爆炸”（4）爆炸产物容易是不完全燃烧产物（5）爆炸会产生两种有毒气体机理：粉尘爆炸是助燃性气体与可燃物均匀混合后进行的反应：（1）热能作用于粉尘粒子表面，使其温度上升。
（2）尘粒表面的分子由于热分解或干馏作用，变为气体分布在粒子周围。
（3）气体与空气混合生成爆炸性混合气体，进而发火产生火焰。
（4）火焰产生热能，加速粉尘分解，循环往复放出气相的可燃性物质与空气混合，进一步发火传播。
条件：(1)扩散粉尘的浓度必须高于最稀可燃极限浓度、(2)装在容器内的可燃粉料必须扩散在空气中，(3)引燃源必须具有足够的使燃烧波引燃的释能密度和总能量，而该燃烧波的传播能引起爆炸。
综上所述，粉尘爆炸的发生需要具备四个必要条件：一定能量的点火源、一定浓度的悬浮粉尘云、足够的空气（氧气量）、相对密闭的空间。
11、粉体输送设备有哪些种类？胶带输送机主要有哪些构件？答：种类：胶带输送机、螺旋输送机、斗式提升机、链板输送机胶带输送机的主要构件有：输送带、托辊、驱动装置、改向装置、拉紧装置、装料及卸料装置、清理装置、制动装置。
三、论述题1、CaCo3超微粉体和橡胶超精细粉体的生产工艺有何异同点？2、漏斗流和整体流的区别是什么？整体流设计料仓的要点是什么？区别：漏斗流料仓内粉体层的流动区呈漏斗形，使料流顺序紊乱，甚至粉体直流不动，造成先加入的物料后流出的结果。
这种流动型称为漏斗流。
这种流动发生在平底的料仓或斜度小而粗糙的料斗简仓内。
整体流料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流动，这种流动型称为整体流。
这种流动常发生在带有相当陡峭而光滑的料斗内。
整体流与漏斗流相比，整体流料仓具有很多优点：（1）避免了粉料的不稳定流动、沟流和溢流、（2）消除了筒仓内的不流动区、（3）形成了先进先出的流动，最大限度地减少了存储期间的结块问题、变质问题或偏析问题、（4）颗粒的偏析被大大的减少或杜绝、（5）颗粒的密度在卸料时是常数，料位差对它根本无影响、（6）因为流量得到很好的控制，因此任意水平横截面的压力将可以预测，并且相对均匀，物料的密实程度和透气性能将是均匀的，流动的边界将可预测，因此可以很有把握地用静态流动条件进行分析。
漏斗流料仓存在以下缺点：（1）出料口的流速可能不稳定（2）料拱或穿孔崩坍时，细粉料可能被充气，而无法控制地倾泻出来（3）密实应力下，不流动区留下的颗粒料可以变质或结块（4）沿料仓壁的长度安装的料位指示器置于不流动区的物料下面，因此不能准确指示料仓下部的位置。
设计要点：尽量使漏斗的半顶角小、料斗用材料的壁摩擦系数越小越好、料斗壁的表面光滑可以适当增大料斗半顶角，从而降低整个料斗的高度。
3、粉体接拱产生的原因是什么？接拱和防拱的措施。
结拱原因：1、粉体内摩擦力与内聚力使之产生剪应力并形成一定的整体强度，阻碍颗粒位移，使流动性变差；2、粉体的外摩擦力与筒仓内壁间的摩擦力。
该摩擦力与筒仓内壁粗糙度、锥形部分倾角的大小有关，粗糙度越大，倾角越小，则外摩擦力就越大，越易结拱。
3、外界空气湿度、温度的作用使粉体的内聚力增大、流动性变差、固结性增强，导致结拱、4、筒仓卸料口的水力半径减小，是筒仓内粉体的芯流截面变小，则易产生拱塞。
措施：1、正确设计料仓的几何结构；2、提高料仓内壁的平滑度；3、气动破拱；4、振动破拱；5、机械破拱4、粉碎机械力化学的应用有哪些？举5例。
答：1、机械力化学改性（1）机械力化学表面改性（2）粒-粒包覆改性（3）机械力化学接枝改性2、机械力化学法制备纳米金属、非晶态金属及合金（1）MA法合成弥散强化合金（2）MA法制备亚稳态材料（3）MA法制备纳米晶材料（4）MA法制备金属间化合物3、机械力化学法制备新型材料（1）制备纳米陶瓷（2）制备功能材料（3）制备纳米复合材料（4）制备储氢材料4、机械力化学在水泥、混凝土生产中的应用（1）掺加助磨剂提高水泥的细度（2）熟料况物及混合材料的活化（3）合成硅酸盐矿物（4）废弃混凝土的机械力化学活化再利用5、固定床和流化床的区别是什么？区别：固定床特点：当流体速度很小时，粉体层静止不动，流体从彼此相互接触的颗粒间的空隙通过。
流化床特点：粉体层膨胀，空隙率增大，压力降沿凹形曲线变化，在一段区间内，虽然气体流速不断增大，但压力降变化较小。
固定床：流体通过床层的压降随容器截面积空塔流速至足以支撑粉体层的全部质量时粉体的填充状态发生改变一部分颗粒运动而重新排列而在此之前床层基本不发生变化此时床层称固定床流化床：流速超过使流体通过床层的通过床层的压降足以支撑粉体层的质量流体在颗粒层中的压降与单位面积床层重力相等粉体层开始悬浮运动像液体质点在一定范围内作无规则运动这时气固系统有类似液体的性质进入流态化状态6、湿式除尘机理是什么？洗涤式除尘的类型有哪些？湿式除尘机理：水的三种形式：水滴、水膜、气泡洗涤式除尘类型：（1）喷淋塔（2）泡沫除尘器（3）冲击水浴除尘器（4）管式水膜除尘器（5）湍流塔（6）旋流板塔（7）文丘里除尘器（8）斜棒栅水膜收尘器四、作图题1、绘三轴压缩试验，粉体在受压破坏面作用图（P37图5-5、5-6）2、密实应力下的屈服轨迹（P47图5-29，5-30）3、可燃性粉体生产工艺流程图4、粉尘爆炸的机理图(P358图14-3)。