粉体工程作业答案

第一章 粉体基本性质1-1 粉体是 细小颗粒状物料 的集合体。

粉体物料是由无数颗粒构成的, 颗粒是粉体物料的最小单元。

1-2 工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体 。

1-3 颗粒的 大小、分布、结构、形态和表面形态等因素，是粉体其他性能的基础。

1-4 构成粉体颗粒的大小，一般在几个纳米到几十毫米区间。

1-5 如果构成粉体的所有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体。

大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体 。

粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒度和 粒度分布 。

1-6“目”是一个长度单位，代表在1平方英寸上的标准试验筛网上筛孔数量 。

1-7 粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。

粒度越小，颗粒越细 。

所谓粒径，即表示颗粒大小的 一因次尺寸 。

1-8以颗粒的长度l 、宽度b 、高度h 定义的粒度平均值称为 三轴平均径 ，适用于必须强调长形颗粒存在 的情况。

1-9 沿一定方向与颗粒投影轮廓两端相切的两平行线间的距离。

称为弗雷特直径 。

沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度称为马丁直径 。

1-10 与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径；与颗粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径；与颗粒投影面积相等的圆的直径称为 投影圆当量径 (亦 称heywood 径 。

1-11 若以Q 表示颗粒的平面或立体的参数，d 为粒径，则形状系数Φ定义为n d Q =Φ 若以S 表示颗粒的表面积，d 为粒径，则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs 定义为2d Ss =Φ ;对于球形颗粒，Φs=π；对于立方体颗粒，Φs= 6 。

若以V 表示颗粒的体积，d 为粒径，则颗粒的体积形状系数Φv 定义为Φv = 3d V 对于球形颗粒，Φv= 6π ；对于立方体颗粒，Φv= 1 。

1-12 比表面积形状系数定义为 表面积形状系数 与 体积形状系数 之比，用符号Φsv 表示：Φsv=V S ΦΦ , 对于球形颗粒和立方体颗粒，Φsv= 6 。

与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的实际表面积之比称为 Carman 形状系数 。

用符号Ψc 表示。

1-13容积密度ρB =(1-式中ρp—— 颗粒密度 ；ε—— 空隙率 。

1-14 ε指空隙体积占粉体填充体积的比率 -φ=1-(ρB/ρp) 式中 φ—— 填充率 1-15 Gaudin-Schuhmann(高登-舒兹曼)方程式中，U(Dp)为 累计筛下百分数(%) ，Dpmax 为 最大粒径 ，q 为 Fuller 指数 。

q=1/2时为 疏填充 ，q=1/3时 最密填充 。

1-16潮湿物料由于颗粒表面吸附水，颗粒间形成所谓液桥力，而导致粒间附着力的增大，形成团粒。

由于团粒尺寸较一次粒子大，同时，团粒内部保持松散的结构，致使整个物料 堆积率下降 。

1-17 一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而 增高，表面粗糙度越高的颗粒，空隙率 越大 ；粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率 越大 ，当粒度超过某一定值时，粒度大小对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。

1-18对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有 较小的松散密度的松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。

1-19.单颗粒粒径表示方法有球当量径和 圆当量径 。

写出下列三轴平均径的计算式：①三轴平均径 31h b ++ ， ②三轴调和平均径h b 11113++ ③三轴几何平均径 h b 21 。

1-20.统计平均的测定方法有费雷特径， 马丁直径 。

1-21.粒度分布的表示方式有 粒度的频率分布 和 粒度的累积分布；粒度分布的表达形式有粒度表格 粒度列表法 和 粒度图解法 。

1-22.描述和阐明颗粒形状及特征的参数有 形状系数 ，形状指数，球形度。

1-23.粒度分布是表示 粉体中不同粒度区间的颗粒含量 的情况，在直角坐标系中粒度分布曲线分为 频率分布曲线和 累积分布曲线。

1-24配位数k(n)指与 观察颗粒接触 的颗粒个数。

1-31 “目”是一个长度单位，目数越高长度越小。

（ 错 ）1-32 Carman 形状系数Ψc 值越大,意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是说颗粒形状越不规则。

( 错 )1-33 一般颗粒的Carman 形状系数( A )A ≤1;B ≥1;C ＝11-34 实用球形度Ψw= do/dpo,式中（ B ）A. do 为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo ——颗粒的表面面积。

B. do 为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo ——与颗粒投影面最小外接圆直径。

C. do 为与颗粒等体积的球的表面面积;；dpo ——颗粒的表面面积。

D. do 为与颗粒等体积的球的表面面积;；dpo ——与颗粒投影面最小外接圆直径。

1-35.RRB 粒度分布方程中的n 是 （ C ） 。

A 、功指数B 、旋涡指数C 、均匀性指数D 、时间指数1-36.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[-(Dp/De)n]其中De 为： （ B ） 。

A.均匀系数B.特征粒径C.平均粒径1-37. 粉磨产品的比表面积可用S=(36.8×104)/( Dp nρp)计算，式中n 表示 （ C ）A. 均匀性系数B. 特征粒径C. 比例系数1-38.部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫做 ( D ) 。

A 、特征粒径B 、中位径C 、切割粒径D 、临界粒径1-39.某粉状物料的真密度为2000Kg/m3，当该粉料以空隙率ε=0.4的状态堆积时，其容积密度ρV= （ B ） 公式ρB = V B (1-ε)ρP /V B 。

A 、800B 、1200C 、3333.3D 、50001-40.休止角是粉体自然堆积时的自由表面在静态状态下与水平面所形成的 ( C ) 。

A 、角度B 、最小角度C 、最大角度1-41简要分析影响颗粒床层空隙率的主要因素答：（1）壁效应。

当颗粒填充容器时，在容器壁附近形成特殊的排列结构，这就称为壁效应。

容器直径和球径之比超过50时，空隙率几乎成为常数，即37.5%。

（2）局部填充结构。

ρr=g(r)dr/4πr2dr=g(r)/4πr2（3）物料的含水量。

（4）颗粒形状。

一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而增高，在松散堆积时，有棱角的颗粒空隙率较大，与紧密堆积时正相反。

表面粗糙度越高的颗粒，空隙率越大。

（5）粒度大小。

对颗粒群而言，粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率越大。

当粒度超过某一定值时，粒度大小对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。

通常在细粒体系中，粒径大于或小于临界粒径的物料，对颗粒的行为都有举足轻重的作用。

（6）物料堆积的填充速度。

对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有较小的松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。

1-42简述内摩擦角的测定方法答：这三个圆称为极限破坏圆，这些圆的共切线称为该粉体的破坏包络线，。

这条破坏包络线与σ轴的夹角φi即为该粉体的内摩擦角。

内摩擦角是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1-43试分析物料经粉碎细化后，具有较高活性的机理答：（1）随着颗粒的减小，固体微粉的分散度增大，成为具有开放性空隙和结构的状态，比表面积△A增大，水化反应面积增加，同时，表面自由焓△G＝r△A（r为熟料颗粒表面自由能）增加，其活性提高。

（2）粉碎过程中，颗粒在机械力的作用，随着颗粒的减小，产生机械力化学效应。

主要表现在：第一，规整的晶面在颗粒体系总表面上所占的比例减小，键力不饱和的质点数增多，在棱边、尖角处不饱和程度高的质点数亦增多，从而大大提高了物料的活性。

第二，表面层发生晶格畸变，如熟料颗粒的细化，当粒度在9～20μm时，将从脆性破坏转变成塑性变形，塑性变形的实质是位错的增值和移动，颗粒在位错中贮存能量，增强了活性。

第三，通过反复的破碎，随着粒子的不断微细化，表面结构的有序程度则受到越来越强烈的扰乱，并不断向颗粒内部扩展，最终表面结构趋于无定形化，在粉磨至无定形化的过程中，内部贮存大量的能量，因而表面层位能更高，表面活性更强。

经机械粉碎后形成的微细颗粒表面的性质大大不同于粗颗粒，在持续的粉碎中，颗粒表面的活性点不断增多，处于亚稳高能活性状态。

它们在增强表面活性方面有着重要作用，粒度越小越突出。

1-44 简要分析影响粉粒体颗粒床层的凝聚力的因素及其影响方向答：(1)颗粒粒度：单颗粒粒度与凝聚力的关系如图3.5所示。

随着粒径的减小凝聚力增大。

(2)颗粒床层空隙率ε：随着ε的增大，凝聚力减小。

如图3.6所示。

由实验得知，对微细颗粒这种关系更明显。

(3)空气中湿含量：图3.7是在25℃，一个大气压下测定的单颗粒的凝聚力的实验数据。

在实验测定的粒度范围内，湿含量与凝聚力在一定范围内成正变关系。

即随着相对湿度的提高，凝聚力也随之增长。

(4)存放时间：通常存放在空气或其它气体中颗粒随着时间的延长，凝聚力有所增加，可能是由于颗粒吸收空气中水分的原因。

1-45简述预防粉尘爆炸的措施及机理答：粉尘爆炸必须具备三个条件：尘云、空气、着火源，若缺少了其中任一条件，就不能发生爆炸。

一：防止可爆炸粉尘云形成。

a控制粉尘浓度控制粉尘浓度非爆炸范围内，也就是使粉尘浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限。

b生产过程的惰化处理它是避免形成可爆煤粉气混合物的有效方法。

二：限制氧气量三、排除着火源第二章 颗粒流体力学2-1 颗粒两相流动系统中，颗粒是 分散 相。

2-2 颗粒两相流动系统中，系统中至少存在着一种 力场，由于固体颗粒与液体介质的运动惯性不同，因而颗粒与液体介质存在着运动速度的差异—— 相对速度 。

2-3 由于流场中压力和速度梯度的存在、颗粒形状不规则、颗粒之间及颗粒与器壁问的相碰撞等原因，会导致颗粒的 旋转 ，从而产生 升力 效应。

2-4 颗粒两相流动系统中系统中除了颗粒与流体的运动外，往往还存在着能量与质量 的传递以及同时进行着的化学反应过程；2-5 颗粒两相流动系统中颗粒的粒径范围为 10-5～10cm 2-6． 颗粒在静流体内自由沉降时，不仅受到 重力而且还受到浮力的作用 。

2-7． 颗粒在流体中相对运动时的流动状态：层流状态、过渡 状态和 湍流区 状态。

它们各自对应的Re p 范围分别是10-4 <Re p <1, 1 <Re p <500, 500< Re p <2x105 。

2-8 流体透过颗粒床层的两相流动的典型情况可分为 固定床、流化床和连续流态化 ，这种分类是依据过程中流体速度、颗粒 性质及状态、料层高度 和 空隙率来分类的。