颗粒物性粒径分布.ppt

第一章第一章 颗粒物性颗粒物性 粉体力学与工程粉体力学与工程 第一章第一章 颗粒物性颗粒物性 粉体力学与工程粉体力学与工程 筛分径：当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时，粗细筛孔的筛分径：当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时，粗细筛孔的孔径范围称为筛分径。孔径范围称为筛分径。例：粉末的粒径为例：粉末的粒径为45456060目表示该粉末可通过目表示该粉末可通过4545目粗筛网，而停目粗筛网，而停留在留在6060目筛网上。目筛网上。目数目数-表示标准筛的筛孔尺寸的大小。表示标准筛的筛孔尺寸的大小。在泰勒标准筛中，所谓网目就是在泰勒标准筛中，所谓网目就是2.54cm2.54cm（1 1英寸）长度中的筛孔英寸）长度中的筛孔数目，并简称为目。数目，并简称为目。例如，例如，200200目的筛子，是指这种筛子每目的筛子，是指这种筛子每2.54cm2.54cm长度的筛网长度的筛网有有200200个筛孔，其筛孔尺寸为个筛孔，其筛孔尺寸为0.075mm0.075mm（网目越少，筛孔尺（网目越少，筛孔尺寸越大）。细度为寸越大）。细度为200200目占目占70%70%，即表示小于，即表示小于0.0750.075毫米的毫米的颗粒含量占颗粒含量占70%70%。粒度与目的关系为：粒度与目的关系为：目数目数 粒度（粒度（m)=0.0143m)=0.0143 如：超微细为如：超微细为12501250目，其粒度为目，其粒度为.0143/1250=11.44m.0143/1250=11.44m 纳米定义是小于纳米定义是小于100nm100nm，则目数为：，则目数为：0.01430.0143（1001001010-9-9）=1.43=1.4310105 5(即即14.314.3万目万目)由于存在开孔率的问题，也就是因为编织网时用的丝的粗细由于存在开孔率的问题，也就是因为编织网时用的丝的粗细的不同，不同的国家的标准也不一样，目前存在美国标准、的不同，不同的国家的标准也不一样，目前存在美国标准、英国标准和日本标准三种，我国使用的是美国标准，也就是英国标准和日本标准三种，我国使用的是美国标准，也就是可用上面给出的公式计算。可用上面给出的公式计算。第一章第一章 颗粒物性颗粒物性 粉体力学与工程粉体力学与工程 库尔特计数器库尔特计数器 小孔管浸泡在电解液中。小孔管内外各有一电极，电流可通过孔管壁上的小孔管浸泡在电解液中。小孔管内外各有一电极，电流可通过孔管壁上的小圆孔从阳极流到阴极。小孔管内部处于低气压状态，因此管外的液体将源小圆孔从阳极流到阴极。小孔管内部处于低气压状态，因此管外的液体将源源不断地流到管内。测量时将颗粒分散在液体中，颗粒就跟着液体一起流动。源不断地流到管内。测量时将颗粒分散在液体中，颗粒就跟着液体一起流动。当其经过小孔时，两电极之间的电阻增大。当电源是恒流源时，两极之间会当其经过小孔时，两电极之间的电阻增大。当电源是恒流源时，两极之间会产生一个电压脉冲，其峰值正比于小孔电阻的增量，也正比于颗粒体积；在产生一个电压脉冲，其峰值正比于小孔电阻的增量，也正比于颗粒体积；在圆球假设下，可换算成粒径。仪器只要准确测出每一个电压脉冲的峰值，即圆球假设下，可换算成粒径。仪器只要准确测出每一个电压脉冲的峰值，即可得出各颗粒的大小，统计出粒度分布。可得出各颗粒的大小，统计出粒度分布。三维尺寸，三轴径（三维尺寸，三轴径（diameter of the three dimensions）最稳放置（重心最低）于每边与其相切的长方体中，长最稳放置（重心最低）于每边与其相切的长方体中，长方体的三边（长方体的三边（长l，宽，宽b，高，高h）称为颗粒的三轴径。）称为颗粒的三轴径。三轴径可用来表征不规则形状的颗粒大小。三轴径可用来表征不规则形状的颗粒大小。由三轴径计算的各平均直径（由三轴径计算的各平均直径（dm）及物理意义见下表）及物理意义见下表 投影径：利用显微投影径：利用显微镜观察颗粒的投影，镜观察颗粒的投影，可测量颗粒的粒径。可测量颗粒的粒径。颗粒不规则，颗粒不规则，Martin径和径和Feret径与径与颗粒取向有关，众多颗粒统计平均，颗粒取向有关，众多颗粒统计平均，则取向偏差可抵消，则取向偏差可抵消，反映真实大反映真实大小。小。同一种颗粒，采用不同测量方法得同一种颗粒，采用不同测量方法得到的粒径值不尽相同。选用的粒径测到的粒径值不尽相同。选用的粒径测定方法取决于希望控制的工艺过程，定方法取决于希望控制的工艺过程，例如：例如：颜料投影面积重要，选投影径；颜料投影面积重要，选投影径；药剂表面积重要，选表面积直径药剂表面积重要，选表面积直径 粒径之间的关系粒径之间的关系 Martin径、径、Feret径和投影面积径和投影面积相当径相当径dH的关系见的关系见 右图，实验测右图，实验测量了量了254个粒径个粒径3877微米的颗粒。微米的颗粒。三者关系三者关系dF dH dM 粒径分布（粒径分布（particle diameter distribution）又称粒度分布，是指用简单的表格、绘图和函数形式表示颗又称粒度分布，是指用简单的表格、绘图和函数形式表示颗粒群粒径的分布状态。粒群粒径的分布状态。单分散体系（单分散体系（monodisperse）可用单一的粒径表示。）可用单一的粒径表示。实际粉体的颗粒大小不等，是多分散体系（实际粉体的颗粒大小不等，是多分散体系（polydisperse），），颗粒粒径大小服从统计学规律颗粒粒径大小服从统计学规律将粒径设为连续的随机变量。将粒径设为连续的随机变量。（1）表格表示法）表格表示法（2）作图表示法）作图表示法 直方图（组距直方图（组距-频率）频率）频率分布曲线（回归成光滑曲线）频率分布曲线（回归成光滑曲线）分布函数式微分函数分布函数式微分函数 频率分布：表示各个粒径相对应的颗粒百分含量（微分型）频率分布：表示各个粒径相对应的颗粒百分含量（微分型）频率与颗粒大小的关系频率与颗粒大小的关系百分含量的基准：颗粒个数，体积，质量，长度，面积百分含量的基准：颗粒个数，体积，质量，长度，面积 大于（或小于）某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量大于（或小于）某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系与该粒径的关系-累积分布函数式积分函数累积分布函数式积分函数（1）筛下累积方式）筛下累积方式（）(100%-0)R(dp)(Pdf)()()()(PPPPddddRddddD（1）中间尺寸）中间尺寸 又称中位粒径，指颗粒百分数达到又称中位粒径，指颗粒百分数达到50所对应的颗粒尺寸。累所对应的颗粒尺寸。累积分布图中很容易找到。积分布图中很容易找到。（2）最大频率尺寸）最大频率尺寸 又称最频粒径，指频率分布图中颗粒频率峰值所对应的颗粒尺又称最频粒径，指频率分布图中颗粒频率峰值所对应的颗粒尺寸，即在颗粒群中个数和质量出现概率最大的颗粒粒径。频率分寸，即在颗粒群中个数和质量出现概率最大的颗粒粒径。频率分布式的一阶导数为零可求最频粒径。布式的一阶导数为零可求最频粒径。（a）频率分布图）频率分布图 （b）累积分布图）累积分布图为表征颗粒尺寸的分布特征，定义颗粒尺寸分布宽度。为表征颗粒尺寸的分布特征，定义颗粒尺寸分布宽度。目前还没有评价颗粒尺寸分布特征的统一标准，表征的分目前还没有评价颗粒尺寸分布特征的统一标准，表征的分布特征见表。布特征见表。%50/ds尺寸分布宽度：a)角状角状SiC颗粒颗粒 c)球状球状Al2O3颗粒颗粒b)卵石状卵石状Al2O3颗粒颗粒 d)片状片状Al2O3颗粒颗粒a）树枝状；）树枝状；c）纤维状；）纤维状；b）d）针状）针状 氧化锌颗粒氧化锌颗粒举例：金刚石分形机按形状分选举例：金刚石分形机按形状分选倾角、振动频率和振幅，金刚石倾角、振动频率和振幅，金刚石颗粒摩擦系数颗粒摩擦系数摩擦系数大摩擦系数大 向上向上（如片状（如片状,树枝状等不规则颗粒）树枝状等不规则颗粒）摩擦系数小摩擦系数小 向下向下（如球形或卵石状颗粒）（如球形或卵石状颗粒）颗粒的三轴径、投影径颗粒的三轴径、投影径颗粒最稳放置外接长方体的尺寸：长颗粒最稳放置外接长方体的尺寸：长L、宽、宽B、高、高T（1）投影面修正系数）投影面修正系数 （2）体积修正系数）体积修正系数（3）均齐率）均齐率 （4）球形度）球形度（4）表面积形状系数）表面积形状系数 （5）体积形状系数）体积形状系数Z0Z0212120vdwddddZ12AF20vdwZ12dAF12AA221112AAA 2221112)(AAA)Z21(0221PPeddQQF一些单元操作中颗粒带电强度的参考值实际的粉体颗粒间往往存在水分，在颗粒间形成液桥，液桥的水分的表面张力的收缩作用将引起对两颗粒间的牵引力，称为毛细力。毛细力（液桥力）比分子力（范德华力）约大1-2个数量级。因此在湿空气中颗粒的凝聚主要是液桥力造成的，而干燥粉体则是范德华力起作用。因此在空气状态下，保持粉体干燥是防止结团的极重要措施。mgFCerint021dFP1)频率分布：表格、作图、函数式频率分布：表格、作图、函数式 最大频率尺寸，分布宽度最大频率尺寸，分布宽度2)累积分布：中间尺寸（中位径）累积分布：中间尺寸（中位径）3)平均粒径平均粒径1)当量径：当量径：dv，ds，dsv，dst，筛分径，筛分径2)三轴径；三轴径；3)投影径；投影径；定性表示各种形状：角定性表示各种形状：角/片片/球球/针针/卵石卵石定量表示形状系数：体积定量表示形状系数：体积/表面积表面积/投影投影面面/扁平度扁平度/伸长度伸长度球形度球形度1)牛顿运动定律：重牛顿运动定律：重 ，浮，浮，阻，阻 FD 2)牛顿阻力定律：定义阻力系数牛顿阻力定律：定义阻力系数3)自由沉降速度自由沉降速度1)范德华力：真空、介质、平板、吸附范德华力：真空、介质、平板、吸附气体、变形、粗糙度、哈马克常数气体、变形、粗糙度、哈马克常数2)静电力；静电力；3)毛细力：附着水分、液桥毛细力：附着水分、液桥1)粒径粒径 附着力附着力 ，自重，自重 团聚性团聚性2)团聚准数：附着力团聚准数：附着力/重力重力3)团聚强度：尺寸减小团聚增强团聚强度：尺寸减小团聚增强