粉体工程粉体流变学课件.ppt

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1、粉体工程与设备烟台大学环境与材料工程学院学习重点1、休止角及内摩擦系数2、Janssen（詹森）公式3、流动与不流动的判据对数正态分布应用示例(1)可计算出平均粒径(2)可计算出每千克样品中含有的颗粒个数n(3)可计算出比表面积Sw当颗粒为球形时=6(4)个数与质量两种基准分布的变换关系第二章粉体的密度与填充率粉体的密度系指单位体积粉体的质量。由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙，粉体的体积具有不同的含义。一、粉体的密度粉体的密度根据所指的体积不同分为：真密度(truedensity)、颗粒密度(granuledensity)、松密度(bulkdensity)三种。1真密度（trueden

2、sity)ρt是指粉体质量（W）除以不包括颗粒内外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度。ρt=w/Vt2颗粒密度（granuledensity)ρg是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。ρg=w/Vg是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度，亦称堆密度。3松密度（bulkdensity)ρbρb=w/V填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度（tapdensity）ρbt。若颗粒致密，无细孔和空洞，则ρt=ρg一般：ρt≥ρg＞ρbt≥ρb1填充率ψ：在一定填充状态下，颗粒体积占粉体体积的比率。二、粉体的填充率2空隙率ε：空隙体积占粉体填

3、充体积的比率。第三章粉体的润湿性润湿性(wetting)是指固体界面由固-气界面变为固-液界面现象。固体的润湿性用接触角θ表示。液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式：γsg=γsl+γlgcosθ式中，γsg、γsl、γlg分别固-气、固-液、气-液间的界面张力。θ=0º，完全润湿；θ=180º，完全不润湿；θ=0-90º，能被润湿；θ=90-180º，不被润湿。第四章粉体流变性判断哪堆粉末流动性好？AB一、粉体流动性的表示方法1、休止角2、流速3、内摩擦系数休止角是粉体粒度较粗状态下由自重运动所形成的角，又称作安息角。1、休止角休止角≤30°流动性好≤40°基本满足≥4

4、0°流动性差粘性粉体或粒径小于100~200μm的粉体粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大。2、流速流速:单位时间内粉体由一定孔径的孔或管中流出的速度。粉体流动性差时可加入100μm的玻璃球助流。流出速度越大，粉体流动性越好。3、内摩擦系数（1）莫尔圆用二元应力系分析粉体层中某一点的应力状态，根据莫尔理论，在粉体层内任意一点上的压应力σ，剪应力τ，可用最大主应力σ1、最小主应力σ3，以及σ、τ的作用面和σ1的作用面之间的夹角θ来表示，如下图所示。从以上两式可知，σ的最大值为σ1，最小值为σ3；τ的最大值为(σ1-σ3)/2，最小值为0。以σ1、σ3的方向为坐标，画出如图5

5、-2所示的粉体层对应的任意点处的受力的莫尔圆。画法为：取on=σ1，ok=σ3，以om=(σ1+σ3)/2为圆心、km=(σ1-σ3)/2为半径作圆即成。（2）内摩擦角的确定a.三轴压缩试验这些圆的共切线称为该粉体的破坏包络线。这条包络线与σ轴的夹角即为该粉体的内摩擦角φi。b.直剪试验c.破坏包络线方程用直线表示破坏包络线时，可写成如下形式此式称为Coulomb(库仑)公式，式中内摩擦系数为μi=tanφi，呈直线性的粉体称为库仑粉体。对于库仑粉体，有如下关系式变形后得下式(3)壁面摩擦角和滑动摩擦角壁面摩擦角是粉体与壁面之间的摩擦角。滑动摩擦角是在某材料的平面上放上粉体，再慢慢地使其

6、倾斜，当粉体滑动时，板面和水平面所形成的夹角。(4)运动角在测量内摩擦角的直剪法中，随着剪切盒的移动，剪切力逐渐增加，当剪切力达到几乎不变时的状态即所谓动摩擦状态，这时所测得的摩擦角即可归类于运动角，亦称动内摩擦角。二、影响粉体流动性的因素（1）粒度（2）粒子形状、表面粗造性（3）吸湿性（4）加入润滑剂粒度：在临界粒子径以上，随粒子径增加，粉体流动性增加。临界粒子径：当粒子径小于100微米，粒子容易发生聚集，内聚力超过粒子重力，妨碍了粒子的重力行为，这时的粒子径称为临界粒子径。粒子形状和表面粗糙性：不规则、粗糙，流动性差。吸湿性：吸湿性大，休止角大，流动性差。但当吸湿量超过一定值后，水分

7、起到润滑作用，流动性增加。三、改善流动性的方法1、适当增加粒子径2、控制含湿量3、添加少量细粉：一般加量为1%~2%四、粉体压力计算Janssen（詹森）公式三个假定：（1）容器内的粉体层处于极限应力状态；（2）同一水平面的铅垂压力相等；（3）粉体的物性和填充状态均一。式中，D为圆筒形容器的直径；μw为粉体和圆筒内壁的摩擦系数；ρB为粉体的填充密度；k是把垂直应力σv变换为水平应力σh的比例常数。将式5-13进行处理、积分后得即为J