第五章散粒物料的力学特性.ppt

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1、第一章农业物料的基本物理特征主要内容第一节形状和尺寸第二节农业物料的密度及测量第三节孔隙率第四节表面积第五节含水量第六节基本物理特征在农业工程中的应用在许多应用中，如机械分选和分级、气流输送和分离以及产品的热处理等必须精确地确定物料的形状和尺寸。物料的形状和尺寸是不可分割的两个参数。如果要充分地描述一个物料的形状，则同时需要这两个参数。第一节形状和尺寸由于农业物料形态差异很大，所以难以用统一的方法定义物料的形状和尺寸。目前采用的方法大部分是根据研究者的实际需要而自行定义的。因此，用不同测定方法和表示方法所得数值之间难以进行分析比较。此外，由于栽培

2、和饲养条件、气象条件、含水量等不同，即使同一个品种或同一棵植株上的果实或谷物，它们的形状也是各不相同的。因此，在研究农业物料形状和尺寸时，除了提供一些统计数据外，还需研究适合农业物料的测定和表示方法，并逐渐使其达到标准化。农业物料的形状大多是不规则的。按其形态来说，有块体(如水果、块根等)、粒体(如种子和谷粒等)、粉体(如面粉和饲料等)以及茎叶体等。一、图形比较法基本概念：图形比较法是将物料的纵剖面和横剖面的形状绘制成图并和标准图形上列举的形状进行比较，以确定物料的形状。一、图形比较法形状定义圆形——接近于球体；扁圆形——柄端和顶端是扁平的；长椭

3、圆——垂直直径大于水平直径；圆锥形——朝顶端方向其尺寸逐渐变小；卵形——鸡蛋形且柄端处较宽；歪斜形——连接柄端和顶端的轴线是倾斜的；倒卵形——倒转的卵形；椭圆形——接近于椭球体，平头形——顶端和柄端两处是方形或扁平的；一、图形比较法形状定义不对称——两半大小不相等；肋形——在横剖面内其边是角形的；规则——在横剖面内形状类似于圆；不规则——在横剖面内形状是不规则的，与圆相比其差异较大。物体实际形状和标准图形进行直观比较是一种非常简单的方法。但由于这是一种主观的评定，所以不同观察者往往会得出不同的结果。另外，这种方法不能用具体的数值加以表示，使用起来

4、很不方便。二、用类似的几何体表示如物料的形状和球体、立方体、圆柱体等一类规则几何体相类似时，则可用相类似几何体来表示物料的形状和尺寸。例如：1.长球体，它是由椭圆绕其长轴旋转时形成的，如柠檬、哈密瓜等，2.扁球体，它是由椭圆绕其短轴旋转时形成的，如葡萄柚等；3.截头正圆锥体或圆柱体，如胡萝卜和黄瓜等。二、用类似的几何体表示判别物体的形状以后，它的体积和表面积可以用相应的公式计算。1.长球体长球体的体积V和表面积S多用下式计算：式中a、b分别表示回转椭圆的长半轴和短半轴，e是偏心距，由以下公式求出:二、用类似的几何体表示2.扁球体体积V和表面积S多

5、用下式计算：3.截头正圆锥体体积V和表面积S用下式计算:体积和表面积按上述公式估算后，用实验方法确定物体的实际体积和表面积。求出计算值和实测值之间的比例系数，从而确定各种农产品针对典型形状的校正系数。三、形状指数基本概念:形状指数是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个物理量。各种圆度定义（一）圆度（roundness）:表示物体角棱的锐度。它表明物体在投影面内的实际形状和圆形之间的差异程度。已提出了一些方法用以确定圆度的大小，下面是一些常用的圆度定义。三、形状指数----圆度----物体在自然静止位置时的最大投影面积----的

6、最小外接圆面积式中：r---物体各棱角处的曲率半径R---最大内切圆半径N---相加的棱角总数有时，圆度也可用圆度比表示:-----圆度比R-----与物体投影面积相等的圆的半径r-----物体投影面中最小锐角处的曲率半径三、形状指数（二）球度（Sphericity）:表示物体实际形状和球体之间的差异程度，定义如下：三、形状指数球度表达式表示了以相同体积球体为基准的物体形状特征。假定物体的形状为三维椭球，它们和三个坐标轴的截距分别为a、b、c，外接球的直径是椭球的最大截距a，则球度可定义为:由此式可知，三维椭球的球度为三个轴向尺寸的几何平均值与最

7、大轴向尺寸之比值。经测定表明，苹果、桃子和梨等水果的球度为89—97％。球度数值愈大，说明物体形状愈接近于球体。a----最大截距b----垂直于a的最大截距c----垂立于a和b的最大截距这些截距不需要彼此相交于一点。四、轴向尺寸谷粒和种子一类较小的物料，可采用照片放大器或投影仪描绘其外形轮廓，并用三轴尺寸a、b、c表示物料的形状和大小。四、轴向尺寸三个轴向尺寸不同，可描述不同物料的形状:当a＞b＞c，谷粒呈扁长形，可描述小麦等物料；当a>b=c,宽度和厚度相等但小于长度，可描述如谷粒等呈圆柱形物料，如小豆等；当a=b>c，长度和宽度相等但大于

8、厚度，可描述呈扁圆形物料，如野豌豆等；当a=b=c，三个轴向尺寸相等，可描述呈球形物料，如大豆和豌豆等。五、粒径基本概念:粒径是用来表示