粉体科学与工程基础课后习题及计算题解答

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1、第一章1.颗粒密集态和颗粒离散态的特点是什么两者的联系与区别是什么答在颗粒密集态中通常颗粒是主体颗粒通过至少一个直至有限个点与其他颗粒相接处颗粒自身的重力或兼有施加的外力经由这些接触点在颗粒之间平衡和传递。由于颗粒间的接触限于有限个几何点而达不到颗粒全面接触因此密集态颗粒间存在着空隙结构。在颗粒离散态中通常流体是主相颗粒在流体介质中被流体全面包围颗粒间不发生稳态接触颗粒自身的重力由流体流动的粘性力和惯性力或由于超细颗粒热运动形成的扩散作用或颗粒静电作用及溶剂化膜作用等达到平衡使颗粒在流体中形成悬浮或沉降态。因为颗粒间距离通常大于颗粒尺寸所以颗粒离散

2、态通常是以颗粒浓度取代空隙率来表征颗粒与流体间的相互影响作用。两者具有相对性两者之间可以相互转化当粉体中流体介质增加到足以使颗粒间互不接触时颗粒密集态就转化为颗粒离散态如颗粒流态化、颗粒浸渍湿润和搅拌稀释。当分体中流体介质减少到足以使颗粒间相互接触时颗粒离散态就转化为颗粒密集态如颗粒沉积、浓缩和颗粒大范围的凝聚等。他们的重要区别是颗粒聚集态是将所有颗粒同事作为整体对象进行粉体性状和行为的研究而颗粒离散态则是将每个颗粒分别作为单一对象进行粉体性状和行为的研究。2什么是超微粉体的表面效应和量子尺寸效应答前者指随着尺寸的减小表面原子数量占颗粒总原子数量的比例增加而表

3、面原子因一侧失去最邻近原子的成键力引起表面原子的扰动使得表面原子和近表面原子距离较体内原子大并产生“再构”现象。同时随着尺寸的减小颗粒比表面积和表面能增加使得颗粒表面的活性大大提高由此产生所谓超细粉体的表面效应。后者指当颗粒尺寸减小到某一值时金属费米能级附近相邻的电子能级由准连续态变为离散态的现象。第二章1单颗粒的粒径度量主要有哪几种各自的物理意义是什么答主要有轴径、球当量径、圆当量径和定向径。轴径是指以颗粒某些特征线段通过某种平均方式来表征单颗粒的尺寸大小。球当量径是指用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。圆当量径是指用于颗粒具

4、有相同投影特征参量的直径来表征单颗粒的尺寸大小。定向径是指在以光镜进行颗粒形貌图像的粒度分析中对所统计的颗粒尺寸度量均与某一方向平行且以某种规定的方式获取每个颗粒的线性尺寸作为单颗粒的粒径。2粉体分布方程的主要形式有哪几种？各自使用的范围是什么？答1.正态分布某些气溶胶和沉淀法制备的粉体起个数分布近似符合这种分布。2.对数正态分布大多数粉体尤其是粉碎法制备的粉体较为符合对数正态分布器频度曲线是不对称的曲线峰值偏向小粒径一侧。3.Rosin-Rammler分布对于粉体产品或粉尘特别在硅酸盐工业中如煤粉、水泥粉碎产品较好的符合该分布。4.Gate

5、s-Gaudin-Schumann分布对于某些粉碎产品如颚式破碎机、輥式破碎机和棒磨机等粉碎产品较好的符合该分布。3.如何根据粒度测试数据来确定粉体的粒度分布方程形式和相应的参数值答4.颗粒形状影响粉体哪些重要的性质答颗粒形状影响粉体的比表面积、流动性、堆积性、附着性、流体透过阻力、化学反应活性和填充材料的增强、增韧性等。5颗粒的形状系数有哪几种各自的物理意义是什么答体积形状系数()、表面积形状系数()、比表面积形状系数(或)、Carman形状系数()。6如何根据颗粒投影轮廓线图形计算其分数维数答1严格等步长法在颗粒的投影轮廓线上给定起点、步长和计算方向

6、一等步长沿颗粒轮廓线行走直至全部轮廓线走完。此法较麻烦但是计算精度高。2等点数法在颗粒的投影轮廓线上给定起点和计算方向步长由每步中跨过的点数决定即每步跨国相同的点数直至全部轮廓线走完。此法计算简洁但是有一定误差。3混合算法结合前两种算法的优点起点开始多边形下一个定点为最接近给定步长的那个点。7在粉体的比表面积定义中粉体颗粒的总表面积指的是什么面积答指的是颗粒轮廓所包络的表面积与呈开放状态的颗粒内部空隙、裂缝表面积之和。8在单颗粒或颗粒群平均粒径的比表面积计算与基于粒度分布的比表面积计算有何区别答当以单个颗粒粒径计算相应的比表面积或以尺寸为平均

7、粒径值的颗粒粒径来计算相应的比表面时我们可以通过颗粒形状因子有关定义获取比表面积的计算式。基于颗粒群平均粒径的比表面积计算式一种相对平均算法由于忽略了粒度分布一些具体的差异所以并不完全反映粉体的计算比表面积值。第三章1影响颗粒堆积结构的主要因素有哪些答第一类涉及颗粒本身的集合特性如颗粒大小、粒度分布及颗粒形状第二类涉及颗粒间作用力和颗粒堆积条件如颗粒间接触点作用力形式、堆积空间的形状与大小、堆积速度和外力施加方式