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频数n或频率f随粒径变化的关系,称为频数分布或频率分布。
(2)累积分布表示小于(或大于)某一粒径的颗粒在全部颗粒中所占的比例。
按照频数或频率累积方式的不同,累积分布可分为两类:
a)负累积:
将频率或频数按粒径从小到大进行累积,所得到的累积分布表示小于某一粒径的颗粒的数量或百分数。
这相当于在用筛分法测粒度时,通过某一筛孔的筛下部分的百分数,这样得到的曲线又称为累积筛下分布曲线,常用D(Dp)表示。
b)正累积:
将频率或频数按粒径从大到小进行累积,所得到的累积分布表示大于某一粒径的颗粒的数量或百分数。
相当于用筛分法测粒度时,通过某一筛孔之后的筛余部分的百分数,这样得到的曲线又称为累积筛上分布曲线,常用R(Dp)表示。
较之频率分布,累积分布更有用。
许多粒度测定技术,如筛分法、重力沉降法、离心沉淀法等,所得到的分析数据,都是以累积分布显示出来的。
它的优点是消除了直径的分组,特别适用于确定中位粒径(D50:
在粉体物料样品中,把样品个数(或质量)分成相等两部分的颗粒粒径)等。
5.粒度分布的表达形式
列表法、图解法、函数法
6.颗粒形状
颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓或表面上各点所构成的图像。
7.形状指数
(1)均齐度
颗粒两个外形尺寸的比值。
a)扁平度m=短径/厚度=b/h
b)伸长度n=长径/短径=l/b
(2)圆形度(又称轮廓比):
定义了颗粒的投影与圆接近的程度
(3)球形度:
表示颗粒接近球体的程度
Wadell球形度
由于同体积的几何形状中,球的表面积最小,所以,颗粒的球形度小于等于1。
颗粒形状与球偏离越大,颗粒的越小。
8.粗糙度系数
(>1)
9.粒度的测量方法
常用的粒度测量方法有显微镜法、筛分法、沉降法、激光法、点传感法、气体吸附法等。
第二章颗粒群的堆积性质
1.颗粒堆积的客观结构参数
(1)容积密度ρB:
单位填充体积的粉体质量,又成视密度。
式中VB—粉体填充体积
ρP—颗粒密度
ε—空隙率
(2)填充率ψ:
颗粒体积占粉体填充体积的比率
(3)空隙率ε:
空隙体积占粉体填充体积的比率
2.最密填充理论
(1)Horsfield填充
均一球按六方最密填充状态进行填充时,球与球间形成的空隙大小和形状有两种孔型:
6个球围成的四角孔和4个球围成的三角孔。
设基本均一球成为1次球(半径r1),填入四角孔中的最大球称为2次球(半径r2),填入三角孔中的最大球称为3次球(半径r3),随后再填入4次球(半径r4),5次球(半径r5),最后以微小的均一球填入残留的空隙中,这样就构成了六方最密填充,称为Horsfield填充。
(1)r2=0.414r1
(2)r3=0.225r1
(3)r4=0.177r1
(4)r5=0.116r1
(5)最终填充结果:
最终空隙率ε=0.149×
0.2594=0.039
(2)Hudson填充
当一种以上的等尺寸球被填充到最紧密的六方排列的空隙中时,空隙率是随着较小球与最初大球的尺寸比值而变化的,空隙率随着四方孔隙中较小球的数目的增加而减小。
实际上不不是这样,因为在三角形孔隙中,球的数目是不连续的。
Hudson在金属固溶体的研究中,对半径为r2的等径球填充到半径为r1的均一球六方最密填充体的空隙,当r2/r1<0.4142时,可填充为四角孔;
r2/r1<0.2248时,可填充为三角孔,r2/r1=0.1716时的三角孔基准填充最为紧密,最小空隙率为0.0030。
这样的填充称为Hudson填充。
3.粉体中颗粒间的附着力
范德华力、颗粒间的静电力、毛细管力、磁性力、机械咬合力
第三章粉体力学
1.内摩擦角的确定
内摩擦角的测定方法有流出法、抽棒法、慢流法、压力法、剪切盒法等多种,最主要的是剪切盒法。
2.安息角
又称休止角、堆积角、是指粉体自然堆积时,自由平面在静止平衡状态下与水平面所形成的最大角度。
常用来衡量和评价粉体的流动性。
对于球形颗粒,粉体的安息角较小,一般为23~28度之间,粉体的流动性好。
规则颗粒的约为30度,不规则颗粒约为35度,极不规则颗粒的安息角大于40度,粉体具有较差的流动性。
3.质量流与漏斗流
粉体在重力作用下自料仓流出的形式有质量流和漏斗流两种。
如果料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流出,这种流动型式称为质量流(或整体流)。
特点是“先进先出”。
流动性良好或细粒散体可实现质量流。
如果料仓内粉体层的区域呈漏斗形,使料流顺序紊乱,甚至有部分粉体滞留不动,造成先加入的物料后流出,即“后进先出”的后果。
4.开放屈服强度和粉体流动函数
1)开放屈服强度
料仓内的粉体处在一定的压力作用下,因此,具有一定的固结强度(密实强度)。
如果卸料口形成了稳定的料拱,该料拱的固结强度,即物料在自由表面上的强度就称为开放屈服强度(fc)。
在预加压应力σ1作用下压实,取去圆筒,粉体试件不倒塌,说明具有一定的密实强度,这一密实强度就是开放屈服强度fc。
若倒塌,则fc=0。
fc小,流动性好,不易结拱。
2)粉体流动函数
粉体的固结强度在很大程度上取决于预密实状态,即开放屈服强度fc与固结主应力σ1之间存在着一定的函数关系,詹尼克将其定义为粉体的流动函数FF。
FF=σ1/fc
FF表征着仓内粉体的流动性,FF越大,粉体流动性越好。
fc=0,FF=∞,粉体完全自由流动。
5.料斗流动因数
料斗流动因数ff来表示料斗的流动性,并定义流动因数为料斗内粉体固结主应力σ1与作用于料拱脚的最大主应力σ1之比。
ff值越小,料斗的流动条件越好。
料斗设计时要尽量获得ff值小的料斗。
6.偏析及其防止措施
(1)粉体流动过程中,由于颗粒间粒径、颗粒密度、颗粒形状及表面性状等的差异,粉体层的组成呈现出不均质的现象称为偏析。
(2)粒度偏析类型
附着偏析、填充偏析(渗流偏析)、滚落偏析
(3)偏析防止措施
a采用多点装料,将一个料堆分成多个小料堆,可使所有各种粒度的各种组分(密度不同)能够均匀地分布在料仓的中部和边缘区域。
b采用细高料仓,即在相同料仓容积条件下,采用直径较小而高度较大的料仓,可减轻堆积分料的程度。
c采用垂直挡板将直径较大的料仓分隔成若干个小料仓,构成若干个细高料仓的组合型式。
此法适用于实际使用中高度受到限制而又要满足一定料仓容量的料位设计或改造。
d在料仓中设置中央孔管,即使落料点固定不变,但由于管壁上不规则地开有若干窗孔,粉料有不同的窗孔进入料仓不同的位置,实际上就是在不断地改变落料点,收到多点装料的效果。
e采用侧孔卸料,粉料从料仓侧面的垂直孔内卸出,以获得比较均一的料流。
f在卸料口加设改流体以改变流型的方法,减轻漏斗流对偏析的强化作用。
7.粉体拱的类型及防拱措施
(1)粉体静态拱的类型
a压缩拱:
粉体因受料仓压力的作用,使固结强度增加而导致起拱。
b楔形拱:
块状物料因形状不规则相互啮合达到力平衡,在孔口形成架桥。
c粘结粘附拱:
粘结性强的物料在含水、吸潮或静电作用而增强了物料与仓壁的粘附力所致。
d气压平衡拱:
料仓回转卸料器因气密性差,导致空气泄入料仓,当上下气压力达到平衡时所形成的料拱。
(2)防拱措施
a改善料仓的几何形状及其尺寸。
b降低料仓粉体压力。
c减小料仓壁摩擦阻力。
d降低物料水分,改善粉体流动性。
第四章颗粒流体力学
气力输送装置可分为:
(1)吸送式:
将大气与物料一起吸入管内,靠低于大气压力的气流进行输送。
适用于从多个供料点把粉体输送汇集到一个点的场合。
输送能力较小,压力损失也小,且吸嘴的结构简单。
(2)压送式:
用高于大气压力的压缩空气推动物料进行输送。
适用于把粉体从一个供料点分配输送到几个点的场合,压头损失大,输送能力大,可作长距离输送。
第五章粉碎及设备
一、粉碎的定义
固体物料在外力作用下,克服内聚力,从而使颗粒的尺寸减小,比表面积增大的过程称为粉碎。
二、粉碎比
物料粉碎前的平均粒径D与粉碎后的平均粒径d之比称为平均粉碎比。
三、粉碎流程
根据不同的生产情形,粉碎流程可由不同的方式。
(a)为简单的粉碎流程;
(b)为带预筛分的粉碎流程;
(c)为带检查筛分的粉碎流程;
(d)为带预筛分和检查筛分的粉碎流程。
凡从粉碎(磨)机中卸出的物料即为产品,不带检查筛分或选粉设备的粉碎(磨)流程称为开路(或开流)流程。
凡带检查筛粉或选粉设备的粉碎(磨)流程称为闭路(圈流)流程。
四、粉碎方式和分类
粉碎方式主要有挤压粉碎、冲击粉碎、摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎。
五、粉碎模型
(1)体积粉碎模型:
整个颗粒均受到破坏,粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒。
随着粉碎过程的进行,这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粉成分。
冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较为接近。
(2)表面粉碎模型:
在粉碎的某一时刻,仅是颗粒的表面受到破坏,被磨削下微粉成分,这一破坏基本不涉及颗粒内部。
这种情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。
(3)均一粉碎模型:
施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏,直接粉碎成微粉成分。
六、易碎性
所谓易碎性即在一定粉碎条件下,将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗——单位质量物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量,或施加一定能量能使一定物料达到的粉碎细度。
七、粉碎机械力化学
1.机械力化学概念
在粉碎过程中,不仅颗粒的尺寸逐渐变小,比表面积不断增大,而且其内部结构、物理化学性质以及化学反应性也相应产生一系列的变化,此即为粉碎机械力化学现象。
2.助磨剂助磨作用
(1)助磨剂分子吸附于固体颗粒表面上,改变了颗粒的结构性质,从而降低颗粒的强度或硬度。
(2)助磨剂吸附于固体颗粒表面上,减小了颗粒的表面力。
(3)添加助磨剂,使物料颗粒的表面自由能和晶格畸变程度减小,促使颗粒软化;
助磨剂吸附在颗粒表面上能平衡因粉碎产生的不饱和价键,防止颗粒再度聚结,从而抑制粉碎逆过程的进行。
以上两者均可加速粉碎,产生助磨作用。
八、破碎设备
1.颚式破碎机
(1)根据其动颚的运动特征颚式破碎机可分为简单摆动、复杂摆动和综合摆动型三种型式。
(2)颚式破碎机的规格用进料口的宽度和长度来表示,如PEJ1500×
2100颚式破碎机,即表示进料口宽度为1500mm,长度为2100mm的简单颚式破碎机。
PEJ为简单颚式破碎机,PEF为复杂颚式破碎机。
(3)颚式破碎机的构造
颚式破碎机主要由机架和制成装置、破碎部件、传动机构、拉紧机构、调整机构、保险装置和润滑冷却系统等部件组成。
调整装置:
为了得到所需要的产品粒度,颚式破碎机都有出料口的调整装置。
大、中型破碎机出料口宽度是由使用不同长度的推力板来调整;
小型颚式破碎机通常采用楔铁调整方法。
保险装置:
一般颚式破碎机的安全装置是将推力板分成两段,中间用螺栓连结,设计时适当减弱螺栓的强度;
也有在推力板上开孔或采用铸铁制造,推力板的最小断面尺寸是根据破碎机在超负荷时能自行断裂而设计的
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