1、第一讲第一讲 颗粒的描述颗粒的描述Chapter 1 Discription of Particles粉体的粒子学特性包括粉体的粒子学特性包括粉体粒径、粒径分布、粉体粒径、粒径分布、粒子形状、密度、流动性、堆积密度、比表面粒子形状、密度、流动性、堆积密度、比表面积积等。等。表示颗粒大小的几何参数：大小（尺寸）、形表示颗粒大小的几何参数：大小（尺寸）、形状、比表面积。状、比表面积。粉体粒度分布的数学描述粉体粒度分布的数学描述粒度测量方法及其选择粒度测量方法及其选择球形颗粒非球形颗粒球形颗粒颗粒的体积：颗粒的体积：36Vd球2Sd球颗粒的表面积颗粒的表面积: :2366addd球颗粒比表面积颗粒比
2、表面积: :单位体积颗粒所具有的表面积单位体积颗粒所具有的表面积23m /mSaV球球非球形颗粒最大稳定度最大稳定度重心最低重心最低表面积S体积V当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网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上时，粗细筛孔的孔径范围称为筛分径。分径。例如：例如：粉末的粒径为粉末的粒径为4560目表示目表示该粉末可通过该粉末可通过45目粗筛网，而停留目粗筛网，而停留在在60目筛网上。目筛网上。n丝网筛 国际用标准：国际用标准：顺序排列的各层筛的筛孔尺寸形成以几何级数，顺序排列的各层筛的筛孔尺寸形成以几何级数，主序列的公比是主序列的公比是2 21/21/2=1.414=
3、1.414，称为筛比。，称为筛比。主序列相邻的两层筛的筛孔的净面积相差一倍主序列相邻的两层筛的筛孔的净面积相差一倍插入好几个辅助系列插入好几个辅助系列我国的实验筛标准我国的实验筛标准GB6005-85参照参照ISO565-1983制定。制定。金属丝编织网筛（方孔）的筛孔尺寸从金属丝编织网筛（方孔）的筛孔尺寸从125mm到到20m mm穿孔板筛方形筛孔的尺寸从穿孔板筛方形筛孔的尺寸从125mm到到4mm圆形筛孔的尺寸从圆形筛孔的尺寸从125mm到到1nm电成型薄板方形和圆形筛孔尺寸从电成型薄板方形和圆形筛孔尺寸从500m mm到到4m mm实验室中已经使用小至实验室中已经使用小至1m mm的微孔
4、筛的微孔筛标准筛筛孔的大小直接用筛孔的净尺寸表示标准筛筛孔的大小直接用筛孔的净尺寸表示英美筛制以筛目作为筛号表示筛孔大小英美筛制以筛目作为筛号表示筛孔大小筛目就是每英寸长度上的筛孔数。筛目就是每英寸长度上的筛孔数。 101212110 121 21()/2,()/2,.,()/2,.,mmmmmmxddxddxddxd d xd dxdd 粒度特性曲线粒度特性曲线1-11/36VVd36Vd球2Sd球SSd1-232VSVSddd1-52366SVddd球球激光粒度仪激光粒度仪测试范围宽（最好的激光粒度仪的测量范围是测试范围宽（最好的激光粒度仪的测量范围是0.042000m mm，一般的也能达
5、到一般的也能达到0.1-300m mm），测试速度快（），测试速度快（1-3分钟分钟/次），自次），自动化程度高，操作简便，重复性和真实性好，可以测试干粉样动化程度高，操作简便，重复性和真实性好，可以测试干粉样品，可以测量混合粉、乳浊液和雾滴等品，可以测量混合粉、乳浊液和雾滴等 激光粒度仪激光粒度仪激光粒度仪激光粒度仪激光粒度仪激光粒度仪 激光粒度仪激光粒度仪 库尔特库尔特(Coulter counter method)颗粒计数器及粒度分析仪颗粒计数器及粒度分析仪仪器利用库尔特原理（电阻变仪器利用库尔特原理（电阻变化原理），可对颗粒进行计数化原理），可对颗粒进行计数和粒度分析，适合样品包括：和
6、粒度分析，适合样品包括：各类粉体、水中杂质粒子、油各类粉体、水中杂质粒子、油中杂质粒子、各种细胞、酵母、中杂质粒子、各种细胞、酵母、海藻、浮游生物、海水沉淀物、海藻、浮游生物、海水沉淀物、大小输液、乳液、食品添加剂、大小输液、乳液、食品添加剂、涂料、染料、高分子聚合单体、涂料、染料、高分子聚合单体、生化制品等。生化制品等。 1-31-2SV 对于无孔颗粒，可由颗粒的比表面积求得：比表面积比表面积颗粒密度颗粒密度3S6PVdd准确性？准确性？4aAdLLd1-6由沉降法所测的尺寸为由沉降法所测的尺寸为Stokes尺寸尺寸 f分别为沉降介质的粘性系数和密度分别为沉降介质的粘性系数和密度球形颗粒的等
7、沉降速度球形颗粒的等沉降速度g重力加速度重力加速度18tstPfudgm1-6沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种方法。粒度分布的一种方法。Stokes定律：在重力场中，悬浮在液体中的颗粒受重力、浮力定律：在重力场中，悬浮在液体中的颗粒受重力、浮力和粘滞阻力的作用将发生运动，其运动方程就是和粘滞阻力的作用将发生运动，其运动方程就是Stokes定律。定律。18tstPfudgm必须根据具体条件选用合适的方法必须根据具体条件选用合适的方法: :筛分法，以一个主尺寸（筛孔尺寸）表示颗粒的大小筛分法，以一个主尺寸（筛孔尺
8、寸）表示颗粒的大小沉降法，用沉降速度当量直径表示颗粒的大小沉降法，用沉降速度当量直径表示颗粒的大小显微镜统计众多的颗粒直径，显微镜统计众多的颗粒直径，MartinMartin径或径或FeretFeret径径,3V jjVd2,3,S jjSV jVS jSV jV jV jjjdSSVdd,2S jjSdWadell22SVSVSVAddAdd 等等体体积积球球的的表表面面积积颗颗粒粒的的表表面面积积32VSVSddd1-5颗粒球形度小于等于颗粒球形度小于等于1。颗粒的形状与球偏离越大，。颗粒的形状与球偏离越大，颗粒的球形度越小。颗粒的球形度越小。Wadell22SVSVSVAddAdd 等等
9、体体积积球球的的表表面面积积颗颗粒粒的的表表面面积积 V相同的颗粒，球形颗粒相同的颗粒，球形颗粒AS最小，最小，非球形颗粒：非球形颗粒：1； 球形颗粒：球形颗粒：=1。例：边长为例：边长为l的正方体：的正方体：A6l2；Vl3；体积相等的球形颗粒：；体积相等的球形颗粒：11123333226660.8066VSVVdlAdl VSddSVVdd3/iVSVmddmi d133(/)SViVdmd非球形颗粒的几何平均尺寸非球形颗粒的几何平均尺寸mi颗粒尺寸区间的质量分数颗粒尺寸区间的质量分数推导！推导！dVmi=1简单几何形状颗粒的球形度简单几何形状颗粒的球形度颗粒形状球形度颗粒形状球形度球1.
10、0正四面体0.67圆柱体H=d0.87正八面体0.83H=2d0.83长方体1:2:20.77H=4d0.731:2:40.68圆盘H=d/20.831:4:40.64H=d/40.69椭球体1:1:20.93H=d/100.581:1:40.78长方体1:1:10.811:2:20.921:1:20.771:2:40.791:1:40.681:4:40.70粉体球形度粉体球形度粉体球形度煤粉0.75水泥0.57碎玻璃0.65碎石0.50.9云母粉0.28糖0.85食盐0.84沙子0.750.98可可粉0.61钨粉0.85钾盐0.70铁催化剂0.58拉西填料0.260.53鲍尔填料0.30.3
11、7矩鞍形填料0.14常见粉体的球形度常见粉体的球形度2 18PfVtgdum？球形和非球形哪个自由沉降速度快？球形和非球形哪个自由沉降速度快？为什么？为什么？ 2,18 ttVt SPfVVuuKugdm m 定义定义Stokes形状系数形状系数KV为为体积相同的球体积相同的球以速度差异进行颗粒形状区分的一种方法。以速度差异进行颗粒形状区分的一种方法。小于或者等于小于或者等于1 1查看教科书中查看教科书中p9之表之表1-7！实验结果表明，颗粒的实验结果表明，颗粒的Stokes形状系数形状系数KV与颗粒的与颗粒的球形度球形度符合如下关联式（经验公式）：符合如下关联式（经验公式）：0.83VK精度
12、如何？见数据拟合图。精度如何？见数据拟合图。Curve fitting颗粒P(kg/m3)dV/cm介质粘度Pas沉降速度(cm/s)小米14000.15830.27150.27151.0543黄米13280.20700.25570.39320.9796小楂子14910.12100.27430.15670.8769大米14950.30460.24141.15620.8958黑米14330.30580.22281.15960.9208香米14980.30100.22960.98620.7129高粱米14150.36310.23151.43430.8580粘高粱米14050.33950.22381
13、.28200.8658小麦粒13660.44780.23021.96030.8431薏米12710.50710.23252.05300.8741谷物颗粒球形度的测量结果谷物颗粒球形度的测量结果stVVdK d由颗粒的由颗粒的Stokes尺寸定义及颗粒的尺寸定义及颗粒的Stokes形状形状系数的定义可得系数的定义可得0.415stVdd只要测得颗粒的某一尺寸和颗粒的球形度，就可获只要测得颗粒的某一尺寸和颗粒的球形度，就可获得颗粒的其他尺寸，即可以完整地表征颗粒的几何得颗粒的其他尺寸，即可以完整地表征颗粒的几何特征。特征。ST把把(1-46)带入式带入式(1-48)得得形状的数学分析形状的数学分析
