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1、第一讲 颗粒的描述Chapter 1 Discription of Particles,粉体的粒子学特性包括粉体粒径、粒径分布、粒子形状、密度、流动性、堆积密度、比表面积等。表示颗粒大小的几何参数：大小（尺寸）、形状、比表面积。,粉体粒度分布的数学描述粒度测量方法及其选择粉体填充与堆积特性粉体中颗粒间的附着力粉体的湿润,粒度/粒度的定义,粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度 球形颗粒 直径 长方形颗粒 长宽高 非球形颗粒？,粒度/粒度的定义,球形颗粒直径：d,颗粒的体积：,颗粒的表面积:,颗粒比表面积:单位体积颗粒所具有的表面积,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving dia
2、meter）球当量径三轴径统计平均径自由沉降直径（Strokes直径）,最大稳定度重心最低,表面积S体积V,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,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分径。例如：粉末的粒径为4560目表示该粉末可通过45目粗筛网，而停留在60目筛网上。,丝网筛,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,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，主序列的公比是21/2=1.414，称为筛比。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,粒度/粒度的定义,粒度或
3、当量直径筛分径（sieving diameter）,我国的实验筛标准GB6005-85参照ISO565-1983制定。金属丝编织网筛（方孔）的筛孔尺寸从125mm到20mm穿孔板筛方形筛孔的尺寸从125mm到4mm圆形筛孔的尺寸从125mm到1nm电成型薄板方形和圆形筛孔尺寸从500mm到4mm实验室中已经使用小至1mm的微孔筛标准筛筛孔的大小直接用筛孔的净尺寸表示,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,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。,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,粒度/粒度的
4、定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,粒度/粒度的定义,粒度/粒度的定义,粒度特性曲线,粒度或当量直径筛分径（sieving diameter）,粒度/粒度的定义,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径/等体积球当量直径dV等表面积球当量直径dS比表面积球当量直径dSV,1-1,1-2,1-5,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,激光粒度仪,测试范围宽（最好的激光粒度仪的测量范围是0.
5、042000mm，一般的也能达到0.1-300mm），测试速度快（1-3分钟/次），自动化程度高，操作简便，重复性和真实性好，可以测试干粉样品，可以测量混合粉、乳浊液和雾滴等,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,激光粒度仪,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,激光粒度仪,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,激光粒度仪,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,激光粒度仪,BT-9300H结构原理示意图,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径 等体积球当量直径dV,库尔特(Cou
6、lter counter method)颗粒计数器及粒度分析仪,仪器利用库尔特原理（电阻变化原理），可对颗粒进行计数和粒度分析，适合样品包括：各类粉体、水中杂质粒子、油中杂质粒子、各种细胞、酵母、海藻、浮游生物、海水沉淀物、大小输液、乳液、食品添加剂、涂料、染料、高分子聚合单体、生化制品等。,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/球当量径等表面积球当量直径dS,1-3,1-2,对于无孔颗粒，可由颗粒的比表面积求得：,比表面积,颗粒密度,粒度/粒度的定义,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/三轴径,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/统计平均径,定方向径(Feret径)定方向等分径(Martin径)定向
7、最大径Heywood径Feret径投影圆当量径(Heywood径)Martin径,准确性？,与颗粒投影面积a相等的圆的直径称为投影圆当量径(Heywood径)与颗粒投影图形周长相等的圆的直径称为等周长圆当量径,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/统计平均径圆当量径与颗粒投影轮廓性质相同的圆的直径表示粒度,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径/统计平均径,粒度或当量直径/统计平均径,粒度/粒度的定义,粒度/粒度的定义,粒度或当量直径自由沉降直径（Stokes直径）层流区,1-6,由沉降法所测的尺寸为Stokes尺寸,、f分别为沉降介质的粘性系数和密度,ut球形颗粒的等沉降速度,g重力加速度,粒度/粒度
8、的定义,粒度或当量直径自由沉降直径（Stokes直径）,1-6,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、浮力和粘滞阻力的作用将发生运动，其运动方程就是Stokes定律。,粒度或当量直径,粒度/粒度的定义,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，Martin径或Feret径,颗粒的形状,颗粒形状 ,粉体比表面积、流动性、磁性、固着力、研磨特性、填充性、化学活性、涂料的覆盖能力、粉体层对流体的透过阻力、颗粒
9、在流体中的运动阻力,颗粒的形状,颗粒的形状,颗粒形状几何表示用数学语言描述颗粒的几何形状，除特殊场合需要三种数据外，一般至少需要两种数据及其组合。通常使用的数据包括三轴方向颗粒大小的代表值，二维图像投影的轮廓曲线、表面积和体积等立体几何各有关数据形状指数(shape index)颗粒大小的各种无因次组合形状系数(shape factor)立体几何各变量的关系,颗粒的形状,颗粒的形状,颗粒的形状,形状系数 (shape factor) K令Q=KDpk 其中Q表示颗粒平面或立体参数；Dp为粒径。,颗粒的形状,形状系数 (shape factor) K,颗粒的形状,形状系数/ Wadell球形度,
10、颗粒球形度小于等于1。颗粒的形状与球偏离越大，颗粒的球形度越小。,颗粒的形状,形状系数/ Wadell球形度,V相同的颗粒，球形颗粒AS最小，非球形颗粒：1； 球形颗粒：=1。,例：边长为l的正方体：A6l2；Vl3；体积相等的球形颗粒：,颗粒的形状,非球形颗粒的几何平均尺寸,mi颗粒尺寸区间的质量分数,推导！,mi=1,简单几何形状颗粒的球形度,颗粒的形状,常见粉体的球形度,颗粒的形状,形状系数 (shape factor) K动力学形状系数阻力形状系数低Re范围内，球形颗粒自由沉降速度(Stokes定律)：,球形和非球形哪个自由沉降速度快？为什么？,颗粒的形状,形状系数 (shape fa
11、ctor) K动力学形状系数阻力形状系数定义Stokes形状系数KV为,体积相同的球,以速度差异进行颗粒形状区分的一种方法。,小于或者等于1,查看教科书中p9之表1-7！,实验结果表明，颗粒的Stokes形状系数KV与颗粒的球形度符合如下关联式（经验公式）：,精度如何？见数据拟合图。,颗粒的形状,Curve fitting,颗粒的形状,谷物颗粒球形度的测量结果,颗粒的形状,由颗粒的Stokes尺寸定义及颗粒的Stokes形状系数的定义可得,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特征。,ST,把(1-46)带入式(1-48)得,颗粒的形状,颗粒的形状,均齐度proportion长短度elongation N=L/B扁平度flatness/flakiness M=B/TZingg指数 F=N/M=LT/B2,TthicknessBbreadthLlength,颗粒的形状,充满度space filling factor体积充满度：颗粒外接长方体体积与该颗粒体积之比面积充满度：颗粒投影外接矩形面积与其投影面积之比,颗粒的形状,圆形度 degree of circularity颗粒的投影与圆接近的程度圆角度 roundness颗粒棱角磨损的程度,形状的数学分析,了解,
