第3-4章 粉体填充与堆积特性粉体的湿润特性ppt课件.ppt

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1、第3章　粉体填充与堆积特性主要内容：1.粉体的填充指标2.粉体颗粒的填充与堆积（1）等径球体颗粒的规则填充（2）不同尺寸颗粒的最紧密堆积3.1 粉体的填充指标粉体的填充：取决于颗粒空隙空间，而空隙又取决于(1)填充类型；(2)颗粒形状；(3)粒度分布。粉体的填充决定了粉体的密实程度。根据工程的需要，分为密填充和疏填充：密填充：特点，质量重，强度大，透气性差。用于结构材料。如建筑用樑、柱，道、桥材料。疏填充：特点，质量轻，强度小，隔热透气性好。用于墙体、地板、内部装饰、吊顶材料。粉体的填充常用的几个参量设某颗粒群，真实体积为Vp，填充体积为VB，即VB=

2、VP+V0，质量为MP，密度为ρp。1.真密度：粉体的质量除以它的真实体积。公式：VpV02.容积密度在一定填充状态下，单位填充体积的粉体质量，亦称表观密度，以kg/m3。式中VB——粉体填充体积，m3；ρp——颗粒的密度，kg/m3；ε——空隙率。3.填充率有一定填充状态下，颗粒体积占粉体体积的比率。式中M——填充粉体的质量。14.空隙率空隙体积占粉体填充体积的比率。3.2 粉体颗粒的填充与堆积3.2.1.       等径球体颗粒的规则填充(1)     规则填充把互相接触的球体作为基本单元，组合成彼此平行的和相互接触的排列，构成变化无限不同的规则

3、的二维球层。约束的形式有二种：正方形，如图所示；等边三角形（菱形、六边形）如图所示排列方式：第一层：(1)正方形排列，如(a)、(b)、(c)(2)三角形排列，如(d)、(e)、(f)第二层：(1)在下层球的正上面排列着上层球(2)在下层球和球的切点上排列着上层球，(3)在下层球间隙的中心上排列着上层球。等径球体的堆积图等径球体颗粒的规则排列图单元体结构图表3-1等径球规则填充的结构特性排列名称顺序单元体空隙率接触点的数量填充组体积空隙体积(a)立方体填充，立方最密填充110.47640.47646正方系(b)正斜方体填充20.8660.3430.3

4、9548(c)菱面体填充或面心立方体填充30.7070.18340.259412(d)正斜方体填充40.8660.34240.39548六方系(e)楔形四面体填充50.7500.22640.301910(f)菱面体填充或六方最密填充60.7070.18340.2595122  随机或不规则填充随机填充可分成下列四种类型：1)随机密填充把球倒入一个容器中，当容器振动时或强烈的摇晃时得到的这类填充类型。可得到0.359到0.375的平均空隙率，该值大大超过了对应的六方密填充时的平均值0.26。2)随机倾倒填充把球倒入一个容器内，相当于工业上常见的卸出粉料和

5、散袋物料的操作，可得到0.375到0.391的平均空隙率。3)随机疏填充把一堆松散的球放入到一个容器内，或用手一个个地随机把球填充进去，或让这些球一个个地滚入到如此填充的球的上方，可得到0.4到0.41的平均空隙率。4）随机极疏填充最低流态化时流化床具有平均空隙率为0.46到0.47。把流化床内流体的速度缓慢地降到零，或通过球的沉降就可得到0.44的平均空隙率。3壁效应壁效应：在接近固体表面的地方会使随机填充中存在局部有序,紧挨着固体表面的颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层。这种层是正方形和三角形单元聚合的混合体。3.2.2.       不同尺寸

6、球形颗粒的填充在规则填充的基础上，等尺寸球之间的空隙在理论上能够由更小的球填充，得到更高密度的集合体。3.2.3.       实际颗粒的堆积(自学)颗粒并不总是球形的，也不都是规则堆积或完全随机堆积的。总堆积程度。当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松装密度随容器直径的减小和颗粒层的高度的增加而减小。对于粗颗粒，较高的填充速度导致松密度较小。但是，对于像面粉那样的有粘聚力的细粉末，减慢供料速度可得到松散的堆积。图3-4空隙率与球形度之间的关系图3-5颗粒表面粗糙度对空隙率的影响一般地，空隙率随球形度的降低而增加，如图3-4所示。在松散堆积时，有棱角的颗

7、粒空隙率较大，与紧密堆积的情况正好相反。表面粗糙度越高的颗粒，空隙率越大，颗粒越小，由于颗粒间的粘聚作用，使空隙率越高，这与理想状态下颗粒尺寸与空隙率无关的说法相矛盾。因此，潮湿粉末的表观体积随水含量的增加而变得更大。3.2.4       不同尺寸颗粒的最紧密堆积在二组元的颗粒体系中，大颗粒间的间隙由小颗粒填充，以得到最紧密的堆积，混合物的单位体积内大小颗粒重量分别写成下两式的空隙率和密度。式中分别为大颗粒和小颗粒设大颗粒所占质量分数用f1来表示，则对于同一种固体物料，由于单一组份的空隙率相同，即，因此大颗粒的体积分数为对于同一种固体物料，由于单一组

8、份的空隙率相同，即ρp1=ρp2=ρp3和ε1=ε2=ε3，因此大颗粒的体积分数为式中，小颗粒