第二章 固体颗粒的传输.ppt

第二章 固体颗粒的传输 §2－1 固体颗粒的性质 1、颗粒形状及其表示方法 燃烧重油时产生的颗粒 （a)不完全燃烧；（b)完全燃烧 1）形状指数 表示单一颗粒外形的各种无因次指数 （1）均匀度 根据三轴尺寸b、l、h之间的比值导出 长短度 （2）充满度 体积充满度 （3）球形度Ψ 表示颗粒接近球形的程度 2）形状系数 表示颗粒（群）性质和具体物理现象与单元过程间的函数关系时，将与颗粒形状有关的诸因素概括为一个修正系数外形的各种无因次指数 （1）体积形状系数φV §2－1 固体颗粒的性质 2、颗粒粒度及其分布 颗粒粒度：表征颗粒尺寸大小的几何参数 球形颗粒——直径； 非球形——当量直径； 非均匀尺寸—— 粒度分布 典型颗粒尺寸: 流化床内煤粒 0 - 10 mm 粉煤燃烧 0- 100μm 炭黑 0 - 10 μm 1）颗粒粒度的测定 （1）筛分法 将固体颗粒连续通过相邻筛号的两层筛子后，残留在其间的颗粒的粒度用该两个筛号尺寸的算术平均值 通常采用单位长度或单位面积上筛丝数或筛孔数表示。 “目”：表示每英寸长度内的标准筛丝数，相应筛孔尺寸固定。 例：400目Tyler标准筛，筛丝直径25μm,筛孔尺寸 38μm “孔筛”：每平方厘米筛面上孔数目 例：4900孔筛，4900孔/cm2, 筛孔尺寸88μm 应用范围： 40μm～5cm （2）沉降法 测定固体颗粒在液体中的沉降速度，根据公式计算颗粒的粒度 适用于细颗粒 500μm； 根据不同颗粒特征（粒度、比重、可溶性、介电性等)，选用不同的液体； 可在颗粒上施加不同外力：重力，离心力，电磁力，组合力场等； 检测方法：重量法，光学法，光通过法，X射线法等 （3）显微镜法 直接观察和测量单个颗粒粒度 图象技术采用经显微校准的显微镜 光学显微镜：0.8-150μm 电子显微镜：0.001-5μm 计数方法： 人工，半自动，全自动等 扫描电镜，可给出特征粒度、面积、周边、分布表格等 （4）透过法 根据流体通过填充床，流速与床层压差成线性变化原理设计 所测量的是比表面积平均粒度 测量范围在1-75μm （5）激光粒度测法 利用颗粒群对于激光的散射特性采用Mie理论反演颗粒粒度 测量范围 0.005-3000μm 干法：20μm，湿法：20μm，不同材料颗粒采用不同弥散剂 2）颗粒粒度的表示方法 由颗粒形状、形成过程的多样性和测定方法的多样性决定 （1）单颗粒粒径的表述 球形颗粒：粒径 非球形颗粒：按不同用途采用不同表述方式 ① 定向径d1 与颗粒运动方向相垂直的尺寸、最大定向径或面积等分定向径 ②多轴算术平均径d2与多轴调和平均径d2’ ③ 等面积球当量直径d3 ④等比面积（当量）直径d4 （2）颗粒群粒径的表述 颗粒群各种平均粒径的计算方法 颗粒群各种平均粒径的计算方法（续） 各种不同方法表示的平均粒径所适应的机械、物理化学过程 例子分析： 气固系统中流动阻力问题 当1μm dp 100μm时，一般属于Stokes区 （3）颗粒群的粒度分布及其表示法 将颗粒群按一定的粒度范围以若干级别进行排序，构成颗粒群的粒度分布 ① 分布曲线 频率分布 ① 分布曲线 累积分布 筛余累积分布 筛下累积分布 ① 分布方程 最简便、最完整的描述颗粒粒度方法 特点： 可用解析法求解各种平均粒径、比表面积等特性参数 能根据很少的测定数据推出分布规律 正态分布方程 双参数函数：平均值d 和标准偏差σ 正态分布曲线方程 平均粒径 d=d50 （中位径） 标准偏差 σ=d50 – d84.1 = d15.9 - d50 对数正态分布方程 多数工业用粉体，粒度分布不均匀，曲线会向一边偏移，具有长下摆 式中：R(d) —— 大于粒径d(μm)的累积筛余质量百分数； dT —— 特征粒径（μm），对某种特定颗粒，为定值； n —— 均匀性指数，表示粒度分布的宽窄 几种常见颗粒的 dT 及n值 在lglg100/r(d) – lgd 坐标系中，RRB分布方程为直线，斜率为n; 当R=(d) = 36.8%时，对应的粒径即为dT； 以质量为基准的比表面积近似式 3、颗粒体流动性 颗粒的流动性的影响因素：粒度，形状系数，密度，表面特征，堆积特征，填充介质，所受应力情况等 颗粒的流动性关系到粉体的存储、输送、流化及加、排料设备的设计和运行 （1）Carr分类法 根据松散物料的性质和力学特征表征流动性能； 需确定的物性参数： 压缩率、铲板角、休止角、均匀度 （2）Jeni