工科(粉体流动性)开题报告.doc

粉体流动性研究 热能与动力工程081班张志凯 摘要：粉体与人类的生活息息相关，广泛应用于能源、化工、医药、电力、食品、农业及涂料等行业，在粉体的粉碎、分级、混合、制粒、干燥、包装、输送、贮存等多个单元操作中都需要科学准确的描述粉体的流动性，以便更好地提高生产效率和产品品质。本文同过对不同粉体及同物质不同粒度的粉体进行物性测量，对个参数比较并分析其对粉体流动性的影响。因此，对粉体流动性的研究具有重要的意义。 关键词：粉体、流动性、颗粒、助剂 1 研究背景 随着时代的发展、科技的进步，人类对能源的需求也越来越大，化石能源是主要的利用能源。对于中国的能源结构，煤炭所占能源利用比重最大，2010统计占总能源利用的76.5%[1]。煤炭主要用于电力和部分的化学工业，在这些利用过程中，大多数是采用煤粉的形式加以利用，尤其是在电力行业里，煤炭的利用在储备、输送、气化及燃烧过程都涉及到了煤粉流动。在医药制药行业中的口服固体制剂、农业中粮食的机械输送、化学工业中涂料、化肥、水泥及其他固体产品的生产与输送都与粉体有着紧密联系。在能源短缺的当代，粉体技术的一个主要宗旨便是提高粉体加工过程的能量利用率。因此，粉体的研究对工业发展有着极其重要的作用。 由于人类对粉体的需求提高到了一个新的高度，促使分散在各科学领域中的有关于粉体方面的知识独立出来，得以重视、发展并逐渐完善，从而形成了独立的科学体系—粉体技术，它是研究粉体的基本性质及其应用的科学。粉体是很多单个小于一定粒径的颗粒集合，是固体的特殊形态，通俗来说粉体比颗粒具有更细微的粒径尺寸，不能忽略分子间的作用力。少量的粉体主要体现粒子的微观特性，大量时共同体现出宏观特性。粉体对于人类并不陌生，人类无时无刻不在接触粉体、制造并使用粉体。虽然人类对粉体的加工和利用有着悠久的历史，但是对粉体科学系统的研究始于上世纪30年代，最先从事这一研究的是美国学者J.M.Dallavlle，他于1943年出版了世界上第一部颗粒学专著《Micromeritics》，这标志着粉体工程的问世。日本于1957 年成立了日本粉体工学会，并于1971年成立了日本粉体工业技术协会。1960年德国学者I.R.Meldau编写了《Handbuch der Staubtechntics》。1962年，英国Bradford大学设立了粉体技术学院。1966年，J.M.Dallavlle的学生Orr在继续前人的研究基础上出版了《Particulate techology》。其后，20世纪70年代，美国也先后成立了粉体研究所(PSRI)和国际细颗粒研究所(IFPRI)。1979年日本学者久保、水渡、中川、早川合编了《粉体-理论及应用》、1981年三轮茂雄编着了《粉体工学通论》。我国于1986年成立了中国颗粒学会，并逐渐开展了对粉体的研究。国内的粉体工业随着粉体技术的发展与普及逐渐形成规模，在粉体研究的领域内也取得一定的成果[2]。 粉体技术研究大概包括以下几个方面：粉体性质的研究；粉体制备技术方法及设备研究；制备粉体主要方法；粉碎工程学科分支；粉体工程技术及其优化。其中在粉体性质研究方面主要有三方面的内容：(1)粉体几何性能的测量，粉体颗粒的大小、形状及其分布对粉体各种现象的影响至关重要，如：粉体黏附性与粉体的流动性和粉体的形状相关联，粉末颗粒的尺寸、形状及分布对粉体的性能有着十分重要的影响。(2)粉体力学，是粉体工程技术中工艺设备及装置设计的理论基础。它研究单颗粒和颗粒堆积体的力学性质，如粉体的填充性、摩擦性、黏附性、流动性、偏析、结拱、透过性、强度、硬度、腐蚀性等。粉体力学在料仓设计中的成功应用，可以认为是粉体力学实用的典范。(3)其它粉末性质研究，如光、电、比热等物理性质，还有粉末颗粒表面特性，如吸附、湿润、活化、催化等。 粉体力学的研究主要是从两方面研究：(1)研究处于极限平衡状态的粉体。实质上就是研究粉体的屈服破坏阶段，而不去研究它的变形和位移。(2)研究处于正常平衡状态下的粉体。实质上是研究处于稳态或弹性平衡状态下的粉体，这时要研究它的变形和位移[3]。 粉体技术的主要任务是研究粉体的制备及其有效利用。从科学及应用划分，粉体技术可划分为粉体科学和粉体工程。粉体科学是对各个粉体作基础共性的研究，例如粉体粒度、粒度分布、粉体间的作用、粉体与介质的作用及其系统内热质量迁移等。粉体工程则是研究粉体在工程实践操作中具体的单元操作和优化组合，及其在过程中的监测与控制。 在粉体工程中，粉体物性是表征粉体特性的基本数据。但是，关于表征粉体流动性、喷流性、流化性等操作特性还没有定量的或统一的方法[2]。粉体特性在工程设计中有着重要的参考依据，在能源、化工、医药、环境工程和农业等许多行业中生产原料使用的都是粉体。因此，对粉体特性的研