[管理学]第三章 粉体密度及流动性.ppt

* * * * 在粉体的处理过程中经常发生粘附器壁或形成凝聚的现象。 * * * 如颗粒表面亲水，当颗粒与颗粒相接触（a＝0）， 且α＝100～400时，则 Fk＝（1.4～1.8） (颗粒—颗粒) （颗粒—平板） 对液体而言，满足如下定律： （1）压力与深度成正比即帕斯卡定律 （2）同一液面上压力相等，即连通器定律 对粉体，Jassen作如下假设： （1）容器内的粉体层处于极限应力状态； （2）同一水平的垂直压力恒定； （3）粉体的基本物性和填充状态均一，故内摩擦系数 为常数 第四节 粉体压力计算 一、Janssen公式 * * 取h深处的微元层作为 研究对象，当其受力 平衡时，在铅垂方向 作受力分析为 取h深处的微元层作为研究对象，当其受力平衡时，在铅垂方向作受力分析为 根据极限莫尔圆原理及假定1，对非粘性粉体，有 将上式整理后得 * 积分后得： * 根据边界条件可知，当时 时， ，得： 即：深度为 时，粉体铅垂压力 与高度 的关系为： ∴ 代入得： * 水平压力 若粉体层的上表层有外载荷 p0 存在， 则： 时， ， 此时： * 二、料斗（锥体）的压力分布* * 以料斗的圆锥顶角为坐标原点，建立如图所示的直角坐 标系。 取料斗中的微元，对该微元作垂直方向上的力平衡。 先求与壁面垂直方向上单位面积的压力 沿壁面长度方向上的摩擦力为： * 单元体部分粉体沿垂直方向的力平衡： 整理后得： 式中： （与料斗形状、壁材料、粉体性质有关） * 边界条件： （1）若外压为0，即： 时， ，有： * （2）若外压不为0，即： * 粉体之所以会流动，是由于平衡条件被破坏后，粉体层沿剪切面的滑动和平移。 三、粉体的重力流动 * 整体流 漏斗流 仓内粉体重力流动状态和模式 （一）流动状态 D：颗粒自由降落区 C：颗粒垂直运动区 B：团块运动区 A：为颗粒擦过B区向出口 区中心方向迅速滚落区 E：颗粒不流动区 除了E区以外，凡处于大于安息角位置的颗粒均产生流向中心的运动 * 仓内整个粉体层能够大致上均匀流出，这种流动型式称为整体流。 1、 整体流 * （1）符合“先进先出”的运动特点，减少贮存期物料的结块、变质、偏析等问题，而且不同批次、高度的物料层基本无交叉； （2）减少不稳定流动，使粉体的密度基本保持恒定，有利于计量 （3）仓壁陡峭 （4）仓壁磨损 整体流的特点 * 2、漏斗流 * 只有料仓中央部分产生流动，流动区域呈漏斗状，使料流顺序紊乱，甚至有部分粉体停滞不动 漏斗流的特点 特点： （1）先入后出； （2）引起偏析、突然涌动、物料容重发生变化，会造成因 贮 存而结块等后果，但对那些不会结块或不会变质 的物料，且卸料口足够大，可防止搭桥或穿孔的许多 场合，漏斗流料仓可以满足要求； （3）是局部流动，减少了料仓的有效容积，易发生塌落、 结拱等不稳定流动，操作控制较难。 * 四、颗粒贮存和流动时的偏析 1. 偏析： 粉体颗粒在运动、成堆或从料仓中排料时，由于粒径、颗粒密度、颗粒形状、表面性状等差异，粉体层的组成呈不均质的现象。 * 2. 非粘性颗粒偏析的机理 细颗粒的渗漏作用 振动 颗粒的下落轨迹 料堆上的冲撞 安息角的影响 * 五、防止偏析的方法 加料时，采取某些能使输入物料重新分布和能改变内部流动模式的方法。 * 卸料时，通过改变流动模式以减少偏析的装置 * 作业： 1、何为颗粒密度，松密度，两者有何关系？ 2、某粉体的真密度为1000kg/m3，当该粉体以空 隙率＝0.4的状态堆积时，求其松密度 3、粉体流动性的影响因素与改善方法有那些？ 4、休止角、内摩擦角的含义？ * * * * * * * * * * * 库仑粉体：符合库仑定律的粉体 粉体流动和临界流动的充要条件 莫尔-库仑定律： 粉体内任一点的莫尔应力圆在IYF的下方时，粉体 将处于静止状态； 粉体内某一点的莫尔应力圆与 IYF相切时，粉体处于临界 流动或流动状态。 IYF τ-σ线为直线a：处于静止状态 τ-σ线为直线b：临界流动状态/流动状态 τ-σ线为直线c：不会出现的状态 粉体处于静止 粉体沿该平面滑移