粉体科学与工程习题集(2013)
粉体科学与工程
习题集
南京工业大学材料科学与工程学院
二〇一三年二月
一、某厂用粉碎机粉碎砂岩，原料及粉碎产品的筛析结果如下表所示，试求原料及产品的算术、几何、调和平均粒径。
二、下表所列为一个试样的筛分分析原始数据
①请在表内填出筛余累积量∑Wi。筛余累积百分数R（%）晒下累计百分数D（%）。（W-试样总量，克）
②在直角坐标纸上绘制筛析曲线（R累计分布和D累计分布）并求中位径d50和多数径dmod。
③由累计分布曲线填出频率分布数据表中的频率值
W
Wi
（%），并在筛析曲线图内绘制频率分布曲线。设取每粒级的粒度范围Δdp=200微米。 累计分布数据表
W=200克
频率分布数据表
三、Bond 裂纹粉碎理论公式中物料平均粒径的表达式，并利用该式计算第一题中原料及产品的平均粒径。
四、已知第一题中粉碎物料的单位功耗为8千瓦·时/吨，如果改变产品粒度为原来粒度的0.6倍（即产品粒度每级都缩小为原来的0.6倍），试求改变产品粒度（原粒度不变）后的单位功耗（千瓦·时/吨）。要求用三种理论分别计算，并评述结果。
五、利用第三、四题中数据或结果计算该工作条件下的Bond功耗指数Wi（焦耳/千克）。
六、破碎中硬石灰石，原料尺寸为700毫米，拟用颚式破碎机进行破碎。要求每小时产量为110吨，破碎后物料尺寸不超过180毫米，试选择破碎机规格。并计算其生产能力G、主轴转速n、理论安装功率N和电机功率N M。
（建议采用PEF900×1200颚式破碎机，已知e=150～200mm, S=30mm，б=1200kgf/cm2，E=(2～5)×105kgf/cm2）
七、某台颚式破碎机主轴额定转速n=240转/分，今欲提高其产量40%，有两种建议：一是将转速提高40%，二是将出口宽度e放大40%。试分别对两种建议进行计算和评述。（设电机容量有富裕）
已知：
转速公式n=47s
tga/(r.p.m)
产量公式G=
tga s
e
nsLρ)
2(
30+（t/hr）式中：tgα=0.4，动颚行程S=0.016m，
出口宽度e=0.1m, 出料口长度L=0.6m，
物料松散密度ρ(t/m3)，
物料松度系数μ=0.5。
八、某水泥厂要求年产425号矿渣水泥20万吨，矿渣和石膏的掺入量分别为45%和5%，水泥细度要求为0.08mm方孔筛筛余4%。若磨机全年检修总时数为1000小时，试问应选用几台?2.4×12M边缘传动、中心卸料的开路管磨机？并核算该磨机转速ng、产量G、填充率Ф、理论功率N0、和电机功率N M等参数，最后加以简单评述。
设已从产品样本上查得该磨机，有效容积V e=47.8米3，转速n=20转/分，总装球量G b=64吨，电机功率N M=800千瓦，当入磨粒度<15毫米和产品细度为0.08mm方孔筛筛余10%时的额定产量G N=25吨/时，并已知：衬板厚度δ=5厘米，钢球平均容积密度ρW=4.7吨/米3，熟料、矿渣、石膏的易磨性系数K m分别为1.0、0.8、2.0。
九、用试验磨做粉磨速度试验。测得数据如下：
①试用做图法在重对数一对数坐标系中求取时间指数n′和粉磨速度常数K t之值，并用公式计算法对比之。
②由图推算当200μm筛筛余R200
μ=10%时所需粉磨时间为多少分钟？
十、有一台?1.83×6.1M的两仓水泥磨，产量G＝8吨/时，
吨/时，入磨粒度R0＝100％，产品细度R m=5％（均为0.08mm方孔筛筛余。有关磨机设备及操作参数如下：
第一仓第二仓
有效容积V1=6m3V2=8.4m3
仓有效长度L1＝2.5m L2=3.5m
填充率?1＝32％?2＝28％
磨内存料量G1=2吨G2＝2.6吨
若粉磨全过程符合粉磨动力学方程，并令n′＝1，试求：一、二仓断面处的细度R1应为若干？
十一、有一台三仓管磨机，各仓的有效长度依次为L1＝2.0米，L2＝2.0米，L3＝3.0米，入磨粒度5～10mm，要求产品细度R＝5％，若磨机操作稳定正常，运转达到平衡，而且粉磨相对速度在全粉磨过程中均保持不变。①试确定各仓最合理的粉磨细度。（细度均以0.08mm方孔筛筛余表示），②试求达到标准细度的筒体截面距磨头的距离。
十二、今测得某物料经一试验磨机粉磨后，其产品中大于50μm 的颗粒含量为30.3％，并已知该粉磨产品分布符合RRB分布，均匀性系数n＝0.8。试求产品中①特征粒径和特征粒径系数；②中位径(μm);
③小于30μm的颗粒含量(％)；④介于20～25μm的颗粒含量(％)；⑤若采用80μm方孔筛筛析，其筛余是多少(％)?⑥若颗粒密度为3000kg/m3，则其比表面积s w是多少(cm2/g)?
十三、将一粉磨机入磨物料粒度由25mm增加到35mm（均以80％通过筛孔尺寸表示)，则出磨细度相应由8％增加到10％（均以0.08mm 方孔筛筛余表示)。当其他条件均不改变时，试求变动粒度和细度指
标后磨机产量与原来产量之比。
设粉磨全过程中，磨内物料以及入磨物料、出磨产品的颗粒组成符合RRB方程；并已知粒度均匀性系数（粒度指数）n＝0.9，速度均匀性系数（时间指数）n′＝1.2；能量指数m＝1.75，且这些指数在粉磨全过程中均保持不变。
十四、用?500×500的球磨机做易磨性实验，已知其理论功率N0＝0.5千瓦。用标准物料做实验，当装料量为20千克，喂料粒度D p＝7～10mm，产品细度R p＝10％（0.08方孔筛筛余）时，求得标准物料的单位粉磨功产量q s＝40千克/千瓦?时。现有一未知物料按上述规定做同样的处理后进行粉磨试验，经一定时间后，用0.08mm方孔筛做筛析，结果如下：
设粉磨过程复合粉磨动力学方程，试求其达到标准细度所需的时间（分），并求出其相对易磨性系数K m和单位功产量q x（千克/千瓦?时）。
十五、某连续磨机为保证产品粒度不大于50微米，采用圈流粉磨系统，系统流程如下图所示。
已知：磨机喂料量G1=15吨/时；磨机出磨量G3中>50微米的颗粒含量为70％；
选粉机回料量G2中>50微米的颗粒含量为90％。
试求：①选粉机回料量G2，磨机出磨量G3和最终产品量G4；
②选粉机选粉效率和循环负荷率；③牛顿效率。
十六、已知密度为2650kg/m3的砂粒的比表面积平均粒径d s＝150微米，卡门（Carman）形状系数?c＝0.8，试求该砂粒在20℃空气中的沉降速度。要求分别用①理论公式法中的区间判别法；②公式加图线修正法；③图表法（简述查图过程）求算，并对结果进行评述。
十七、试求直径为60μm，密度为2650kg/m3的球形石英颗粒在20℃水中和20℃空气中的沉降速度。要求用尝试法求算，并对结果加以比较评述。
十八、设某砂粒在盛满水的量筒中作等速沉降，测得沉降至筒底的时间为37.5秒。已知量筒高30厘米，砂粒密度ρp＝3000千克/米3，水的密度ρw＝1000千克/米3，粘度μw＝0.001帕?秒，试求具有与该砂粒同样密度和沉降速度，且比表面积平均粒径d s＝100微米的另一物料的卡门（Carman）形状系数和比表面积形状系数。
十九、一密度为2500千克／米3的玻璃球在20℃的大气中沉降，问：①可使用Stokes公式计算沉降速度的最大粒径为多少微米？相应的沉降速度有多大？②可使用Newton公式计算沉降速度的最小粒径
为多少微米？相应的沉降速度又有多大？试对该结果进行分析评述。
二十、密度ρs＝1850kg/m3的微粒，在水中作层流沉降，问在50℃和20℃的水中。其沉降速度相差多少？又如该颗粒的直径增大一倍，问在同温度的水中仍作层流沉降，其沉降速度相差多少？
二十一、取含泥沙的混浊河水（20℃）在量筒中静置1小时，然后用吸液管于水面下5厘米处吸取少量试样，问可能存于试样中的最大微粒直径是多少？（已知泥沙的密度是2500 kg/m3，并设?c＝1.0）。又若量筒高50cm，试求0，5，10，20，30，40，50cm深处的最大微粒直径，写出粒径分布。
二十二、已知铅颗粒的密度为7800kg/m3，石英颗粒的密度为2600 kg/m3，若此两种颗粒以相同的速度在水中沉降，问在层流沉降和湍流沉降两种状态下，它们的直径比例（即等降系数）各为多少？
二十三、在如图所示离心机试管中，d p＝2μm的球形颗粒作服从
已知：离心机转速ω＝
3000rad/min，液面至中心轴r1
＝5cm，试管底部至中心轴距
离r2＝12.5cm，颗粒密度ρp＝
3000千克/米3，悬浮液密度ρ
＝1000千克/米3，悬浮液粘度μ＝0.01P（泊），试求颗粒由液面沉降至试管底部的时间t。
二十四、若将上题中试管直立，使颗粒作重力沉降（设沉降仍服
从Stokes 定律，d p 、ρp 、ρ、μ等均不改变），问此时颗粒由沉降至试 管底部的时间为多少？并将结果与上题结果比较(离析因素)。
二十五、根据测定某粉状物料（设为球形）的单颗粒质量为42.4×10-12千克，密度ρp ＝3000千克/米3，若该粉状颗粒在20℃的垂直空气管道中自由沉降，试求其悬浮速度。
二十六、若已知原始粉尘和排放粉尘的粒度组成以及收尘设备的总收尘效率ηT 。试证明下式成立：
(1)Re 100%R T x Rix x
ix
ηη?--?=??
式中：
x η－收尘设备对x 粒级粉尘的分级收尘效率（％）；
Rix ?－原始粉尘中x 粒级粉尘的重量百分含量（％）； Re x ?－排放粉尘中
x 粒级粉尘的重量百分含量（％）。
二十七、含尘浓度为15克/米3的气体，以150米3/分的流量通过一除尘器进行净化，每小时收集粉尘108千克。原气体中及收下的粉尘经测定得到如下数据：
试计算：
①该收尘器的总收尘效率ηT ；
②各粒级部分（分级）收尘效率
η；
x
③净化后气体中粉尘的颗粒组成。
二十八、含尘气体所含粉尘的粒径分布及旋风收尘器对各粒级的分级收尘效率如下表所示：
试计算：
①该旋风收尘器的总收尘效率ηT；
②设气体流量为1200米3/分，含尘浓度为18 克/米3，其每昼夜收集粉尘的质量和净化后气体的含尘浓度；
③收下粉尘和净化气体残留粉尘的颗粒组成。
二十九、利用两台收尘器串联组成二级收尘系统净化气体。已知第一台收尘器的总收尘效率为η1，第二台为η2，试作系统流程图并证明系统的综合收尘效率ηs＝η1+η2－η1η2。
三十、在室温为30℃（当地大气压为750mmHg）的某车间内测定作业区的粉尘浓度，采样流量15L/min，采样时间60min。采样前后集尘管的重量分别为20.7495g和20.7555g。试计算作业区的粉尘浓度（mg/Bm3）。
三十一、有一烟气沉降室，其长×宽×高为11×6×4m，沿沉降室高度的中间加一层隔板，故尘粒在沉降室内的最大降落高度为2m。已知烟气流量为12500Bm3/hr，烟气温度为150℃，相应烟气密度为
1.29kg/ m3，粘度为0.0225cP烟尘粒子密度为1600kg/ m3，试核算：
①该沉降室能否收下35μm以上的尘粒？
②若抽掉中间隔板，还能否收下35μm以上的尘粒？
③有无中间隔板两种情形下，该沉降室所能收下的最小尘粒的粒径（μm）。
④有无中间隔板两种情形下，35μm颗粒的分级收尘效率(%)。
三十二、有一长4m，宽2m，高2m的降尘室，内用隔板均匀分成25层，用以除去烟气中的细小烟尘，已知：烟尘密度为3000 kg/ m3，烟气进入降尘室时的密度为0.5 kg/ m3，粘度为0.035cP。若欲利用此设备除去烟气中10μm以上的烟尘颗粒，问应每小时送入多少的烟气？
三十三、已知某旋风收尘器筒体半径为R2（m），排气管半径为R1（m），尘粒在筒内的径向沉降速度为u or（m/sec）（设沉降符合Stokes 定律）气旋流平均圆周速度为u f（m/sec），试证明该旋风收尘器所能分离的最小粒径满足下式：
d=(m)
p
,min
式中：n－气旋流在筒内旋转的圈数；
ρp－粉尘密度（kg/ m3）
μf－气体粘度（Pa?sec）。
三十四、有一台旋风收尘器，直径为600mm，通过总风量为Q （m3/hr），为提高收尘效果，拟改用四只直径为300mm的同型号旋风收尘器并联来代替它（总风量及含尘气体有关参数均未改变），试
分析替换前后收尘器本身的阻力损失和分离极限的变化情况。（筒型号旋风分离器的分离极限d k和阻力Δp计算式中有关系数与元因次数亦均不改变）
三十五、一台旋风分离器原来的临界分离粒径d k＝8μm，本身的阻力损失Δp＝1000Pa，若其它条件均不变，只将操作风量减少25％，试求改变风量后的d k和Δp。又测得该旋风收尘器对20μm尘粒的分级效率为85％，若将操作风量提高20％而其它条件均不改变，则改变风量后的该粒径分级收尘效率为多少？
三十六、一磨机要求操作通风量为7200 m3/hr（已包括漏风在内），排出气体含尘浓度为100g/Bm3，气温为100℃（管道温降忽略不计）。通过旋风收尘器后要求对10μm以上颗粒的部分收尘效率η10μ不低于60％，拟采用CLT/A型旋风收尘器作为袋收尘器的预收尘。试确定收尘器的直径与个数，并计算其临界粒径与阻力，校核η10μ。已知：粉尘颗粒的真密度ρp＝3000千克/米3
旋风筒内气流旋涡指数n＝0.8
三十七、已知一台袋式收尘器的K1＝30000Pa?sec/m，K2＝72000sec-1（使用温度为20℃），过滤面积A=8000m2，处理含尘空气量Q＝120m3/sec，进口含尘浓度c i＝0.02kg/m3，试求：
①刚刚清灰后的压力损失和过滤3小时后的压力损失。
②如果要保持过滤阻力Δp≯2000Pa，（最大）清灰周期为多少分钟？
三十八、为测定某袋收尘器的滤布阻力系数ζ0和粉尘层平均比阻αm，用温度为20℃的含尘空气做实验，得到如下数据：
刚清灰后的压力损失Δp=400Pa
清灰前的压力损失Δp=2100Pa
含尘空气流量Q=1800 m3/hr
灰斗积灰质量m=55kg
过滤面积A=40m2
求：ζ0=?(m-1), αm=?(m/kg)。
三十九、原有袋式收尘器一台，操作风量为Q1，收尘器本身阻力为Δp1，若要提高操作风量为Q1的1.3倍，试计算新情况下的阻力Δp2。（设改变风量前后，设备参数，操作制度、袋上粉尘堆积特性、含尘气体性质及浓度均未改变，滤布阻力忽略不计）。
四十、采用袋收尘器分离废气中的粉尘，滤布材料为涤纶602号，阻力系数为7.2×107m-1，收尘器过滤阻力为1400Pa，现因生产需要。仅将处理风量增加50％，滤布阻力则由400Pa增加到600Pa，问此时袋收尘器的过滤阻力变成多少Pa？
四十一、欲处理Q＝7500 m3/hr，c i＝50g/m3的出水泥磨的含尘气体，以确保排放浓度不大于国家标准规定的数值。现在可供选择的收尘设备只有CLT/A-600旋风收尘器（ηT＝90％）和DMC-40袋式收尘器（ηT＝98％）各若干台。试选择设计一收尘系统。并作简要计算说明，最后计算系统的综合收尘效率。
四十二、试推导并证明管式电收尘器的收尘效率公式仍满足多依奇（Deutch）公式（设管极半径为R，管长H）。
四十三、某厂水泥磨配用电收尘器的实测结果如下：
c i＝13.325g/m3，c e＝0.240 g/m3
处理风量Q i＝120000m3/hr
由于漏风出口风量Q e＝165000m3/hr
电场断面积F=25m2，电场长度L＝3m，
集尘极总面积A=1180 m2
试计算：
①正负极间最大距离（mm）；
②尘粒的平均有效趋进速度（cm/sec）；
③d50（切割粒径）的尘粒的趋进速度。
最后讨论结果，做出评述。
四十四、有一台Φ4×60m带四级旋风预热器水泥窑，窑产量为900吨/日。窑尾烟气经增湿塔后通入一台电收尘器中，最后由烟囱排入大气，测得烟气出增湿塔温度为150℃，烟气量为214000标米3/时，含尘浓度最大为80g/ m3，出电收尘器后烟气温度降低40℃，设电收尘器漏风系数为1.05。要求出电收尘器含尘浓度达到国家排放标准（即≤150mg/ m3）.试确定该电收尘器的规格及集尘极总面积。（取集尘极面积储备系数1.3）。
四十五、某台电收尘器的收尘效率为99%。若处理风量提高20%，则在其它条件不变的情况下，现在的收尘效率是多少？
四十六、在垂直管道中气力输送煤粉，空气的上升速度u a＝2m/sec，其运动粘度υa＝20×10-6m2/sec，密度ρa＝1kg/m3，煤粉的密度ρp＝1500kg/m3，设煤粉Φc＝1。
试求：
①可被上升气流带走的煤粉颗粒的最大直径；
②停留在上升气流中悬浮不动的煤粉颗粒的最小直径；
③在此上升气流中能够向下沉降的煤粉颗粒的最小直径。
若改变空气的上升速度为1 m/sec，试求改变前后①、②、③所求粒径的比值。
四十七、某固定的颗粒床层内径为2.2m，床层高度为4.5m。颗粒的当量直径为5mm，床层空隙率为0.35，通过床层的气体在操作条件下的流量为0.5 m3/s。气体的平均密度为37.1kg/ m3。平均粘度为0.017厘泊，试计算气流通过床层的压强降。
四十八、某厂利用流化床干燥物料，其阻力为3057Pa，床层高度为20cm，物料的真密度为2600kg/ m3，气体温度为300℃，试求此时流化物料的空隙率和容积密度。
四十九、计划将某种固体颗粒在流化床流化，如果其中d p>0.25mm的颗粒必须避免带出，求床层允许气体表现流速理论上的最大值和最小值。
已知：固体颗粒：ρp＝1450/ m3，Φc＝1
筛析平均尺寸d p＝0.45mm；
空气：t＝200，μ＝2.60×10-6Pa?sec，ρa＝0.747kg/ m3。
五十、某台Φ2.5×10m的立窑中料球的表面积平均粒径d s＝6mm，料球密度ρs＝1300kg/ m3，设窑内装满料球，窑内孔隙率ε＝0.4。窑中平均温度t＝500℃，平均粘度μ＝37×10-6Pa?sec，平均密度
ρg ＝0.456kg/ m 3，气体平均表观流速v g ＝1.0m/sec 。试计算窑内料层阻力和气流允许最大平均速度（即最小流化速度）。要求各用两种不同的方法或公式计算，并加以评述。
五十一、 有一MFC 流化床分解炉，已知：水泥生料粉分解前后平均密度为2100 kg/ m 3，料粉的平均粒度为40μm ，卡门（Carman ）形状系数Φc ＝0.9，分解温度为t ＝850℃，临界状态下床层空隙率εmf ＝0.5，床内气体在标准状况下的密度为1.3 kg/ m 3，床内近似于常压。试求该分解炉的最低流化速度和最高流化速度。
由于缺乏床内气体成分的数据，近似取空气粘度代替。查手册得知空气在0℃时的粘度为17.09×10-6Pa ?sec ，而空气粘度随温度变化的关系可用下式表示：
1.5
0273111()111273
T T T μμ+=?
?+℃ 五十二、 某厂采用气力输送物料入库（拟用螺旋式气力输送泵）。要求小时输送量为20t 。已知水平距离为800m ，提升高度35米，当地大气压为105Pa ，配用袋式收尘器的阻力为1800Pa ，物料密度为3000kg/ m 3.试求压缩空气用量、管径、供气压力（表压）及空压机的计算功率。
五十三、 试求上题螺旋式气力输送泵的动力指数K 。 五十四、某厂利用胶带输送机水平输送石英，要求输送距离L H
＝30m ，输送量G ＝200t/hr ，已知石英颗粒度≤25mm ，其容积密度ρv ＝1.6t/m 3，堆积角ρ＝30o；工作条件为2m 导料槽尾部加料，头部卸料，设有弹簧清扫器、空段清扫器和螺旋式张紧装置；工作环境为干
燥有尘的车间内，试确定输送带宽度及配用电机功率。
五十五、若将上题水平输送改为倾斜输送，水平倾角16o，水平投影距离仍为30m，其它条件不变，试重新确定输送带宽度及配用电机功率，将两结果比较评述之。
五十六、某厂利用螺旋输送机水平输送煤粉，要求输送能力G ＝70t/hr，已知：煤粉的容积密度ρv＝600kg/m3，填充系数Φ＝0.4，现用一台直径D＝400mm，转速n＝120rad/min的螺旋输送机即可满足要求，试问该机的螺旋为何型式？
五十七、有一水泥粉磨车间生产325号矿渣水泥，平均产量为36t/hr，今采用螺旋输送机作水平输送，距离19m，试选择螺旋输送机的规格（包括其螺旋直径、转速和功率），已知矿渣水泥的容积密度ρv＝0.9~1.2t/m3。
五十八、已知一台斗式提升机的驱动轮半径为200mm，料斗外缘半径为400mm，试分别计算欲使斗内物料作离心式，重力式和离心－重力式卸料的带轮转速（rpm）。
五十九、某厂利用斗提式提升机输送石灰石。块度<50mm，其中大块料约占25％，石灰石容积密度为 1.6t/m3，要求输送能力为30t/hr。提升高度为20m。试选择一通用斗式提升机，确定其型号，并计算其配用电机功率。
粉体材料科学与工程培养方案
粉体材料科学与工程培养方案 一、专业简介 粉体材料科学与工程”专业依托“材料科学与工程”一级国家重点学科建设，设有博士点、博士后科研流动站，是国家特色专业和国家本科质量工程重点建设专业，是首批国家“卓越工程师”专业。本专业涉及金属或化合物粉末的制备、并以此为原料制备先进材料，研究材料成分、制备工艺、组织结构和性能之间相互关系，以满足航空航天、新能源技术、生物技术、微电子、汽车工业、国防军工等领域对关键新材料的迫切需求。本专业培养具有坚实的专业理论基础以及材料科学知识、较强的新材料研发能力和创新能力的粉末冶金技术高级专门人才。 二、培养目标 本专业秉承“厚基础、宽专业、高素质、强能力”的人才标准，培养政治思想正确、具有高度的社会责任感、优良的科学文化素养和创新精神、坚实的专业基础、较强的工程实践和工程创新能力、组织和管理能力以及良好国际化视野的高层次、复合型人才。能在材料科学与工程领域，特别是在粉末冶金基础理论、粉末冶金材料（如难熔金属与硬质合金、磁性材料、摩擦减磨材料、粉末高温合金、特种陶瓷材料、电工电子材料）等研究和制造领域从事科学研究与技术开发、工艺设计、材料加工制备、性能检测和生产经营管理、具有国际竞争力的高级专门人才。学生毕业后可在高等院校、科研院所和高新技术企业等从事教学、科研、生产、新材料与材料制备新技术开发以及相关管理方面的工作。 三、培养要求 1、知识要求 拥有良好的人文与社会知识、学科基础知识、专业基础与专业知识。 ①人文与社会知识：掌握一定的哲学、政治学、法学、社会学、心理学等知识。掌握一定的经济、管理等知识，满足工程应用中管理和交流的需要。 ②外语及计算机知识：掌握一门外国语，能顺利地阅读和翻译专业外文技术资料，有较强的听说读写能力；了解计算机基本原理，掌握一种以上计算机语言，能熟练应用计算机解决本专业问题。 ③学科基础知识：掌握材料科学与工程学科所需的数学、物理、化学等自然科学基础的知识
粉体工程与设备期末复习题
粉体工程与设备思考题 第一章概述 1、什么是粉体？ 粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的一个集合体。 2、粉体颗粒的种类有哪些？它们有哪些不同点？ 分为原级颗粒、聚集体颗粒、凝聚体颗粒、絮凝体颗粒 原级颗粒：第一次以固体存在的颗粒，又称一次颗粒或基本颗粒。从宏观角度看，它是构成粉体的最小单元。粉体物料的许多性能与原级颗粒的分散状态有关，它的单独存在的颗粒大小和形状有关。能够真正的反应出粉体物料的固有特性。 聚集体颗粒：由许多原级颗粒靠着某种化学力以及其表面相连而堆积起来的。又称为二级颗粒。聚集体颗粒的表面积小于构成它的原级颗粒的表面积的总和。主要再粉体物料的加工和制造中形成。 凝聚体颗粒：在聚集体颗粒之后形成，又称为三次颗粒。它是原级颗粒或聚集体颗粒或者两者的混合物。各颗粒之间以棱和角结合，所以其表面与各个组成颗粒的表面大体相等。比聚集体颗粒大得多。也是在物料的加工和制造处理过程中产生的。原级颗粒或聚集体的粒径越小，单位表面的表面力越大，越易于凝聚。 絮凝体颗粒：在固液分散体系中，由于颗粒间的各种物理力，迫使颗粒松散地结合在一起，所形成的的粒子群。很容易被微弱的剪切力所解絮。在表面活性剂作用下自行分解。 颗粒结合的比较：絮凝体＜凝聚体＜聚集体＜原级颗粒 3、颗粒的团聚根据其作用机理可分为几种状态？ 分为三种状态：凝聚体（以面相接的原级粒子）、聚集体（以点、角相接的原级粒子团或小颗粒在大颗粒上的附着）、絮凝体 4、在空气中颗粒团聚的主要原因是什么？什么作用力起主要作用？ 主要原因为颗粒间作用力和空气的湿度。 范德华力、静电力、液桥力。在空气中颗粒团聚主要是液桥力造成的。而在非常干燥的条件下则是由范德华力引起的。空气相对湿度超过65％，主要以液桥力为主。 第二章粉体粒度分析及测量 1、单颗粒的粒径度量主要有哪几种？各自的物理意义什么？ 三轴径：颗粒的外接长方体的长l、宽b、高h的某种意义的平均值 当量径：颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径
《粉体科学与工程基础》教学大纲.doc
《粉体科学与工程基础》教学大纲 课程编号： 课程名称:粉体科学与工程基础/Fundamentals of Powder Science and Technology 学时/学分：32/2 （其中含实验0学时） 先修课程：无 适用专业：无机非金属材料工程 开课学院（部）、系（教研室）：材料学院无机非系粉体工程研究所 一、课程的性质与任务 本课程为无机非金属材料专业的专业必修课程，材料科学与工程专业的专业选修课. 通过本课程的学习，使材料科学与工程专业的学生能够系统地掌握“粉体科学与工程” 的基本理论和基础知识，从而能根据材料的性能要求，从粉体科学的角度，对粉状原材料的颗粒儿何特性和表面物理化学性质进行正确的表征和合理的设计；并为进一步学习粉体制备与处理工艺及装备技术奠定基础，使学生能从粉体过程工程的层面，掌握正确、合理地运用粉体材料制备工艺和装备技术的技能。通过本课程的学习，使学生获得： 颗粒几何特性与表征 颗粒的堆积结构与致密堆积 粉体力学与流变特性 颗粒流体力学 粉体的物理特性 粉体的表面物理化学性质 等方面的基本概念和基木理论，以及正确、合理地应用专业基础知识解决粉体过程工程实际问题的能力和科学方法，为后继专业课学习奠定必要专业基础知识。在传授专业基础知识的同时，通过各章节所学内容与生产中实际问题的关联介绍，培养学生对专业课程的学习兴趣。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （―）教学内容 1.颗粒的几何特性与表征 颗粒的大小与分布：粒径和粒度的概念；单颗粒的4种粒径表征方法：轴径，球当量径, 圆当量径，定向径；颗粒群平均粒径的概念；平均粒径的计算方法。 粒度分布：粒度分布的概念；粒度分布的4种表征方法：列表法，作图法，矩值法，函数法；函数法的4种粒度分布方程：正态分布方程，对数正态分布方程，Rosin-Rammler 分布方程，Gates-Gaud in-Schumann分布方程。 颗粒的形状：形状系数的概念，形状系数的表征方法，形状指数的概念，形状指数的表征方法。 颗粒形状的数学分析法：Fourier级数分析法；分数维法：分形与分数维的概念，分数维的计算，颗粒形状的分数维表征。 粉体比表面积：颗粒的表血性状；粉体比表面积的概念；粉体比表面积的计算：基于单颗粒或颗粒群平均粒径的比表面积计算，基于粉体粒度分布的比表面积计算，几种粒度分布方程的比表面
粉体工程试题-加了几个图
1、中位粒径：D 50，在物料的样品中，把样品个数（或质量）分成相等两部分的颗粒粒径 2、壁效应：在接近固体表面的地方，粉料的随机填充存在局部有序。这种局部有序的现象是壁效应 3、粉碎平衡：当物料粉碎到一定程度时，物料在机械力作用下的粒度减小与已细化的微小颗粒再团聚达到平衡，物料粒度几乎不再变化的时候，称为粉碎平衡 4、摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角 5、相对可燃性：在可燃性粉末中加入惰性的非可燃性粉末均匀分散成粉尘云后，用标准点火源点火，使火焰停止传播所需要的惰性粉体最小加入量（%）称为相对可燃性 6、粉碎机械力化学：在固体物料粉碎过程中，设备施加于物料的机械力除了使物料粒度减小、比表面积增大外，还发生机械力与化学能的转化，使材料发生结构变化、物理化学变化。这种在机械力作用下锁诱发的物理、化学变化过程称为粉碎机械力化学。 另答案：研究粉碎过程中伴随的机械力化学效应的学科，应用粉体材料的机械力化学改性制备无机颜料制备纳米金属非晶态金属及合金制备新型材料 7、屈服轨迹：一组粉体样品在同一垂直应力条件下密实，然后在不同的垂直应力下，对每个粉体样品做剪切破坏试验，所得到的粉体破坏包络线称为该粉体的屈服轨迹 8、整体流：物料从料斗出口处全面积的泄出，全部物料都处于运动状态的流动。（料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流动，这种流动型称为整体流。这种流动常发生在带有相当陡峭而光滑的料斗内） 二．简答 1、表征粒度分布特征参数是什么？粉体的填充指标有哪些？ 特征参数：中位粒径D 50、最频粒径、标准偏差； 填充指标：容积密度、填充率、空隙率 2、等径球体随机填充的类型有哪些？ 1、等径球规则填充； 2、随机或不规则填充：随机密填充、随机倾倒填充、随机疏填充、 随机极疏填充；3、壁效应 3、写出几种实际颗粒的堆积规律（P27） 堆积规律：当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松装密度随着容器直径的减少和颗粒层高度的增加而减小。对于粗颗粒，较高的填充速度导致松装密度较小。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。 4、粉体层中液体有几种？各有何特点？ 1、粘附液：粘附在粉体物料的表面； 2、楔形液：滞留在颗粒表面的凹穴中或沟槽内；，即在颗粒间的切点乃至接近切点处形成鼓状的自由表面而存在的液体； 3、毛细管上升液：保存在颗粒间的间隙中； 4、浸没液：颗粒浸没的液体 5、粉体的润湿应用的典型实例，写两例。 1、表面涂覆或包裹：用硬脂酸钠改性MgO 粉体，在吸附层中的硬脂酸根离子的亲水基朝向水相，接触角减小，是粉体润湿性增强； 2、热处理：对陶瓷颗粒进行热处理可以提高金属对陶瓷的润湿性。通过热处理可以除去吸附在陶瓷表面的氧，以免金属氧化在界面形成氧化物阻止金属与陶瓷元素相互扩散。对陶瓷颗粒进行预热处理可以消除颗粒表面吸附的杂志和气体，提高润湿性。 6、粉体摩擦角具体包括哪些角度? 1 内摩擦角、 2 安息角、 3 壁面摩擦角和滑动摩擦角、 4 运动角 7、流动与不流动的判据？（P48） 如果颗粒在流动通道内形成的区服强度不是已支撑住流动的堵塞料，那么在流动通道内将产生重力流动。 根据Jenike 公式可以计算得到料仓和料斗中的压力分布，从而得到物料单元体受到的密实最大主应力； 流动函数 FF ： 时，FF
材料科学与工程网址大全
中国材料研究学会 国际材料研究学会联合会成员，中国材料科学与工程领域国家级学会。https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国硅酸盐学会 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国颗粒学会 含学会建设，学会会员，学会活动，科学普及。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国科学院纳米科技网 从事纳米科技研究、开发的研究单位。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 纳米科技基础数据库 中科院数据库网站，提供国内外纳米科技基础数据研究信息的平台。https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 纳米科技网 含纳米新闻、纳米科技、纳米论坛、纳米产业等内容。https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 纳米科技网 介绍纳米科技。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 电子材料大市场 含电子材料新闻、资讯、科技、论文、产业等内容。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 浙江纳米 提供纳米行业信息、科研发展动态。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国超硬材料网 介绍人造金刚石原料、人造金刚石及其制品的行业信息。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国电子材料网 提供信息产业基础产品及材料信息。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国粉体工业信息网 介绍超细粉体研究、动态信息与工程技术开发。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 中国功能材料网 主要报导中国功能材料领域的现状、动态与信息。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 材料复合新技术信息门户 提供材料学科的各类文献资源以及导航。 https://www.wendangku.net/doc/99171048.html, 材料与测试网 提供材料与测试领域的信息服务。
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粉体工程习题及答案(解题要点)
粉体第2章作业题 1、证明：DnL·DLS=DnS2； DnL·DLS·DSV=DnV3 2、求：边长为a的正方形和正三角形片状颗粒的Feret径。 3、求边长为m的正方形片状颗粒的Martin径。 4、求底面直径为10，直径：高度=1：1的圆柱形颗粒的球形度。 5、用安德烈移液管测得某火力发电厂废气除尘装置所收集的二种烟灰的粒度分布情况如下表。 若服从R―R分布，试求：（1）分布特征参数De和n；（2）二种粉体何者更细？何者粒度分布更集中？ 第3章粉体的填充与堆积特性作业题 1、将粒度为D1＞D2＞D3的三级颗粒混合堆积在一起，假定大颗粒的间隙恰被次一级颗粒所充满，各级颗粒的空隙率分别为ε1=0.42，ε2=0.40，ε3=0.36，密度均为2780kg/m3。试求： （1）混合料的空隙率； （2）混合料的容积密度； （3）各级物料的质量配合比。 2、根据下表数据，按最密填充原理确定混凝土中砂子的粒径及各组分的配合比，并计算混凝土混合物的最大表观密度和最小空隙率。（已知：D碎石/D砂=D砂/D水泥） 粒径/mm 空隙率/% 密度/kg/m3 物料名称 碎石D1=32 48 2500 砂子D2 42 2650 水泥D3=0.025 50 3100 3、根据容积密度、填充率和空隙率的定义，说明： （1）；（2）；（3） 4、某粉体的比重为m，在一定条件下堆积的容积密度为其真密度的60%，试求其堆积空隙率。 5、某粉料100kg，在一定堆积状态下，其表观体积为0.05m3。求：该粉体的堆积密度、填充率和空隙率。（ρP=2800kg/m3） 6、已知：粉料（ρP=2700kg/m3）成球后ε=0.33，并测得料球含水量为13%（以单位质量干粉料计），试求料球的空隙饱和度ψs。 第4章作业题
新材料科学导论期末复习题(有答案版)
一、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示 为增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释
粉体工程与设备
北方民族大学课程设计报告 院（部、中心）材料科学与工程学院 姓名王芳学号 专业材料科学与工程班级 082 同组人员王选、高稳成、闫晓展、代新、马海龙 课程名称粉体工程与设备 年产3000吨碳化硅微粉的生产线的项目名称 可行性研究报告 起止时间 2010-11-21至2009-12-3
成绩 指导教师王正粟祁利民 北方民族大学教务处制 录目 一、项目的目的和意义··············································二、工艺参数的计算··············································三、设备的选择依据··············································四、成本核算··············································五、效益分析··············································六、环境保护及措施··············································七、小节··············································八、参考文献··············································
一、目的及意义 碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过 电阻炉高温冶炼而成。 首先，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，同时分解温度（2400℃）高、优良的化学稳定性，较强的韧性、良好的抗热震性、显著的电学性能和高导热性能等诸多优良特性，因而被广泛用磨具磨料、耐火材料、耐蚀材料、结构陶瓷等产品的生产原料，也可用作电热原器件、半导体器件等产品生产的原料。 其次，碳化硅微粉堆积密度高，耐磨能力强，硬度高，切削能力强，粒度分布集中并且均匀；具有耐高温,强度大,热膨胀系数小，导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料.有四大应用领域：功能
粉体复习资料
第一章 1、单分散粉体：颗粒系统的粒径相等。 2、多分散粉体：由粒度不等的颗粒组成（实际颗粒）。 3、种类： 原级颗粒：一次颗粒或基本颗粒。 聚集体颗粒：二次颗粒 凝聚体颗粒：三次颗粒 絮凝体颗粒 4、特点：具有固体抗变形的能力；具有液体类似的流动性；粉体不是连续体，受到体积缩小类似气体的性质。 第二章 1、粒径 （1）、三轴径：以三维尺寸计算的平均径。 （2）、投影径： a、弗雷特直径: 在特定方向与投影轮廓相切的两条平行线间距. b、马丁直径: 在特定方向将投影面积等分的割线长. c、定方向最大直径:最大割线长 d、投影面积相当径:与投影面积相等的圆的直径. （3）、当量直径： a、球当量径：与颗粒相当的球的粒径πDs2=S 等表面积球当量径：与颗粒表面积相等的球的直径πDs2=S 等体积球当量径：与颗粒体积相等的球的直径Dv3π/6=V d、圆当量径 投影圆当量径：与颗粒投影面积相等的圆的直径 等周长圆当量径：与颗粒投影图形周长相等的圆的直径
（4）、筛分径：又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA 。 2、粒径分布： （1）、频率分布:单位粒径区间内粒子数占总粒子数比例的分布曲线。 p p dD dn N D f 1)(= （2）累积分布：小于（或大于）某个粒径D p 的颗粒数占颗粒总数的百分比。 累积筛下： ()?=Dp p p p dD D f D D 0)( 累积筛上：()?∞=Dp p p p dD D f D R )( 累积分布与频率分布之间的关系: ()?=Dp p p p dD D f D D 0)(，()?∞=Dp p p p dD D f D R )( 累积分布函数又称为粒度分布积分函数；频率分布函数又称为粒度分布微分函数。 、表征粒度分布的特征参数 a 、中位粒径D 50：把样品的个数分成相等两部分的颗粒粒径。 b 、最频粒径：在频率分布图上，纵坐标最大值所对应的粒径。 c 、标准偏差: 2 1 )()(2 N D D n p pi i -∑=σ，表示粒度频率分布离散程度的标志。 （4）、正态分布的概率密度函数(频率分布函数)： ?∞+∞-===--?=1)(,1,0)2)(ex p(21 ,22 ,dx x a a x a a σσ?σσπσ? 粒径频率分布：)ex p(21 )(22 2)(σπσp D Dp p D f --?=
粉体工程与设备复习题
粉体工程习题 一.选择题(以下各小题均有４或3个备选答案,请圈出唯一正确的答案) 1．R ＲB 粒度分布方程中的n 是 。 A 、功指数 B 、旋涡指数 C 、均匀性指数 D 、时间指数 2．粒度分析中常采用RR 坐标来绘制粒度分布曲线。该坐标的横坐标为颗粒尺寸,它是以 来分度的。 A 、算术坐标 B 、单对数坐标 Ｃ、重对数坐标 D 、粒度倒数的重对数坐标 ３.粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB 公式表示R=１00exp[-(P D /e D ）n ]其中 e D 为： 。 A ．均匀系数 Ｂ.特征粒径 C.平均粒径 4．硅酸盐工厂常用的200目孔筛是指在 上有200个筛孔。 Ａ、一厘料长度 B 、一平方厘料面积 Ｃ、一英寸长度 Ｄ、一平方英寸面积 5.某一粉体的粒度分布符合正态分布、利用正态概率纸绘其正态曲线，标准偏差σ= 。 A 、Ｄ50 B 、D ８４。1 —D 5０ C 、Ｄ84。1— D １5。9 7.破碎机常用粉碎比指标中有平均粉碎比i m 和公称粉碎比i ｎ两种,二者之间的关系 为 。 Ａ、ｉm >i n B 、i ｍ=i ｎ Ｃ、i m