粉体工程与设备期末复习题.doc
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1、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。可以真正的反映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。重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
2、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解决过程中产生的。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。很容易被薄弱的剪切力所解絮。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
3、、在空气中颗粒团聚的重要因素是什么?什么作用力起重要作用?重要因素为颗粒间作用力和空气的湿度。范德华力、静电力、液桥力。在空气中颗粒团聚重要是液桥力导致的。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,重要以液桥力为主。第二章粉体粒度分析及测量1、单颗粒的粒径度量重要有哪几种?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定向径:在显微镜下按一定方向测得的颗粒投影轮廓的长度称为定向径。 2、何谓三轴径、当量径?见13、粉体分布方程的重要形式有哪几种?各自使用的范围是什么?(1).正态分布
4、,某些气溶胶和沉淀法制备的粉体,起个数分布近似符合这种分布。(2).对数正态分布,大多数粉体,特别是粉碎法制备的粉体较为符合对数正态分布器频度曲线是不对称的,曲线峰值偏向小粒径一侧。(3).Rosin-Rammler分布,对于粉体产品或粉尘,特别在硅酸盐工业中,如煤粉、水泥粉碎产品较好的符合该分布。4、何谓粒度分布、累积分布、频率分布?粒度分布:将颗粒群以一定的粒度范围按大小顺序分为若干级别,各级别粒子占颗粒群总量的百分数。累积分布:将颗粒大小的频率分布按一定方式累积所得到相应的粒度分布。频率分布:表达某一粒径或某一粒径范围内的颗粒在所有颗粒中所占的比例。5、说明RRB的登记表达式中特性粒径的
5、意义。特性粒径:表达体积筛余为36.8%时的粒径。6、什么是颗粒形状?定量表征颗粒形状有哪两大类指标?颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓或表面上各点所构成的图像。定量表征颗粒形状的两大指标:一类是用一组数来表达,并且按照这一组数据可以再现颗粒的形状,如傅里叶分析、神经回路网络法等,这类方法需要解决大量的数据,必须借助于计算机图像解决技术。另一类是用一个数从不同角度来表达颗粒的形状,运用颗粒的各种特性粒径与其表面积、体积之间的关系,来定义各种形状系数,也可以与某一基准(通常是球)相比较,来定义各种形状系数。7、什么是颗粒形状系数和颗粒形状指数?它们分别涉及哪些具体的指标?形状系数指以颗粒几何参量的比例
6、关系来表达颗粒与规则体的偏离限度。常用的几种颗粒形状系数有体积、表面积、比表面积形状系数。形状指数以颗粒外截形体几何参量的无因次数组(或无量纲组合)来表达颗粒的形状特性。涉及均齐度、圆形度、球形度、实用球形度。8、颗粒的形状系数有哪几种?各自的物理意义是什么?表面积形状系数:颗粒的表面积与某一特性尺寸的平方的比值。体积形状系数:颗粒的体积与某一特性尺寸的立方的比值。9、表面积形状系数和体积形状系数的关系是什么?10、什么是平均粒径?它们有哪些基准?平均粒径:对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群,与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比,假如两者的粒径全长相同,则称此球形粒子的直径
7、为实际粒子群的平均粒径。通常有以个数为基准和以质量为基准。11、某磨机第一仓的钢球级配:90、3t,80、5t,70、7t,60、4t。计算这些钢球的平均球径。以质量为基准,作业题。12.如何根据粒度测试数据来拟定粉体的粒度分布方程形式和相应的参数值 通过数学方法将其归纳整理归纳出足以反映其粒度分布规律的数据表达式。应用数学运算及应用计算机进行数据解决。13、今测得某物料经磨机粉磨后,某产品中小于50m的颗粒含量为70%,并已知该粉磨产品符合RRB分布,均匀性系数为0.8,试求产品中介于20-25m颗粒量所占百分数。作业题第三章粉体填充与堆积特性1、何谓容积密度?在一定填充状态下,单位填充体积
8、的粉体质量。也称表观密度。以kg/m32、何谓填充率?在一定填充状态下,颗粒体积占粉体体积的比率。3、空隙率和孔隙率有何区别?空隙率=外孔空隙/颗粒真实体积+内孔体积 孔隙率=内外孔体积/颗粒真实体积空隙率不同于孔隙率。一般空隙率中的颗粒体积是指不涉及颗粒的外孔在内的,而孔隙率中的颗粒体积则是内外孔均不涉及。意思是指,孔隙率的体积涉及颗粒的内外孔在内,而空隙率的体积指涉及颗粒的外孔,而不涉及颗粒的内孔。4、如何根据颗粒堆积密度和颗粒真密度拟定粉体空隙率。堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于某一容器中,在刚填充完毕后所测得的单位体积质量粉体真密度s是指颗粒的质量除以不涉及内外孔在内的颗粒真体积。假
9、密度a是指颗粒的质量除以不涉及外孔在内的颗粒假体积。颗粒密度p是指颗粒的质量除以涉及内外孔在内的颗粒表观体积。容积密度v是指颗粒的质量除以涉及颗粒间所有空隙在内的整个填充体积。显然: sapv第五章粉体的流变学1、何谓内摩擦角、安息角(或休止角)、壁摩擦角和滑动摩擦角?内摩擦角:当粉粒料层沿内部某一断面刚好切断产生滑动时,作用于此面的剪切应力与垂直应力之比的反正切即为物料的内摩擦角。安息角:粉体在自然堆积(即自身重力作用)的状态下,粉体层的自由表面与水平面的夹角。壁摩擦角:粉体与壁面之间的夹角。滑动摩擦角:置粉体于某材料制成的斜面上,当斜面倾斜至粉体开始滑动时,斜面与水平面所形成的的夹角。2、
10、何谓库伦粉体?库伦粉体:在粉体任意面上加一垂直应力,并逐渐增长该层面的剪切力,当剪切力达成某一值时,粉体层将沿此面滑移。当粉体开始滑移时,如若滑移面上的剪应力与正应力成正比。这样的粉体叫做库伦粉体。3、如何运用莫尔圆来分析粉体间应力状态?见35页。4、如何获得粉体的内摩擦角?破坏包络线 p365、何谓流动函数?流动函数与粉体流动性的关系如何?流动函数是预密实应力与开放屈服强度f之比。用来表达松散颗粒粉体的流动性能的函数。流动函数表征着仓内粉体的流动性,当f=0时,粉体完全自由流动。见P39表格6、为什么说尺寸细微的颗粒,以休止角来表征流体性的意义已不明确?休止角是粉体在重力驱使下自由流动所形成
11、的摩擦角,对于尺寸细微的颗粒,其内聚力接近或大于重力,重力不是粉体流体的支配力,堆积形状重要取决于内聚力时以休止角来表征粉体流动性意义已不明确,且此时休止角实际测试值也不稳定。7、何谓漏斗流、整体流?假如料仓内粉体层的流动区域呈漏斗状,即只有料仓中央部分形成料流,而其他区域的粉体或料流顺序紊乱或停滞不动,导致先加入的物料后流出,这种流动形式成为漏斗流。假如料仓内整个粉体层能像水同样大体均匀地向下流出,这种流动型式称为整体流。其特点是物料“先进先出”,即先进仓的物料先流出。流动性优良的粉体在带有陡峭而内壁光滑的料斗的筒仓内可呈现整体流。8、简述粉体的偏析机理,防止偏析的措施有哪些?粉体颗粒在运动
12、、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称为偏析。黏性物料一般不会偏析。导致非黏性颗粒偏析的机理涉及(1)细颗粒的渗漏作用 (2)振动(3)颗粒的下落轨迹(4)料堆上的冲撞(5)安息角的影响 P51页防止偏析的方法:在加料时,采用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。已经用来把输入物料散步到料堆上的方法,有活动加料管和多头加料管。活动的加料管由一个固定的偏转装置和一个料流喷管组成。在卸料时,通过改变流动模式以减少偏析的装置(本质为尽也许模仿整体流)。9、仓内粉体结拱的类型有哪几种?引起结拱的各自因素是什么?结拱类型:压缩拱(
13、粉体因受到仓压力的作用,使固结强度增长而导致结拱)、楔形拱(颗粒状物料因互相啮合达成力平衡状态所形成的的料拱)、黏结黏附拱(黏结性强的物料在含水、吸潮或静电作用下增强物料与仓壁的黏附力所形成的料拱)、气压平衡拱(料仓回转卸料器因气密性差,导致空气进入料仓,当上下气压达成平衡时所形成的料拱)第六章粉碎过程及设备1、何谓粉碎?何谓粉碎比?孤立物料在外力作用下克服其内聚力使之破碎的过程称为粉碎。分为破碎和粉磨两类解决过程:破碎-使大块物料碎裂成小块物料的加工过程。粉磨-使小块物料碎裂成细粉末状物料的加工过程。粉碎比:物料粉碎前的粒度与粉碎后的粒度的比值。是衡量物料粉碎前后粒度变化限度的一个指标。2、
14、什么是平均粉碎比、公称粉碎比?两者关系如何?平均粉碎比:物料粉碎前的平均粒径与粉碎后的平均粒径之比公称粉碎比:是对破碎机而言,其允许的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比实际破碎时的加入的物料尺寸总小于最大进料尺寸,因此破碎机的平均粉碎比一般都小于公称粉碎比,前者约为后者的70%-80%。3、什么是总粉碎比?如何拟定粉碎级数?总粉碎比:在几台粉碎机串联起来的粉碎过程中,原料粒度与最终粉碎产品的粒度之比。若已知粉碎机的粉碎比,即可根据总粉碎比规定来拟定粉碎级数。4、何谓物料的易碎性、相对易碎性系数?易碎性是指物料粉碎的难易限度,与物料的强度、硬度、密度、结构、水分、及形状有关。在一定粉碎条件下,将
15、物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需要的比功耗单位质量物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量,或施加一定能量能使一定物料达成的粉碎细度。用相对易碎性系数表达物料易碎性。是指,在同一物料尺寸变化条件下,粉碎标准物料的单位电耗Eb(kW.h/t)与粉碎干燥状态下某一物料的单位电耗E(kW.h/t)之比。5、常用的粉碎方法有哪几种?挤压粉碎、冲击粉碎、挤压剪切粉碎、摩擦剪切粉碎、劈裂粉碎6、常用的破碎机械与粉磨机械有哪些类型?破碎机械:颚式破碎机(简朴、复摆);圆锥式破碎机;辊式破碎机;锤式破碎机;反击式破碎机。粉磨机械:球磨机;立式磨;辊磨机;7、试述粉碎的表面积学说、体积学说和裂纹学说之间的
16、内在关系及各自合用性。表面积学说:粉碎所需功耗与材料新生表面积成正比体积学说:粉碎所需功耗与颗粒的体积或质量成正比裂纹学说:粉碎所需功耗与颗粒粒径的平方成反比三个学说各代表了粉碎过程的一个阶段:弹性形变,开裂及裂纹扩展,形成新表面。粗粉碎时体积学说比较适合,细粉碎时表面积学说比较适合。裂纹学说适合介于这两者之间的情形。8、分别画出简朴摆动型和复杂摆动型颚式破碎机的工作原理图,并指出各部件的名称。9、粉碎工艺流程有哪些?(1)简朴粉碎流程(2)带预筛分的粉碎流程(3)带检查筛分的粉碎流程(4)带预筛分和检查筛分的粉碎流程。凡从粉碎机中卸出的物料及为产品,不带检查筛分或选粉设备的粉碎流程称为开路流
17、程。凡带检查筛分或选粉设备的粉碎流程称为闭路流程。10、什么是循环负荷率和选粉效率?两者关系如何?在闭路流程中,不合格的粗颗粒回料质量与该级破碎产品质量之比称为循环负荷率。检查筛分分选出的合格物料质量与进该设备的合格物料总质量之比称为选粉效率。循环负荷率反映出磨机和选粉机的配合情况,循环负荷率的高低也代表着物料在球磨机内的停留时间的长短。循环负荷率过高,说明物料在磨内停留时间短、其被粉磨的限度也许局限性,出磨物料中细粉含量偏低,粉磨系统的台时产量提高受到限制;若循环负荷率过低,物料在磨内停留时间过长,合格的细粉不能及时出磨,容易发生过粉磨现象,也会导致粉磨效率减少、影响磨机产量;因此,必须在适
18、当的循环负荷率下操作,才干提高磨机的产质量11、某一破碎粉磨系统,一破为颚式破碎机,进料平均粒度为350mm,出料平均粒度为80mm,从二破反击式破碎机卸出的平均粒度为20mm,经球磨机粉磨得细粉平均粒度为0.05mm,试分别计算平均粉碎比为i1、i2、i3和总粉碎比i。作业题12、简朴摆动式颚式破碎机和复杂摆动式颚式破碎机在结构和工作原理上有何不同?13、试从工作原理、锤头与转子的联结方式、粒度调节方式、产品粒度的均匀限度、保险装置等五个方面比较锤式破碎机和反击式破碎机的异同点。14、研磨体在磨机中有几种运动状态?各有何特点?一、筒体转速过低:研磨体和物料随即因重力作用产生下滑,呈倾泻运动状
19、态,对物料的冲击作用很小,几乎只起到研磨作用,因而粉磨效果不佳,生产能力减少。二、筒体转速过高:研磨体和物料贴附在筒体内壁上,随筒体一起旋转不降落,呈圆周运动状态。研磨体对物料起不到任何冲击和研磨作用。三、筒体转速适中:研磨体被提高到一定高度后抛落下来,呈抛落运动状态,此时研磨体对物料有较大的冲击和研磨作用,粉磨效果较好。15、衬板的重要作用有哪些?球磨机的衬板的作用是保护筒体,使筒体免受研磨体和物料的直接冲击和摩擦;此外,运用不同形式的衬板可调整磨内各仓研磨体的运动状态。16、什么是研磨体运动的基本方程式?此式说明了什么?为了简化问题便于研究,将磨机筒体内的研磨体当作一个质点系,假设质点间无
20、摩擦。取其最外层的一个研磨体A作为质点来分析。因钢球直径与磨机有效内径(筒体内径减去衬板厚度的2倍)相比小得多,故可认为研磨体中心与筒体内壁的圆周线速度相同。cosRn2/900研磨体脱离角与筒体转速和筒体有效内径有关,而与研磨体质量无关。17、球磨机隔仓板起何作用?(1)分隔研磨体 在粉磨过程中,物料的粒度向磨尾方向逐渐减小,规定研磨体开始以冲击作用为主,向磨尾方向逐渐过渡到以研磨作用为主,因而从磨头至磨尾各仓内研磨体的尺寸依次减小。加设隔仓板可将这些执行特定任务的研磨体加以分隔,防止串仓。(2)防止大颗粒物料窜向出料端 隔仓板对物料有筛析作用,可防止过大的颗粒进入冲击力较弱的细磨仓。否则,
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