固体颗粒的基本物性
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固体颗粒的基本物性
单颗粒的几何特性参数:
从流体力学的观点来看,单颗粒的几何特性参数主要是大小(尺寸)、形状、表面积(或比表面积)
对于形状规则的颗粒,其大小可以用某一主要线量作为特征长度表示,其他尺寸可以用与此特征长度的比例表示。因此,颗粒的体积和表面积等均可以用此特征长度表示,例如球形颗粒通常用它的直径d作为特征长度,它的体积V和表面积A分别为:
V=π*d3/6 A=π*d2
颗粒的表面积常用比表面积表示,它的定义是:
单位体积固体颗粒所具有的表面积。
球形颗粒的比表面积
a=A/V=6/d
可见一定直径的颗粒的比表面积一定。
颗粒的直径愈小,比表面积愈大,因此可以根据比表面积的大小来表示颗粒的大小,微小颗粒的尺寸常用比表面积表示。。
对于形状不规则的颗粒,其大小与形状的表示比较困难,需要采用一些人为规定的方法,通常分别用颗粒的当量直径和形状系数表示。
1、颗粒的当量直径
等体积当量直径,即体积等于颗粒体积的当量球形颗粒的直径d ev
d ev=
等表面积当量直径:即表面积等于颗粒的表面积的当量球形颗粒的直径
d es=
等比表面积的当量直径:即表面积等于颗粒的比表面积的当量球形颗粒的直径d ea=6/a
同一颗粒的上述3种当量直径的数值是不相同的,它们之间的关系与颗粒的
形状有关,通常用等体积当量直径作为颗粒的当量直径
2、颗粒的形状系数
颗粒的形状可用形状系数表示,最常用的形状系数是球形度
2 = 与非球形颗粒体积相同的球形颗粒表面积/非球形颗粒表面
积≤1
体积相同的各种形状的颗粒,球形颗粒的表面积(比表面积)最小,与球形差别愈大,颗粒的表面积愈大。因此,可用球形度的大小来表示颗粒的形状,对于球体,球形度为1;颗粒与球体的差别愈大,球形度愈小。
3、对于大多数粉碎得到的物料颗粒,球形度在形状不规则颗粒的表征
形状不规则颗粒可通过颗粒的当量直径和颗粒形状系数来表征。
在任何颗粒群中,各颗粒的尺寸都不可能完全一样,从而形成一定的尺寸(粒度)分布。粉尘的粒径分布可用分组(按粉尘粒径大小分组)的质量百分数或数量百分数来表示。前者称为质量分散度,后者称为计数分散度。
对大于70um的颗粒,通常采用一套标准筛进行测量。筛分使用的标准筛系金属丝网编制而成,各国习惯用筛的开孔规格不同,常用的为泰勒制。
过滤网(筛网)目数与粒径对照表
1. 目是指每平方英吋筛网上的空眼数目,50目就是指每平方英吋上的孔眼是50个,500目就是500个,目数越高,孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外,它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径,目数越高,粒径越小。
2. 粉体颗粒大小称颗粒粒度。由于颗粒形状很复杂,通常有筛分粒度、沉降粒度、等效体积粒度、等效表面积粒度等几种表示方法。筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸,以1英寸()宽度的筛网内的筛孔数表示,因而称之为“目数”。目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准,各个企业都有自己的粒度指标定义和表示方法。在不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准,因此“目”的含义也难以统一。
下表为国内通常使用的筛网目数与粒径(μm)对照表。
安息角
将粉尘自然地堆放在水平面上,堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角。
安息角也称休止角、堆积角,一般为35°-55°。将粉尘置于光滑的平板上,使此平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度,为粉尘滑动角,一般为30°-40°(PTA为30°~ 35°)。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。它们与粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关,是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道斜度的主要依据。
CTA
800~ 1040 kg/m3
30°~ 35°
PTA产品粒径控制范围:
外观为白色结晶粉末
平均粒径110-150μm;粒径<45um max 15% ;粒径≥250um max5%
实密度1573 kg/m3 产品堆积密度730~ 1200 kg/m3
当使用某一号筛子时,通过筛孔的颗粒量称为筛过量,截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。
床层的空隙率=(床层体积-颗粒所占的体积)/床层体积
颗粒的形状、粒度分布影响床层空隙的大小。
均匀的球形作最松排列时的空隙率为,作最紧密排列时空隙率为。非均匀颗粒的床层空隙率比均匀颗粒小,因小颗粒可以嵌入大颗粒之间的空隙中。
就床层特性而言,床层的空隙率受充填方式影响很大,充填时设备受到振动则空隙率小;若采用湿法充填即设备内充以液体,则空隙率必大。即使同样的颗粒采用同样的方式重复充填,每次所的空隙率未必相同。空隙率对流体阻力有很大的影响,设计时应考虑到空隙率的波动范围。一般乱堆床层
的空隙率大致在之间。
若颗粒是非球形,各颗粒的定向应是随机的,从而可以认为床层是各向同性的。
各向同性的床层有一个重要特点:床层横截面上可供流体通过的空隙面积(即自由截面)与床层截面之比在数字上等于空隙率。
因壁面附近的空隙率总是大于床层内部,流体在近壁处的流速必大于床层内部,这也就是所谓的壁效应:
床层的比表面:单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面。
Pd载体C 4~8目97%以上,比表面积1200±100 m2/g 。
密度:
在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ。国际主单位为单位为千克/米^3,常用单位还有克/厘米^3。其数学表达式为
ρ=m/V。
在国际单位制中,质量的主单位是千克,体积的主单位是立方米,于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。
密度是物质的一种特性,与物质的质量、体积、大小、形状、空间位置无关。但与温度、状态有关,大部分的物质随温度升高而密度降低,即热涨冷缩,而水在0~4摄氏度时有反膨胀现象。另外,同种物质密度相同,质量与体积的比值为定值;不同物质密度一般不相同,质量与体积的比值一般不同;
粉尘密度有堆积密度和真密度之分。自然堆积状态下单位体积粉尘的质量,称为粉尘堆积密度(或称容积密度)。密实状态下单位体积粉尘的质量,称为粉尘