1、非均相物系的分离,颗粒及颗粒群的特性,化工教研室 冯旭东,1、单颗粒的特性,2、颗粒群的特性,主要内容,1590年，伽利略在比萨斜塔上做自由落体试验。,亚里士多德凭着“自信的直觉”，提出了“重物体比轻物体下落速度要快些”的观点，这种观点统治了西方学术界将近2000年。,试验证明：两个不同重量的铁球同时从高处落下来，总是同时着地，铁球往下落的速度跟铁球的轻重没有关系。,颗粒的几何特性参数：即大小(尺寸)、形状和表面积(或比表面积)等。,1 、颗粒的特性(单颗粒的几何特性参数),伽利略的两个铁球同时落地的实验结果是否适用于所有颗粒在空气中的沉降？,例如，一页A4纸和把一页A4纸团成的纸球,什么原因
2、导致这种沉降速度的差别？,球形颗粒：常用直径d作为特征长度，其体积、表面积和比表面积为：,式中： a 单位体积颗粒所具有的表面积，m2/m3。,1.1 特征尺寸,对一定直径的颗粒，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，特别是微小颗粒。,非球形颗粒：常用颗粒的当量直径和球形度表示其特性。(1)体积当量直径de：与实际颗粒体积Vp相等的球形颗粒的直径定义为非球形颗粒的当量直径。即：(2)表面积当量直径ds：表面积等于实际颗粒表面积Sp的球形颗粒的直径定义为非球形颗粒的表面积当量直径。即：工程上常用de。,1.2 形状系数,亦称球形度，用于表征颗粒
3、的形状与球形的差异程度。定义：体积与实际颗粒相等时球形颗粒表面积与实际颗粒的表面积之比，即：,由于体积相同时，球形颗粒的表面积最小，故非球形颗粒的s 1,而且颗粒与球形差别愈大，其s值愈小。 对非球形颗粒必须有两个参数才能确定其几何特性，通常选用de和s来表征。,2 颗粒群的特性,(1).粒度分布按颗粒尺寸对颗粒群进行排列划分的结果称为粒度分布。对工业上常见的尺寸大于40m的颗粒群，一般采用标准筛进行测量，称为筛分。a.筛分：标准筛由一系列筛孔大小不同的筛组成，筛的筛网由金属丝网制成，筛孔呈正方形。通用的是泰勒(Tyler)标准筛系列。,筛网上每英寸长度上的孔数作为筛号，也称为目，且每个筛的筛
4、网金属丝的直径也有规定，因此一定目数的筛孔尺寸一定。如100号筛，1英寸长有筛孔100个，它的筛网的金属丝直径规定为0.0042in，故筛孔的净宽度为： 1/100-0.0042=0.0058in=0.147mm,筛号愈大，筛孔愈小。,筛孔孔径,增大,筛分时，将一系列的筛按筛号大小次序由下到上叠起来，最底为一无孔底盘。把要筛分的颗粒群放在最上面的筛中，然后将整叠筛均衡的摇动(振动)，小颗粒通过各筛依次下落。对每一筛，尺寸小于筛孔的颗粒通过而下落，称为筛下产品；尺寸大于筛孔的颗粒留在筛上，称为筛上产品。振动一定时间后，称量每个筛上的筛余物，得到筛分分析的基本数据。,例如，以下是500g混合颗粒的
5、筛分实验结果：,可得到颗粒群的粒度分布，分别以表格，图示或分布函数曲线表示之。,xidi粒径段内的质量分率widi粒径段内的颗粒质量,(2).粒度分布表示法：,筛分得到各筛网上筛余物的颗粒尺寸，应在上层筛孔尺寸和该层筛孔尺寸范围之内，一般定义第i层筛网上颗粒的筛分尺寸dpi为：,dpi=(di-1+di)/2,式中： di-1 第i-1层筛网的筛孔尺寸，mm; di 第i层筛网的筛孔尺寸，mm。,根据其筛分尺寸dpi和对应筛余物的质量分率,筛分实验结果：,Xi,dpi(mm),（3）平均粒径,常以比表面积等于颗粒群的比表面积的颗粒直径定义为颗粒群的平均直粒dm。对于球形颗粒，1kg密度为s的颗粒，其中粒径为di的颗粒质量分数为xi，则该颗粒群的表面积为：,若颗粒群的平均直径为dm，则,小结,1 、颗粒的特性(单颗粒的几何特性参数),球形颗粒：常用直径d作为特征长度。直径越小，比表面积越大。,非球形颗粒：常用颗粒的当量直径和球形度表示其特性。,体积当量直径de：,球形度：,2 颗粒群的特性,粒度分布测定及表征；,平均粒径,谢谢聆听！,
