14.粉体喂料及计量

粉体工程与设备（基础篇）知到章节测试答案智慧树2023年最新济南大学绪论单元测试1.本课程的主要内容有：参考答案:粉体的表征;粉体的堆积与填充;粉体的润湿与颗粒流体力学;粉体的基本形态第一章测试1.原级颗粒是（）形成的粉体颗粒。

参考答案:最先2.PM2.5是指环境空气中颗粒物的当量粒径小于2.5（）的颗粒物。

参考答案:微米3.下列哪一种不是粉体粒径大小的表示方法（）。

参考答案:表面积“m2”4.球形颗粒的扁平度为（）。

参考答案:15.球形颗粒的表面积形状因数为（）。

参考答案:π6.粉体物料的样品中，粒径的累积分布为50%的粒径是（）。

参考答案:中位粒径7.若一粉体符合R—R粒度分布，在R—R图上粒度分布直线越陡峭，则该粉体的（）。

参考答案:粒度分布越均匀8.标准偏差σ表示粒度频率分布的离散程度，其值越小，说明分布越（）。

参考答案:集中9.在等径球体规则填充模型中，（）填充模型空隙率最大。

参考答案:立方体填充10.粉体随机填充时，紧挨着固体表面的颗粒形成一层与表面形状相同的料层称为（）。

参考答案:壁效应第二章测试1.粉体表面的润湿角θ在90°＜θ≤180°为浸渍润湿。

参考答案:错2.形成液桥的临界湿度为65%。

参考答案:对3.颗粒在流体中沉降受到的力为重力、浮力和阻力，其中沉降速度越大阻力越大。

参考答案:对4.颗粒在流体中沉降受到的阻力与流体的雷诺数有关。

参考答案:对5.湍流区的阻力系数是雷诺数的函数，随着雷诺数变化，不是常数。

参考答案:错6.根据颗粒雷诺数的大小，球形颗粒沉降情形下大致可分为层流区、过渡区和湍流区。

参考答案:对7.在重力场中的沉降可以将细颗粒甚至胶体从流体中分离出来。

参考答案:错8.若单位时间的流量为Q，流体粘度为μ，颗粒层迎流断面面积为A，层厚为L，压力损失为ΔP，得到平均流速与ΔP成正比。

参考答案:对9.颗粒在离心场中流体内的沉降速度不大于其在重力场中的沉降速度。

中图分类号：TQ172.614文献标识码：B文章编号：1007-6344（2013）09-00098-08固体物料一般粒度>10mm的称为块状物料，粒度为1~10mm的称为粒状物料，粒度<1mm的称为粉状物料。

本文所论述的粉体物料是指粉状物料以及其与小颗粒状物料的混合物料。

粉体物料细度高、流动性较好、易扬尘、压力传导性强，并随着仓压、水分、充气状态、粒度变化其流动性能变化很大。

造成在存储、输送、给料计量过程既容易起拱、粘附、结块、堵料，也容易发生塌仓、窜料、冲料、跑料。

从而使流量、计量和定量给料控制造成很大困难和麻烦。

成为固体物料给料计量控制领域问题较多、技术复杂、难度较大的部分。

水泥的整个生产工艺过程，都离不开粉体物料的计量和流量控制。

由于粉体物料的性质，流动状态和各生产环节的工艺要求差异变化较大，所采用的给料计量设备也多种多样。

常用的有：粉体物料定量给料（机）秤、固体物料流量计（包括溜槽式和冲量式等）、转子秤（包括：菲斯特型和粉研型等）、科里奥利质量流量计、失重给料秤、螺旋秤、粉体物料核子秤等，具体采用哪种给料计量设备，需根据生产环节的工艺使用要求、物料性质和现场条件确定。

在系统设计和选择设备方案时，应根据系统的具体实际情况、新技术设备发展情况，采用科学合理的匹配方案。

在当今的给料计量系统中，不能保持连续、稳定、可控的供料、卸料的问题屡见不鲜，常常导致计量控制设备不能稳定正常运行。

所以，本文在对水泥生产过程主要粉体计量控制环节的设备选用介绍的同时，首先对供料仓和预给料装置的设计选用基本要求作简要介绍。

综述粉体物料的给料计量控制孙秉礼（合肥汇龙计量设备有限公司，合肥市230051）摘要：水泥等许多工业生产过程都伴随粉体物料给料计量和配料控制，成为产量、质量控制，节能降耗，过程自动控制和经济技术管理不可缺的手段。

粉体物料的种类较多，流动、粘滞状态等特性差异大，变化多，给计量控制带来很大困难和麻烦，成为散装固体物料计量控制的难题。

粉末和颗粒状物料的喂料技术需要控制物料的流速时，就必须安装一台具有此功能的设备。

物料从筒仓中卸料，喂料机需保证物料在卸料过程中以一个设定值连续卸料。

选择喂料机时需要考虑以下因素：-所需处理的物料的属性；-喂料机所需容量；-物料的输送距离；喂料机需要达到的功能：-确保达到要求的容量；-正确地处理物料；-保证流速尽可能地恒定；-卸料容量有一定的浮动，但不会对物料流动的稳定性产生影响。

根据物料流速的测定要求和精度，喂料设备可以分类如下：-喂料机-可以测得某个精度等级的流速，它是通过测量物料的体积流动量而得到的。

-计量喂料机-可以测得高精度等级的流速，它是通过测量物料的质量得到的。

本文档介绍了喂料机，而计量喂料机将在另一篇文档（“粉末和颗粒状物料的计量技术”）中作介绍。

体积测量式喂料机通常用在需处理大量物料，但无需精确计量的场合中（混凝土业，面粉厂等）。

在这些场合，主要的操作要求是减少物料装载和卸载的时间。

体积测量式喂料机包括螺旋喂料机，旋转阀和输送带。

螺旋喂料机是运送、卸载固料的设备（见“粉末和颗粒状物料的机械输送技术”以及“粉末和颗粒状物料的卸料技术”）；旋转阀是卸料设备（见“粉末和颗粒状物料的卸料技术”），输送带是运料设备（见“粉末和颗粒状物料的机械输送技术”）。

本文档简述了作为计量式喂料机使用的设备的不同功能。

旋转阀，其上带有隔槽。

隔槽隔开了运送物料的空间，将物料分流，送入独立的测量体积的部分（每一个隔槽）。

阀门转动使物料进入隔槽，接着卸料。

隔槽的体积以及隔槽的数量确定了旋转阀的尺寸和容量。

喂料设备除了要确保物料沿着筒仓的整个卸料区域进行卸料外，设备上的螺旋也必须要保证物料的流速恒定。

当螺旋输送机的直径恒定，倾角逐渐增大，而轴的直径沿着整个筒仓卸料区方向上增大时，那么这种输送机可以均匀地进行卸料，即物料的运送量恒定。

采用旋转阀或螺旋喂料机作为喂料设备时，在计量上会产生误差，这主要是因为单个容积单元（物料粘附在容器的表面从而减少了其有效容积；物料从筒仓流进喂料机时不均匀，导致不良喂料等）的不良重复性，或是处理物料的密度不均匀，还可能是旋转设备速度的错误估算。

现代水泥工业，以其特有的原料、产品和生产方式，使其与计量控制特别是粉状物料的计量控制有着密不可分的联系。

水泥工业中粉体物料的计量控制涵盖了现代电子称重计量、现代控制系统工程理论和现代工艺流程设计等全方位的理论和知识。

在现代新型干法水泥生产中，回转窑窑尾生料粉输送计量控制、窑头和分解炉的煤粉输送计量控制、PS、PF等水泥中粉煤灰添加的计量控制，以及在现代新型建材超细粉和添加剂的计量控制等等，对这些粉体物料的计量控制，无一不对水泥工业产品的产量、质量起着至关重要的作用。

因此如何保证粉状物料在计量控制过程中的稳定性、快速的响应能力和长短期精度，是水泥行业发展至今一直所必须面对和解决的问题。

1、粉体特性、工艺流程与计量控制由于通过研磨后的粉体物料与它在块状或散粒状态下的物理特性有着很大的不同，因此了解粉体物料粉态下的基本物理特性以及了解现代水泥工艺过程对粉体物料仓储、输送的形式和特点，是粉体物料计量控制的一个重要的基础。

在生产中，粉体物料常是贮存在料仓或料库中，粉体物料在料仓中的贮存和卸出，都会导致粒子与粒子之间、粒子与仓壁材料之间的摩擦行为，从而构成力学现象。

对于仓内整个粉体层而言，我们希望在卸出时能够均匀地整体向下移动。

这种流动形式称为整体流，其特点是符合物料“先进先出”的原则。

但是，大多数粉状物料的流动性受到水分和充气的影响。

通常由于物料囤积吸附水分使得粉体物料的流动性变差，表现在物料趋于粘聚并有较大的附着性，水分越大其附着性越强，流动性越差，使得仓内粉体层的流动区域常常呈现漏斗状，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，产生先加入的物料后流出的“先进后出”的现象，这种流动形式称为漏斗流。

漏斗流会引起偏析、冲料、结块、下料容重变化等不良现象，这些现象均会造成计量精度的极大误差。

另一方面，干燥或伴有气流的粉状物料的流动性极强，表现为物料趋于自溢（自流性），含气量越大，其流动性越强。

第一章绪论1.粉体学的重要意义对应“粉体及其技术的重要性”1)粉体是许多材料构成、组分或原料；2)粉体技术是制备材料的基础技术之一；3)超细粉体材料,尤其是纳米粉体材料在新型材料的开发研究中越来越重要；4)粉体容易大批量生产处理,产品质量均匀,成本低,控制精确,成为许多人工合成材料必然选择的合成方法;2.颗粒的定义：是在一特定范围内具有特定形状的几何体;大小一般在毫米到纳米之间,颗粒不仅指固体颗粒,还有雾滴、油珠等液体颗粒;3.粉体的定义：大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称粉末狭义的粉末是指粒度较小的部分;颗粒与粉体的关系：颗粒是粉体的组成单元,是粉体中的个体,是研究粉体的出发点;颗粒又总是以粉体这种集合体的形式出现,集合体产生了个体所所不具有的性质;4.粉体学的特点：以粉体为研究对象,研究其性质及加工利用技术;5.粉体技术包括：制备、加工、测试;制备有各种物理、化学、机械方法；加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面处理、流态化、干燥、成形、烧结、除尘、粉尘爆炸、输运、储存、包装等；测试对粉体各种几何、力学、物理、化学性能表征;6.粉体的存在状态：通常所指的粉体是小尺寸的固体,但气体中的液滴、液体中的气泡也属于颗粒；固态的物质中又分为分散态和聚集态,多数粉体为分散态;7.粉体的分类：1)按照成因分类：天然粉体与人工粉体2)按制备方法分类：机械粉碎法和化学法粉体3)按分散状态分类：原级颗粒一次颗粒、聚集体颗粒二次颗粒、凝聚体颗粒三次颗粒、絮凝体颗粒4)按颗粒大小粒径分类：粗粉体>、中细粉体~、细粉体10~74μm、微粉体~10 μm 、纳米粉体<100nm第二章粉体的几何性质1.粒度定义：粒度是指粉体颗粒所占空间的线性尺寸;2.颗粒尺寸常用的表征方法：三轴径、定向径、当量径、3.粉体平均粒径计算公式：4.粒度分布及其表示方法：粒度分布依据的统计基准：∑n的比例;①个数基准分布又称频度分布以每一粒径间隔内的颗粒数占颗粒总数∑nd的比例;②长度基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和∑2nd的比例;③面积基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的总表面积∑3nd的比例;④重量基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总重量占全部颗粒的总重量表征粒度分布的方法：列表法,作图法、矩值法和函数法;其中函数法是最精确的粒度描述方法即用概率理论或者近似函数的经验法莱寻找数学函数5．形状因子：为形状表征量,无量纲常数,有形状指数和形状系数;形状指数是指颗粒几何参数的无量纲组合;它与形状系数相比没有明确的物理意义;形状系数：颗粒的表面积、体积、比表面积等几何参数与某种规定粒径dp的相应次方的比例关系;6.常用粒度测量方法及其他优缺点：1)筛分析法一般>40μm,其中最细的是400目,孔径为38μm；优点：统计量大、代表性强；便宜；重量分布;缺点：粒度下限为38μm；人为因素影响大；重复性差；非规则形状粒子误差；速度慢;2)显微镜法：采用定向径方法测量;光学显微镜——250μm；电子显微镜——5μm；优点：可直接观察粒子形状；可直接观察粒子团聚；光学显微镜便宜；缺点：代表性差；重复性差；要测量投影面积直径；速度慢；3)光衍射法粒度测试：根据小颗粒衍射角大,大颗粒衍射角小来测量,同时某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少关;4)激光衍射—500μm；X光小角衍射—μm；所用方法即为投射电子显微镜法；扫描电子显微镜法；优点：可观察粒径小,图像富有立体感,较真实,易于识别,可观察微区,一般同时进行成分分析;缺点：造价昂贵,试样制备要求严格,真空度要求严格5)原子力显微镜AFM：x,y方向分辨率可达到2nm,垂直方向分辨率课达到小于.优点：AFM具有操作客易、样品准备简单、操作环境不受限制、分辨率高等优点缺点：与SEM相比,成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大;6)光散射法和消光法光散射法原理：利用颗粒对激光的散射角度随颗粒粒度而改变的原理测定粒度分布;消光法原理：通过测定经粉体散射和吸收后光强度在入射方向上衰减确定粒度;符合朗勃比尔定律;优点：适用于气溶胶和液体分散系、非接触测定、精确给出粒度分布曲线和平均粒度、测定速度快；电传感法粒度测试：当一个小颗粒通过小孔时所产生的电感应,即电压脉冲与颗粒的体积成正比；7)水利分析法—沉降法用于小于物料粒度组成的测定测量原理：在具有一定粘度的粉末悬浊液内,大小不等的颗粒自由沉降时,其速度是不同的,颗粒越大沉降速度越快;大小不同的颗粒从同意起点高度同时沉降,经过一定距离时间后,几颗将粉末按粒度差别分开;重力沉降：10-300μm；离心沉降：μm;优点：测量重量分布；代表性强；经典理论, 不同厂家仪器结果对比性好；价格比激光衍射法便宜；缺点：检测速度慢尤其对小粒子；重复性差；对非球型粒子误差大；不适用于混合物料即粒子比重必须一致才能较准确；动态范围窄8)气体吸附法原理：使气体分子吸附于微粒表面,测定吸附量,换算粉体比表面积,求出粒度;常见粒度分析方法:7:粒度测定方法的选定还要进一步看书P34根据数据的应用场合选择；根据粉体的粒度范围选择；根据粉体的存在形式选择；根据测定精度的要求选择；根据样品量选择；.根据粒度测定所需时间选择；根据设备投资和分析费选择：8.粉体填充结构：是指粉体层内部颗粒在空间中的排列状态;一般而言,粉体层的排列状态是不均匀的;要注意到填充状态的两个极端,即最疏与最密填充状态;原因是：形状不规则,存在空隙;注意：粉尘的体积与其他固体物质的体积不同粉尘的体积包括：尘粒的颗粒体积、粉颗粒之间的空隙体积、颗粒外开口体积、颗粒内闭孔和附面膜体积等五部分;9.描述粉体填充结构的参数主要掌握前三个容积密度：ρb,亦称视密度：单位填充体积的粉体质量,即自然堆积状态下单位体积粉体的质量;表观密度填充率：Ψ,颗粒体积占粉体填充体积的比例如右图;空隙率：ε,空隙体积占粉体填充体积的比例Ε=1-Ψ=1- ρb/ρp配位数：某一个颗粒接触的颗粒个数配位数分布：粉体层中各个颗粒有着不同的配位数,用分布来表示具有某一配位数的颗粒比率时,该分布称为配位数分布;空隙率分布：以距观察颗粒中心任一半径的微小球壳空隙体积比率对距离表示的分布;接触点角度分布：将与观察颗粒相接的第一层颗粒的接触点位置,以任意设定的坐标角度表示的分布10.等径球均一球的颗粒的规则填充相邻的四个球视为基本层的最小组成单位,则有正方形和单斜方形两种排列方式;掌握立方体填充立方最疏填充和菱面体填充六方最密填充;立方体填充：配位数为6；菱面体填充：配位数12.11.均一球形颗粒的实际填充不规则填充实际填充时,由于受到球之间的碰撞、回弹、摩擦、容器壁面等影响,而成为不规则填充;均一球形颗粒群的随机填充结构贝尔纳实验统计分析结论是：1空隙率比较大时,配位数分布接近正态分布；2随着空隙率减小,趋近于最密填充状态的配位数;实验结论：高配位数的疏接触点多,填充疏松,空隙率大；P39.低配位数的密接触电多,填充紧密,空隙率小;12.非等径球形颗粒的填充较大球形颗粒中加入一定数量的较小球形颗粒,空隙率可以降低；若进一步加入更小的球形颗粒,空隙率进一步降低;1)空隙率随着小颗粒的混入比增加而减小2)填入颗粒的粒径越小,空隙率也越低总结即是：小颗粒粒径越小,配位数越大,空隙率越小,填充率越大;13.影响颗粒填充的因素：1)壁效应：当粉体填入容器时,填充结构受容器壁面的影响,在容器壁面附近形成特殊的填充结构,成为壁效应;2)局部填充结构：空隙率分布、填充数密度分布、接触点分布;3)粉体的含水量：潮湿粉体易于团聚,导致内部保持松散结构,致使填充率降低;含水量较低时候,容积密度略有降低,影响不大；随着含水量继续增大,形成大团粒,导致容积密度迅速降低；含水量继续增大,由于颗粒发生相对滑动而使填充率增大;4)颗粒形状：颗粒越接近球形,通常其空隙率越低;即空隙率随颗粒球形度降低而增加;5)颗粒大小：粒度很小时,颗粒间的附着力大于颗粒重力,发生团聚,此时空隙率较大,即表观体积增大；当粒度大于某一临界值,凝聚力可忽略不计,粒度大小则对堆积无明显影响;6)填充速度：对粗颗粒,填充速度越快会导致有较大的空隙率；对于面粉之类吸附力较明显的粉体,填充速度快,可降低空隙率;14.致密堆积经验1)用单一粒径尺寸的颗粒,不能满足致密堆积对颗粒级配的要求；2)采用多组分且组分粒径尺寸相差较大一般相差4-5倍的颗粒,可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求；3)细颗粒数量应能足够填充堆积体的空隙,通常,两组分时,粗细颗粒数量之比约为7：3；三组分时,粗中细颗粒数量比例约为7：1：2时,相对而言,可更好地满足致密堆积对粒度与级配的要求；4)在可能的条件下,适当增大临界颗粒粗颗粒尺寸,可较好地满足致密堆积对颗粒级配的要求;第三章粉体的力学性质1．颗粒间的附着力当粉体颗粒很小时,由于附着力存在易于团聚颗粒间的附着力凝聚力包括范德华力、静电吸引力、水分毛细管力、磁性力、机械咬合力;2.填充层内的静态液相根据颗粒间液体量的多少,有四种的静态液相;1)摆动状态：颗粒接触点上存在透镜状或环状的液相,液相互不连接;2)链索状态：液相相互连接而成网,空气分布其间;3)毛细管状态：颗粒间隙充满液体,仅仅颗粒表面存在气液界面;4)浸渍状态：颗粒群浸在液体中,存在自由液面;3.液桥力粉体颗粒之间接触处或间隙部位存在液体的状态成为液桥,液桥对所连接的颗粒有引力,也就是液桥力,实际上即毛细管力;液桥力大小与颗粒间液体量、颗粒表面润湿性、颗粒形状、液固接触状况等有关;孔隙和R孔隙的差异T孔隙：4个球以正三角锥的顶点为球心排列时所形成的四面型孔隙称为T孔隙;这种孔隙有6个解除点和4个支路,各个支路都与R孔隙相通;与霍斯菲尔德填充的三角孔相同;R孔隙：4个球并排成正方形,在通过正方形中心的垂线上再排列两个球后形成的长斜方形空隙称为R孔隙;相当于霍斯菲尔德填充的四角孔;5.粉体的摩擦特性后三种以了解为主摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角的统称;根据颗粒体运动状态的不同,可分为内摩擦角、安息角、壁摩擦角及动内摩擦角;6.内摩擦角：在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角,在这个角度内,块体是稳定的；大于这个角度,块体就会产生滑动;摩擦角表示该极限应力状态下剪应力与垂直应力的关系,它可用莫尔圆和破坏包络线来描述;测试方法：流出法、抽出法、活塞法、慢流法、压力法、剪切盒法等有关莫尔圆的画法和性质：式中σ1和σ2为两个主应力,这两个关系式也可以用莫尔圆上N点的坐标值来表示,N点与σ1夹圆心角为2θ,当σ1和σ2为已知时, 用公式法或莫尔圆法都可获得通过该点的任一截面上的正应力和剪应力值;7.安息角安息角又称粉尘静止角、休止角、堆积角,是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角;测定方法：排出角法、注入角法、滑动角法、剪切盒法安息角休止角≤30°流动性好；≤40°基本满足；≥40°流动性差;同时注意粘性粉体或粒径小于100~200um的粉体粒子相互作用力较大,而流动性差,相应地所测休止角较大;对于非黏聚性粉体,安息角和内摩擦角是相近的;8.质量流与漏斗流的差异质量流：指物料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流出,又称为整体流;其特点是先进先出,即先进仓的物料先流出; 漏斗流：是指料仓内粉体层的流动区域呈漏斗流,其特点是后进先出,即先加入的物料后流出,料流顺序紊乱,甚至有部分粉体滞留不动;漏斗流有两种,其中有一种死角区一直在;质量流优点：避免了粉料的不稳定流动、沟流和溢流；消除了筒仓内的不流动区；形成了先进先出的流动,颗粒的偏析被大大减少或杜绝；最大限度减小了贮存期间的结块问题、变质问题和偏析问题；颗粒的密度在卸料时是常数,料位差对其无影响；流量得以很好控制,任意水平横截面的压力可以预测,且相对均匀,物料的密实程度和透气性是均匀的;漏斗流缺点：出料口流速不稳定；料拱或穿孔崩塌时,细粉料可能被充气,并无法控制地倾泻而出；密实应力下,不流动区留下的颗粒可能变质或结块；沿料仓壁长度安装的料位指示器不能正确指示料仓下部的料位；后进先出;9.应力的主动状态和被动状态被动状态：粉体层受水平方向压缩时,粉体将沿斜上方被推开,此时的极限应力状态；最大主应力为水平方向主动状态：粉体层受重力作用,将要出现崩坏是的极限应力状态；最小主应力为水平方向10.流动形式：E不流动区D自由降落区C垂直运动区B缓慢滑动区A迅速滑动区E N流动椭圆体；E G边界椭圆体；E0流动锥体第四章粉体的粉碎制备1.粉碎的定义：在外力作用下使大块物料克服内聚力,碎裂成若干小颗粒的加工过程;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程100mm粗碎、30mm中碎、3mm细碎；粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程粗磨、60μm细磨、5μm超细磨;作用与目的：粉碎后,粒度显著减小,比表面积显著增大,有利于几种物料的均匀混合、便于输送和贮存、有利于提高固相高温反应的程度和速度;2.被粉碎物料的性质：强度、硬度、脆性、韧性、易磨性等;1)强度：材料抵抗外力的能力,通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示,单位N/㎡或Pa理想强度：物料完全均质、不含任何缺陷时的强度称为理想强度；实际强度：实际强度一般为理想强度的1/100~1/1000；强度的尺寸效应：试验片体积变小时,强度值增大←---裂纹的大小、形状、方向及数量强度随着加荷速度而变化：材料本身兼具弹性性质和延展性质强度随氛围条件而变化2)硬度：材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力,也可理解为固体表面产生局部变形所需的能量;3)脆性：材料在外力作用下如拉伸、冲击等仅产生很小的变形即断裂破坏的性质;4)韧性：在外力作用下,塑性变形过程中吸收能量的能力;介于柔性和脆性之间的一种材料性能5)易磨性：在一定粉碎条件下,将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗3.Griffith强度理论Griffith指出,固体材料内部的质点实际上并非严格地规则排布,而是存在许多微裂纹不,,当材料受拉时,这些微裂纹就会逐渐扩展,与其尖端附近产生高度的应力集中,结果使裂纹进一步扩展,直至使材料破坏;裂纹产生和扩展必须满足力和能量两个条件：1.作为力的条件而言,在裂纹尖端产生的局部拉应力必须大于裂纹尖端分子间的结合力;2.就能量条件而言,破碎时的能量消耗于两个方面：一是裂纹扩展时产生新表面所需的表面能s；二是因弹性变形而储存于固体中的能量U;4．粉碎方式和粉碎模型1)粉碎方式：挤压粉碎、劈裂粉碎、折断粉碎、研磨粉碎、冲击粉碎；挤压粉碎：多用于硬脆性、坚硬物料的粗碎；劈裂粉碎：劈裂粉碎比挤压粉碎所需压力小；折断粉碎：即物料受弯曲作用力而粉碎；研磨粉碎：主要产生细粒,其效率低、能量消耗大,用于小块物料的细磨;冲击粉碎：主要用于脆性物料的粉碎;2)粉碎模型：体积粉碎模型、表面粉碎模型、均一粉碎模型;体积粉碎模型:整个颗粒均受到破坏,粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒;随着粉碎过程的进行,这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粉;冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较接近表面粉碎模型:在粉碎的某一时刻,仅是颗粒的表面产生破坏,被磨削下微粉,这一破坏作用基本不涉及颗粒内部,这是典型的研磨和磨削的粉碎方式;均一粉碎模型:施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏,直接粉碎成微粉;此模型仅符合结合极其不紧密的颗粒集合体如药片等特殊粉碎情形;实际粉碎过程是前两者的综合,前者构成过渡成分,后者形成稳定成分；体积粉碎看成冲击粉碎,表面粉碎看成摩擦粉碎；粗碎时宜采用冲击力和压缩力,细碎时采用剪切力和摩擦力;5.低温粉碎与混合粉碎低温粉碎对于低软化点、熔点低的热塑性物料,温度上升会失去结合水的物料,或温度上升会氧化的物料,以及常温时强韧、低温时脆性化的物料,适用低温粉碎; 采用技术有预冷物料、包裹或加入冷却介质;混合粉碎可以提升细粉效率几种粉碎性质不同的物料装入同一粉碎设备进行粉碎时,由于物料相互影响,则粉碎情形比单一物料复杂,会出现选择性粉碎,即易碎的物料更细、难碎的物料更粗;原因是：①粉碎介质受到作用力是,会优先碎裂,而高强度颗粒不足以碎裂,同时作用在高强度颗粒上的作用力部分或传递到相邻的低强度颗粒上,再次造成低强度颗粒碎裂,即易碎颗粒发生粉碎的概率大；②另一方面,两种硬度不同的颗粒相互接触并做相互运动时候,硬度大颗粒对硬度较小的颗粒产生切屑作用,软质颗粒被磨削;因此粗的更粗,细的更细;6.粉碎流程分类及特点a简单的粉碎流程b带预筛分的粉碎流程c带检查筛分的粉碎流程d带预筛分和检查筛分的粉碎流程各种粉碎流程的特点：a流程简单,设备少,操作控制较方便,但往往由于条件的限制不能充分发挥粉碎机械的生产能力,有时甚至难以满足生产要求b和d流程可增加粉碎流程的生产能力,减小动力消耗、工作部件的磨损等;适合原料中细粒级物料较多的情形;c和d流程可获得粒度合乎要求的粉碎产品,为后续工序创造有利条件,但流程较复杂,设备多、建筑投资大,操作管理工作量大,多用于最后一级粉碎作业;开路开流流程：不带检查筛分或选粉设备的粉碎流程：比较简单、设备少、扬尘少；当要求粉碎产品粒度较小时,粉碎效率低,产品中会含有部分不合格的粗颗粒物料闭路圈流流程：带检查筛分或选粉设备的粉碎流程：可直接筛选出符合粒度要求的产品;7.粉碎方式的选择以较强的化学健力结合的：要采用具有较强机械力的碎裂方式;对于拟粉碎至厘米级的矿石：可采用挤压粉碎、劈裂粉碎;对于拟磨细至微米级、纳米级的矿石：采用研磨粉碎、折断粉碎;实际过程中则是多种粉碎相互结合,连续作业;8.粒子焊接：即在粉碎的过程中,小颗粒间存在压应力,会发生焊接现象,再次形成大颗粒,可称之为二次颗粒;这些二次颗粒结构较为疏松,颗粒间焊接点少,但是当研磨强度过大时,压应力大,作用时间长,焊接程度增大,强度甚至比原矿大;在超细粉体制备时应该要极力避免通过加入分散剂来防止,其中常见的固体分散剂有微晶碳、液体分散剂有四氢呋喃等;9.粉碎机械分类;重点掌握超细粉碎机械;破碎机械：颚式破碎机,圆锥破碎机常用分类粉磨机械：振动磨,雷蒙磨超细粉碎机械：行星球磨机、气流粉碎机粉体实验仪器会考,还有加上筛分10.行星球磨机构造及原理主要有立式和卧式的两种,其主要构造组成有：电机、传动三角带、共用转盘、球磨罐、齿轮系列或三角带传动系列;其工作原理是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚,对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的;行星式球磨机在同一转盘上装有四个球磨罐,当转盘转动时,球磨罐在绕转盘轴公转的同时又围绕自身轴心自转,作行星式运动;罐中磨球在高速运动中相互碰撞,研磨和混合样品;该产品能用干、湿两种方法研磨和混合粒度不同、材料各异的产品,研磨产品最小粒度可至微米;与挤压和冲击粉碎的不同的是,球磨机靠研磨介质对物料颗粒表面不断的磨蚀实现粉碎;11.气流粉碎机构造及原理气流粉碎机其工作原理是,将高压空气或高压水蒸气通过拉瓦尔喷管加速为亚音速或超音速气流,喷出的射流带动物料做高速运动,使物料因撞击和摩擦而粉碎;由于喷嘴附近的速度梯度很大,因此,绝大多数粉碎作用发生在喷嘴附近;被粉碎的物料随气流到分级区进行分级,达到粒度要求的由收集器捕集下来,未达到粒度要求的则返回粉碎室继续粉碎,只要满足粒度要求;12.影响粉碎效率的因素：机械力大小、作用点、作用方式、作用时间等13.影响球磨效率的因素：原料性质的影响；球磨强度的影响：球磨环境的影响；球磨气氛的影响；研磨介质性质、尺寸呢及球料比的影响；球磨时间的影响;14.助磨剂助磨作用机理常为表面活性剂①助磨剂吸附在物料颗粒表面,改变颗粒的结构性质,降低颗粒的强度或硬度；②助磨剂吸附在固体颗粒表面,减小颗粒的表面能；总之,添加助磨剂使物料颗粒内的裂纹易于扩展,强度或硬度降低,颗粒软化；助磨剂吸附在颗粒表面能平衡因粉碎而产生的不饱和键,防止颗粒团聚,从而抑制粉碎逆过程;助磨剂一般分成三类：碱性聚合无机盐、碱性聚合有机盐、偶极—偶极有机化合物;15.粉碎机械力活化作用机理及影响因素机械力化学的作用机理：1)物料在机械力作用下粉碎生成新表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,从而粉体表面自由能增大,活性增强;2)物料颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变,其中贮存了部分能量,使表面层能位升高,从而活化能降低,活性增强;3)物料颗粒在机械力作用下,表面层结构发生破坏,并且趋于无定形化,内部贮存了大量能量,使表面层能位更高,因而活化能更小,表面活性更强;4)粉磨系统输入能量的较大一部分还将转化为热能,使粉体物料表面温度升高,在很大程度上提高了颗粒的表面活性因此,物料经机械粉碎后形成的微细颗粒表面性质大大不同于原有粗颗粒,机械力的持续作用使颗粒表面的活性点不断增多,颗粒表面处于亚稳高能活性状态,易于发生化学或物理学的变化;影响机械力化学的因素：1)原料性质的影响：原料性质和各组分配比决定最终产品组成的物质基础;2)粉磨强度的影响：即能量对原子重新组合的影响;强度过低,形成非晶时间较长,甚至无法形成非晶；强度较高,形成非晶时间较短,利于非晶成分扩散,继续粉磨或造成相便；当强度达到某一值时候,会使得原料形成稳定化合物;3)粉磨环境的影响：湿法和干法两种环境,相差了助磨剂水;4)粉磨气氛的影响：利用或防止七固反应;5)粉磨时间和温度的影响：较适宜的时间和温度;16.机械力化学在应用中的特点优点：①经高能粉磨处理的物料,不仅使粒度减小,比表面积增大,而且由于反应的活性提高,可使后续热处理过程的烧成温度大幅度降低;②由于机械粉碎的同时兼有混合作用,使多组分的原料在颗粒细化同时达到均匀化,特别是均匀化程度提高,使制备的产品性能更好;③便于制备宏观、纳米乃至分子尺度的复合材料;④便于制备某些常规方法难以制备的材料;缺点：①通常需要长时间的机械处理,能量消耗大,且反应难以进行完全,在实际应用中,通常对物料进行适当的粉磨来制备前驱体而不是最终产物;②研磨介质的磨损会造成物料污染,影响粉磨产物纯度③处理金属材料时,需要用氮气、氩气等惰性气体保护,否则可能发生氧化、燃烧等不希望发生的反应;。

粉末和颗粒状物料的计量技术需要对所处理的物料进行精确且可信的计量时，采用一些计量设备是可取的，这些计量设备测量的是物料的流量，所以物料密度的变化并不会影响此设备的计量。

重量测量设备通常应用在以下场合：基础工业（制药业，化工业等）中难于精确计量和控制的物料；或是所涉及的物料流量很小，超出了体积计量设备所能工作的范围。

计量设备举例如下：计量螺旋，连续式计量带和连续式振动计量设备；螺旋喂料机用于固体物料的输送，卸料和喂料（见“粉末和颗粒状物料的机械输送技术”，“粉末和颗粒状物料的卸料技术”以及“粉末和颗粒状物料的喂料技术”），输送带用于固体物料的输送和喂料（见“粉末和颗粒状物料的机械输送技术”以及“粉末和颗粒状物料的喂料技术”）本文档介绍了以上这些装置是如何在组合设备中使用，来计量固料的。

包含计量螺旋的计量设备的组成为：-卸料料斗（或储藏筒仓），其内含有待计量的物料；-称重装置，测力计，这些组件都连接在料斗（或筒仓）上；-物料进入螺旋的进料口；-由发动机驱动的螺旋输送机；-控制设备，对螺旋输送机的工作状态进行控制。

测力计定期对物料重量的减少量进行测量，所测物料是通过螺旋输送机的带动而卸料的。

测得的物料量与预设值有一些误差，测得值被转换成一个信号并传递，据此信号来控制设备。

控制设备将测得值与预设值相比较，若两者之间有差异，便通过调节螺旋输送机的转速来进行流量校正，这样就确保了所要求的流量。

螺旋输送机必须能够将物料以恒速从进料口输送至卸料口；需选择具有最佳工作性能的螺旋外形，需根据物料的物理和化学属性来选择螺旋输送机的结构，这样就防止了物料粘结在设备的接触表面，从而不影响计量装置的正常工作。

本计量设备是对物量的差值进行计量，而不是对卸料总量进行计量，所以在需要计测料仓（或筒仓）中总物料量的情况下，本设备就不能作为计量器使用了，计量功能也就无效了。

根据输送带的长度，带式输送机对其输送的物料有多种计量方式。

用于长输送带式输送机的计量设备的组成为：-称重装置，测力计，这些组件精确地安置在两个连动滚轮中间，计量输送带每单位长度上的物料重量(kg/m)；-测量装置，测量输送机的输送速度(m/s)；-组合设备，处理单位时间内的输入值（流量和速度），将测得值与预设值相比较，若两者之间有差异，则产生一个输出信号或进行流量校正，以此修正输送带的工作参数来确保所要求的流量。

PLA／金属粉末混合物对3D打印成型制品的影响边慧光;晁宇琦;胡纪全;蔡宁;王虎子【摘要】通过粉体喂料三维(3D)打印机研究了纯聚乳酸(PLA)材料在3D打印过程中打印温度以及填充密度对成型制品的影响;然后在PLA中加入不同比例的金属粉末并制备出混合物料颗粒,通过粉体喂料3D打印机打印成型试样制品,并进行力学性能测试.结果表明,金属粉末含量的增加会导致复合材料拉伸强度的降低;此外,金属粉末含量增加,复合材料的热导率会随之升高,而膨胀系数降低.%Effects of printing temperature and filling density on molded parts are studied by powder feed of poly(lactic acid) (PLA) in 3D printing process.For preparation of the 3D printing materials,PLA was mixed with different amounts of metal powders for the 3D printing molding process,and the mechanical performance of the molded specimens weremeasured.Experimental results indicated that increase of contents of the metal powder led to a decrease in tensile strength of the composite materials.In addition,thermal conductivity of the composite material was improved with an increase of the content of the metal powders,but the material expansion coefficient was reduced.This study provides a solution for the deformation problems of large parts in the 3D printing process.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2017(031)010【总页数】5页(P78-82)【关键词】三维打印;聚乳酸;金属粉末;黏度;填充密度;力学性能【作者】边慧光;晁宇琦;胡纪全;蔡宁;王虎子【作者单位】青岛科技大学机电工程学院,山东省高分子材料先进制造技术重点实验室,山东青岛266061;青岛科技大学机电工程学院,山东省高分子材料先进制造技术重点实验室,山东青岛266061;青岛科技大学机电工程学院,山东省高分子材料先进制造技术重点实验室,山东青岛266061;青岛科技大学机电工程学院,山东省高分子材料先进制造技术重点实验室,山东青岛266061;青岛科技大学机电工程学院,山东省高分子材料先进制造技术重点实验室,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】TQ3213D打印技术起源于麻省理工学院，是基于离散/堆积成形原理，通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，它突破了传统的加工模式，被称之为“第三次工业革命”的代表性技术[1-3]。

粉体喂料及计量设备概述引言粉体喂料及计量设备在工业生产过程中起到重要的作用。

它们用于粉体物料的输送和计量，帮助企业实现高效生产和精确控制。

本文将对粉体喂料及计量设备进行概述，包括其定义、分类、工作原理以及应用领域。

定义粉体喂料及计量设备是指用于对粉体物料进行输送和计量的设备。

它们可以实现粉体物料的稳定供应，并根据生产需求精确控制物料的流量。

分类根据粉体喂料及计量设备的工作原理和结构特点，可以将其分为以下几类：1.振动喂料机：振动喂料机利用机械振动的原理，将粉体物料从料仓中输送至生产线。

它具有结构简单、输送能力大的优点，常用于矿山、建材等行业。

2.螺旋输送机：螺旋输送机通过螺旋刀片的旋转运动，将粉体物料从一个地点输送至另一个地点。

它具有输送距离远、输送能力大的特点，常用于水泥、化工等行业。

3.输送管道：输送管道是将粉体物料通过管道输送的一种设备。

它可以根据不同的需求选择不同的管道材料，并通过控制流速和压力来实现物料的输送。

4.称重计量器：称重计量器通过将粉体物料放置于称重装置上进行计量，并通过控制装置实现精确的计量控制。

它常用于化肥、食品等行业，对于需要精确计量的生产过程非常重要。

工作原理粉体喂料及计量设备的工作原理主要包括以下几个步骤：1.接收物料：粉体物料被输送至设备的接收区域，可以通过料仓、输送管道等方式进行输入。

2.输送物料：根据设备的不同类型，可以通过振动、螺旋、压力等方式将物料从接收区域输送至目标区域。

3.计量控制：在物料输送过程中，通过称重计量器等装置对物料进行实时计量，并根据生产需求进行控制调整。

4.输出物料：经过计量控制后的粉体物料被输送至目标区域，供后续生产工艺使用。

应用领域粉体喂料及计量设备广泛应用于各个行业的生产过程中，以下是一些常见的应用领域：1.化工行业：在化工生产过程中，需要对不同的粉体物料进行输送和计量，粉体喂料及计量设备能够满足生产环境的需求，保证精确的计量和稳定的供应。

试题（1）一、解释概念（15分，每小题3分）：1.粉体的中位粒径（）。

2.粉碎平衡（）3.闭路粉磨系统的循环负荷率（）。

4.粉体的内摩擦角（ )。

5.气力输送的固气比6.锡槽内通有保护气体是为了防止玻璃不被锡液污染（）。

二、单选题（10分，每小题2分）：1、在胶带输送机的受料处，为了减少物料对胶带的冲击，可设置（）托辊。

A、平形；B、槽形；C、调心；D、缓冲2、质量比表面积Sv 与体积比表面积Sw的关系是（）。

A、Sw=Svρp；B、Sw=SvρB；C、Sw = Sv/ρB；D、Sw = Sv/ρp3、球磨机的理论适宜转速是在脱离角为（）时推导出的。

A、0°；B、 54.74°；C、 73.74°；D、 16.26°4、叶轮喂料机可用作为（）。

A、锁风装置；B、给料装置；C、计量装置；D、三者皆可5、减少粉体堆积时产生偏析的方法之一是（）。

A、匀速供料；B、多点供料；C、缓慢供料；D、改变供料点的位置三、填空题（10分，每空1分）：1、粉碎功耗定律中的表面积假说一般认为适于（）过程。

2、粉体的开放屈服强度小意味着其流动性（）。

3、沉降室中固体颗粒能够被分离出的条件是：固体颗粒在垂直方向的降落时间必须（）气流在水平方向的运动时间。

4、中、小型双辊破碎机中两辊通过（）传动。

5、核子秤系（）计量设备。

6、L＞3m的螺旋输送机除两端分别设止推轴承和径向轴承外，还设有（）轴承。

7、除尘系统阻力计算的主要目的是为（）提供依据。

8、球磨机的衬板除用于保护筒体外，还可利用其不同的（）使各仓内的研磨体处于不同的运动状态。

9、莫尔圆的圆心坐标为（9,0），σ1＝2σ3，则圆半径为（）。

10、直径为Dp颗粒在密度为ρ、粘度为μ的静止空气中作Stokes沉降时，所受阻力为（）。

四、判断题（15分，每题3分。

对者划"√"；错者划"×"）：1、粉体的孔口流出速度随容器内料面高度的降低而减小。