第二讲 粉体的描述 第二讲 粉体的描述 粉体粒度分布的数学描述 粒度测量方法及其选择 粉体填充与堆积特性 粉体中颗粒间的附着力 颗粒的团聚和分散  粉体的湿润特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充结构——颗粒在空间中的排列状态     ——力学、电学、传热学、流体透过……     ——粒度、形状、颗粒间相互作用力……     ——两个极端填充状态： 最疏——避免料仓结拱 最密——造粒 粉体填充与堆积特性 堆积/容积密度 填充率 孔隙率 配位数 可压缩性 粉体填充与堆积特性 粉体的堆积/容积密度       单位堆积体积的粉体的质量，也叫做视密度，粉体的质量M除以粉体的堆积体积VB  粉体填充与堆积特性 松动堆积密度               在重力作用下慢慢沉积后的堆积（自然堆积）； 紧密堆积密度               通过机械振动所达到的最紧密堆积（强制堆积）。   粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 填充率 颗粒体积占粉体堆积体积的比率 粉体填充与堆积特性 粉体堆积的空隙率 空隙体积占粉体堆积体积的比率，亦即颗粒间的空隙体积Vv 除以粉体的堆积体积VB 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 颗粒的配位数 粉体堆积中，与某一考察颗粒相互接触的颗粒数。 研究粉体堆积特性的一个重要指标。 均一球形颗粒在平面上的排列作为基本层 正方形排列层 单斜方形/六方系排列层 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 实际填充结构 填充时，受颗粒碰撞、回弹、颗粒间相互作用力及容器壁的影响不能规则填充。 Smith等人将3.78mm的铅弹自然填入直径80～130mm的烧杯中，注入20%醋酸水溶液后，十分小心地倒掉溶液。若保持原先填充状态，接触点上残留碱性醋酸铅的白色斑点。从与容器不接触的铅弹中计数900～1600个球，得到平均空隙率～平均配位数的关系： 粉体填充与堆积特性 实际填充结构 粉体填充与堆积特性 Bernal & Mason测定与所观察颗粒完全接触的颗粒，及比较近接触的颗粒，方法同Smith，钢球直径6.35mm，1000～5000个填入容器，浸满墨汁后取出，干燥后如图示两类斑点。 粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 粉体的可压缩性 当粉体在松动堆积状态受到压缩作用时，其堆积体积将减小。颗粒间的空隙亦相应地减小。粉体的可压缩性跟其堆积状态有关，用以表征粉体的可压缩性。定义如下：  粉体填充与堆积特性 粉体的可压缩性 粉体紧密堆积密度和松动堆积密度之比，称为粉体Hausner比值  粉体填充与堆积特性 粉体的可压缩性 实验结果表明: 较粗颗粒的HR值较小（ 1.2） 细颗粒的HR值较大（ 1.4） 极细颗粒具有较高的HR值（ 2）  粉体填充与堆积特性 粉体填充与堆积特性 颗粒间的附着力 固体颗粒容易聚集在一起，尤其是细颗粒       —— 颗粒之间存在附着力 粉体的摩擦特性、流动性、分散性、压制性等 分子间的范德华力 颗粒间的范德华力 附着水分的毛细管力 颗粒间的静电力 磁性力 颗粒表面不平引起的机械咬合力 颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force)来源：取向力、诱导力和色散力 取向力 二个极性分子的固有偶极将同极相斥而异极相吸，定向排列，产生分子间的作用力 诱导力 非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，产生诱导偶极，然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力 色散力 非极性分子之间，由于组成分子的正、负微粒不断运动，产生瞬间正、负电荷重心不重合，出现瞬时偶极，瞬时偶极间的作用力 分子间的斥力 颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force)来源：色散力、诱导力和取向力 极性分子间有色散力，诱导力和取向力； 极性分子与非极性分子间有色散力和诱导力； 非极性分子间只有色散力。 颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force) 取向引力势能（两极性分子） 颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force) 诱导引力势能（一极性分子与一非极性分子） 颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force) 色散引力势能（两非极性分子）  颗粒间的附着力 分子间的范德华力(van der Waals interaction force) 取向力、诱导力和色散力 颗粒间的附着力 两分子间斥力表达式(Lennard-Jones 6-12势能函数)  颗粒间的附着力 颗粒间的附着力 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 颗粒无极性，构成颗粒（颗粒表面）的分子或原子的电子运动，颗粒将有瞬时偶极——颗粒间的范德华力 Hamaker理论 吸附气体的影响 颗粒变形的影响 表面粗糙度的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论    颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 势能叠加原理 (Hamaker将构成两颗粒的所有分子或者原子间的引力势能积分来计算两颗粒间的引力势能) 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 将1-97式进行积分运算后得颗粒间的引力势能计算式： 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 A的值与颗粒材料、所处环境（如真空、水、空气等）有关。可以查表获得。 对于不同材料的颗粒，其Hamaker常数取各自常数的几何平均 颗粒间的附着力 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 颗粒间的引力，即颗粒间的范德华力为  颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 颗粒间的引力，即颗粒间的范德华力为 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / Hamaker理论 颗粒间的引力，即颗粒间的范德华力为 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒处在某种特定的环境中，其表面常会吸附有环境气体。由于吸附气体的存在，导致颗粒间的范德华力增加。根据Hamaker理论，这种情况下颗粒间引力势能可以计算如下：  颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 分子密度： 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 吸附环境气体后的范德华力表达式： 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 吸附气体的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 颗粒变形的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 颗粒变形的影响 由Hamaker理论，分子间的引力势能对两个变形颗粒的积分可得 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 颗粒变形的影响 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 颗粒变形的影响 弹性变形 塑性变形 弹塑性变形 颗粒间的附着力 颗粒间的范德华力 / 颗粒变形的影响 弹性变形 
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