固體顆粒的基本物性

1、固體顆粒的基本物性單顆粒的幾何特性參數(shù)：從流體力學的觀點來看，單顆粒的幾何特性參數(shù)主要是大?。ǔ叽纾?、形狀、表面積（或比表面積）對于形狀規(guī)則的顆粒，其大小可以用某一主要線量作為特征長度表示，其他尺寸可以用與此特征長度的比例表示。因此，顆粒的體積和表面積等均可以 用此特征長度表示，例如球形顆粒通常用它的直徑 d作為特征長度，它的體 積V和表面積A分別為：V= *d36 A= *d2顆粒的表面積常用 比表面積表示，它的定義是：單位體積固體顆粒所具有的表面積。球形顆粒的比表面積a=AN=6d可見一定直徑的顆粒的比表面積一定。顆粒的直徑愈小，比表面積愈大，因此可以根據(jù)比表面積的大小來表示顆粒的大小，微

2、小顆粒的尺寸常用比表面積表示。對于形狀不規(guī)則的顆粒，其大小與形狀的表示比較困難，需要采用一些人為規(guī)定的方法，通常分別用顆粒的當量直徑和形狀系數(shù)表示。1、顆粒的當量直徑等體積當量直徑，即體積等于顆粒體積的當量球形顆粒的直徑devdev=i-'等表面積當量直徑：即表面積等于顆粒的表面積的當量球形顆粒的直徑des=耳等比表面積的當量直徑：即表面積等于顆粒的比表面積的當量球形顆粒的直徑dea=8a 同一顆粒的上述3種當量直徑的數(shù)值是不相同的，它們之間的關(guān)系與顆粒的形狀有關(guān)，通常用 等體積當量直徑 作為顆粒的當量直徑2、顆粒的形狀系數(shù)顆粒的形狀可用形狀系數(shù)表示，最常用的形狀系數(shù)是球形度:廠匕；2

3、 =與非球形顆粒體積相同的球形顆粒表面積 /非球形顆粒表面 積 1體積相同的各種形狀的顆粒，球形顆粒的表面積（比表面積）最小，與球形差別愈大，顆粒的表面積愈大。因此，可用球形度的大小來表示顆粒的形狀，對于球體，球形度為1;顆粒與球體的差別愈大，球形度愈小。3、對于大多數(shù)粉碎得到的物料顆粒，球形度在形狀不規(guī)則顆粒的表征形狀不規(guī)則顆?？赏ㄟ^顆粒的當量直徑和顆粒形狀系數(shù)來表征。在任何顆粒群中，各顆粒的尺寸都不可能完全一樣，從而形成一定的尺 寸（粒度）分布。粉塵的粒徑分布可用分組（按粉塵粒徑大小分組）的 質(zhì)量百分數(shù)或數(shù)量百分數(shù)來表示。前者稱為質(zhì)量分散度，后者稱為計數(shù) 分散度。對大于70um的顆粒，通常

4、采用一套標準篩進行測量。篩分使用的標準篩系金屬絲網(wǎng)編制而成，各國習慣用篩的開孔規(guī)格不同，常用的為泰勒制。過濾網(wǎng)（篩網(wǎng)）目數(shù)與粒徑對照表1.目是指每平方英吋篩網(wǎng)上的空眼數(shù)目，50目就是指每平方英吋上的孔眼是 50個, 500目就是500個，目數(shù)越高，孔眼越多。除了表示篩網(wǎng)的孔眼外，它同時用于表示能 夠通過篩網(wǎng)的粒子的粒徑，目數(shù)越高，粒徑越小。2.粉體顆粒大小稱顆粒粒度。由于顆粒形狀很復(fù)雜，通常有篩分粒度、沉降粒度、等 效體積粒度、等效表面積粒度等幾種表示方法。篩分粒度就是顆?？梢酝ㄟ^篩網(wǎng)的篩 孔尺寸，以1英寸（）寬度的篩網(wǎng)內(nèi)的篩孔數(shù)表示，因而稱之為目數(shù)”目前在國內(nèi)外尚未有統(tǒng)一的粉體粒度技術(shù)標準，

5、各個企業(yè)都有自己的粒度指標定義和表示方法。在 不同國家、不同行業(yè)的篩網(wǎng)規(guī)格有不同的標準，因此目”的含義也難以統(tǒng)一。F表為國內(nèi)通常使用的篩網(wǎng)目數(shù)與粒徑（m）對照表。目數(shù)微米目數(shù)微米目數(shù)微米目數(shù)微米792512139760245325473588014116565220425334459916991801985002553962208331001656252063327247011101508001572794275891808312501082362324952007425005919813541725061325021016514035027053125001安息角將粉塵自然地堆放在水平面上，

6、堆積成圓錐體的錐底角稱為粉塵安息角安息角也稱休止角、堆積角，一般為 35°-55°。將粉塵置于光滑的平板上，使此平板傾斜到粉塵開始滑動時的角度，為粉塵滑動角，一般為30° -40°(PTA為30° 35°)。粉塵安息角和滑動角是評價粉塵流動特性的一個重 要指標。它們與 粉塵粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、粉塵粘 附性等因素有關(guān)，是設(shè)計除塵器灰斗或料倉錐度、除塵管道或輸灰管道斜度 的主要依據(jù)。CTA800 1040 kg/m330° 35°PTA產(chǎn)品粒徑控制范圍：外觀為白色結(jié)晶粉末平均粒徑 110-150

7、m；粒徑 <45um max 15% ;粒徑 250um max5%實密度 1573 kg/m3產(chǎn)品堆積密度 730 1200 kg/m3當使用某一號篩子時，通過篩孔的顆粒量稱為篩過量，截留于篩面上的顆粒 量則稱為篩余量。床層的空隙率 =(床層體積 -顆粒所占的體積) /床層體積 顆粒的形狀、粒度分布影響床層空隙的大小。均勻的球形作最松排列時的空隙率為，作最緊密排列時空隙率為。非均 勻顆粒的床層空隙率比均勻顆粒小，因小顆?？梢郧度氪箢w粒之間的空隙 中。就床層特性而言，床層的空隙率受充填方式影響很大，充填時設(shè)備受到 振動則空隙率??；若采用 濕法充填 即設(shè)備內(nèi)充以液體，則空隙率必大。即使 同

8、樣的顆粒采用同樣的方式重復(fù)充填，每次所的空隙率未必相同。空隙率對 流體阻力有很大的影響，設(shè)計時應(yīng)考慮到空隙率的波動范圍。一般亂堆床層的空隙率大致在之間。若顆粒是非球形，各顆粒的定向應(yīng)是隨機的，從而可以認為床層是各向同 性的。各向同性的床層有一個重要特點： 床層橫截面上可供流體通過的空隙面積 （即自由截面）與床層截面之比在數(shù)字上等于空隙率。因壁面附近的空隙率總是大于床層內(nèi)部，流體在近壁處的流速必大于床層 內(nèi)部,這也就是所謂的壁效應(yīng)：床層的比表面：單位床層體積具有的顆粒表面積稱為床層的比表面。Pd載體C 48目97%以上，比表面積1200± 100 m2/g 。密度：在物理學中，把某種物

9、質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的 密度。符號PO國 際主單位為單位 為千克Z米3 ,常用單位還有 克Z厘米3。其數(shù)學表達式為P =mZV在國際單位制中，質(zhì)量的主單位是千克，體積的主單位是立方米，于是取 1 立方米物質(zhì)的質(zhì)量作為物質(zhì)的密度。對于非均勻物質(zhì)則稱為平均密度”密度是物質(zhì)的一種特性，與物質(zhì)的質(zhì)量、體積、大小、形狀、空間位置 無關(guān)。但與溫度、狀態(tài)有關(guān)，大部分的物質(zhì)隨溫度升高而密度降低，即熱漲 冷縮，而水在04攝氏度時有反膨脹現(xiàn)象。另外，同種物質(zhì)密度相同，質(zhì)量 與體積的比值為定值；不同物質(zhì)密度一般不相同，質(zhì)量與體積的比值一般不 同；粉塵密度有堆積密度和真密度之分。自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)

10、量，稱為粉塵堆積密度（或稱容積密度）。密實狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量，稱為粉塵真密度(或稱塵粒密度)堆積密度是把粉塵或者粉料自由填充于某一容器中，在剛填充完成后所測得 的單位體積質(zhì)量。物料的堆積密度 Pb與物料密度PP之間的關(guān)系：P b= P p 1-為物料靜止時的空隙率；Pb為堆積密度，需要測量；PP為真實密度，指材料在絕對密實狀態(tài)下的體積內(nèi)固體物質(zhì)的實際體 積，不包括內(nèi)部空隙?？赏ㄟ^文獻查得。物料的堆積密度可分為松散堆積密度和振實堆積密度。其中，松散堆積密度包括顆粒內(nèi)外孔隙及顆粒間空隙的松散顆粒堆積體 的平均密度，用處于自然堆積狀態(tài)的未經(jīng)振實的顆粒物料的總質(zhì)量除以堆積 物料的總體積求得。振實

11、堆積密度不包括顆粒內(nèi)外孔及顆粒間空隙，它是經(jīng)振實后的顆粒堆 積體的平均密度。堆積密度的單位為：g/cm3或kgm3 ,可見，堆積密度越大的物質(zhì)顆粒是越大的空隙率( )：單位體積中所含空隙體積公式:VP :單一顆粒的體積Pp:物料單體一個顆粒的密度Pb:物料堆積密度E =空隙體積/整體體積范例：砂的粒子密度為× 103Kg/m-但× 103Kg的砂堆積后的體積為m',求空隙度?解：2 6×1032 0=13XlOS=0.5粉塵濕潤性粉塵粒子被水（或其它液體）濕潤的難易程度稱為粉塵濕潤性。有的粉塵（如鍋爐飛 灰、石英砂等）容易被水濕潤，與水接觸后會發(fā)生凝并、增

12、重，有利于粉塵從氣 流中分離，這種粉塵稱為親水性粉塵。有的粉塵（如炭黑、石墨等）很難被水濕潤， 這種粉塵稱為憎水性粉塵。粉塵的濕潤性是選擇除塵器的主要依據(jù)之一。例如， 用濕式除塵器處理憎水性粉塵，除塵效率不高。如果在水中加入某些濕潤劑（如皂角素、平夕加等），可減少固液之間的表面張力，提高粉塵的濕潤性，從而達 到提高除塵效率的目的。粉塵粘附性粉塵之間或粉塵與固體表面（如器壁、管壁等）之間的粘附性質(zhì)稱為粉塵粘附性。 粉塵相互間的凝并與粉塵在固體表面上的堆積都與粉塵的粘附性相關(guān)，前者會使塵粒增大，在各種除塵器中都有助于粉塵的捕集； 后者易使粉塵設(shè)備或管道發(fā)生 故障和堵塞。粉塵的含水率、形狀、分散度等

13、對它的粘附性均有影響。粉塵磨擦性 粉塵在流動過程中對器壁 （或管壁 ）的磨損程度稱為粉塵磨擦性。 硬度高、密度大， 帶有棱角的粉塵磨損性大。 粉塵的磨損性與氣流速度的 2 一 3 次方成正比。 在除 塵技術(shù)中， 為了減輕粉塵的磨損， 需要適當?shù)剡x取除塵管道中的流速和壁厚。 對 磨損性大的粉塵， 最好在易于磨損的部位， 如管道的彎頭、 旋風除塵器的內(nèi)壁等 處采用耐磨材料作內(nèi)襯。 內(nèi)襯除采用一般的耐磨涂料外， 還可以采用鑄石、 鑄鐵 等材料。粉塵爆炸性在一定的濃度和溫度 （或火焰、火花、放電、碰撞、磨擦等作用 ）下會發(fā)生爆炸的 粉塵稱為爆炸危險性粉塵。爆炸危險性粉塵 （如泥煤、松香、鋁粉、亞麻等

14、）在空 氣中的濃度只有在達到某一范圍內(nèi)才會發(fā)生爆炸， 這個爆炸范圍的最低濃度叫做 爆炸下限，最高濃度叫做爆炸上限。粉塵的粒徑越小，比表面積越大，粉塵和空 氣的濕度越小， 爆炸危險性越大。 對于有爆炸危險的粉塵， 在進行通風除塵系統(tǒng) 設(shè)計時必須給予充分注意， 采取必要的防爆措施。 例如，對使用袋式除塵器的通 風除塵系統(tǒng)可采取控制除塵器入口含塵濃度，在系統(tǒng)中加入隋性氣體（僅用于爆炸危險性很大的粉塵 ）或不燃性粉料，在袋式除塵器前設(shè)置預(yù)除塵器和冷卻管， 消除濾袋靜電等措施來防止粉塵爆炸。防爆門 （膜）雖然不能防止爆炸，但可控制 爆炸范圍和減少爆炸次數(shù)， 在萬一發(fā)生爆炸時能及時地泄壓， 可防止或減輕設(shè)

15、備 的破壞，降低事故造成的損失。PTA粉塵與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限.L L粉塵荷電性粉塵在其生產(chǎn)和運動過程中，由于相互碰撞、磨擦、放射線照射、電暈放電及接 觸帶電體等原因而帶有一定電荷的性質(zhì)， 稱為粉塵荷電性。粉塵荷電后其某些物 理性質(zhì)會發(fā)生變化，如凝聚性、附著性及其在氣體中的穩(wěn)定性等， 同時對人體的 危害也將增強。粉塵的荷電量隨溫度的升高、比表面積的加大及含水率的減小而 增大。此外，荷電量還與粉塵的化學成份等有關(guān)。 電除塵器就是利用粉塵能荷電 的特性進行工作的。粉塵比電阻面積為Icm2、厚度為ICm的粉塵層所具有的電阻值稱為粉塵比電阻。其單位為 CmO粉塵比電阻對電除塵器的工作有很大

16、影響，最有利的電捕集范圍為104 一 5× 101° cmo當粉塵比電阻不利于電除塵器撈塵時，需要采取措施來調(diào) 節(jié)粉塵比電阻值，使其處于適合于電捕集的范圍。在工業(yè)中經(jīng)常遇到高于5× 1010 Cm的所謂高比電阻粉塵，為了擴大電除塵器的使用范圍，可采取噴霧增 濕、調(diào)節(jié)煙氣溫度和在煙氣中加入導電添加劑 （如三氧化硫、氨）等措施來降低粉 塵比電阻。在強電場中空氣分子被電離為正離子和電子，電子奔向正極過程中遇到塵 粒，使塵粒帶負電吸附到正極被收集。粉塵凝并阻微細塵粒通過不同的途徑互相接觸而結(jié)合成較大的顆粒稱為塵粒凝并。 塵粒凝并 也稱塵粒凝聚，在除塵技術(shù)中具有重要意義。因為凝并可使微細塵粒增大，使之 易于被除塵器捕集，同時可以大大節(jié)省能量。電除塵器是火力發(fā)電廠必備的配套設(shè)備，它的功能是將燃煤或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量，這 是改善環(huán)境污染，提高空氣質(zhì)量的重要環(huán)保設(shè)備。它的工作原理是煙氣通過 電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道時，使其煙塵帶正電荷，然后煙氣進入設(shè)置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用， 使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上，定時打擊陰極板，使具有一定厚度的煙 塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結(jié)構(gòu)下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中的煙塵的目的煤粉的幾項特性：a