粉体工程专业————知识要点

漏斗流：料仓内粉体层的流动区域呈漏斗形，使料流顺序紊乱，甚至有部分粉体滞留不动，造成先加人的物料后流出，即“后进先出”的后果，它常发生在平底的料仓中或带料斗的料仓中，由于料斗的斜度太小或斗壁太粗糙以致颗粒难以沿着斗壁滑动。缺：出料口的流速可能不稳定，料拱或穿孔崩坍时，细粉料可能被充气，并无法控制地倾泄出来。不流动区留下的颗粒料可以变质或结块。料位指示器在不流动区下面，不能正确指示料仓下部的料位。整体流：流动发生在带有相当陡峭而光滑的料斗筒仓内，物料从出口的全面积上卸出，整体流中，流动通道与料仓壁或料斗壁是一致的，全部物料都处于运动状态，并贴着垂直部分的仓壁和收缩的料斗壁滑移。优：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 。颗粒的偏析被大大地减少或杜绝。流动不流动判据：如果颗粒在流动通道内形成的屈服强度不足以支撑住流动的堵塞料，那么在通道内将产生重力流动。整体流料仓的设计：整体流料仓中的料斗必须足够陡峭，使粉体物料能沿斗壁流动，而且开口要足够大，以防止形成料拱；任何卸料装置都必须在全开的卸料口上均匀卸料，如果供料机或连续溜槽使颗粒的流动偏向与出料口的一侧，那么就会破坏整体流的模式，形成漏斗流。影响粉体偏析的因素：粒的粒度、颗粒的密度、颗粒的形状、颗粒弹性变形、颗粒的安息角和颗粒的黏度。偏析机理：细颗粒的渗透，振动，颗粒下落轨迹，料堆的冲撞，安息角。防止偏析的方法：在加料时，采取某些能使输入物料重新分布和能改变内部流动模式的方法；在卸料时，通过改变流动模式以减少偏析的装置，从本质上讲，其设计是尽可能地模仿整体流。结拱的原因：内摩擦力、内聚力使之产生剪应力阻碍颗粒位移，使流动性变差；外摩擦力、与筒仓内壁间的摩擦力，粗糙度越大，倾角越小，外摩擦力越大，越易结拱；湿度、温度 使粉体的内聚力增大、流动性变差，导致出现拱塞的可能性增大；结构—筒仓卸料口的水力半径减小，易产生拱塞。防止结拱的措施：改善料仓的几何形状及其尺寸；降低料仓粉体压力；减小料仓壁摩擦阻力。强度分类：按受力破坏的方式不同，可分为压缩强度、拉伸强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度等；按材料内部的均匀性和有否缺陷分为理论强度和实际强度。硬度的测定方法：刻划法 压入法 弹子回跳法 磨蚀法三种粉碎模型：均一粉碎模型仅符合结合极其不紧密的颗粒集合体如药片等的特殊粉碎情形，一般情况下可不考虑

这一模型，体积粉碎后的粒度较窄较集中，但细颗粒比例较小；表面粉碎后细粉较多，但粒度分布范围较宽，即粗颗粒也较多。颚式原理：简：偏心轴旋转时，带动连杆作上下往复运动，从而使推力板随之作往复运动。通过推力板的作用，动颚作左右往复摆动。动颚摆向定颚时，落在颚腔中的物料主要受到颚板的挤压作用而粉碎。动颚摆离定颚时，已破碎的物料在重力作用下经颚腔下部的出料口卸出。复：动颚直接悬挂在偏心轴上，受到偏心轴的直接驱动。当偏心轴转动时，动颚一方面对定颚作往复摆动，同时还顺着定颚有很大程度的上下运动。复与简：垂直摆幅为水平摆幅的2～3倍，有利于生产能力的提高，物料能更好地夹持在颚腔内，并促使破碎的物料尽快地卸出，生产能力比简摆型高20～30%。颚式优点：构造简单，管理和维修方便，工作安全可靠，适用范围广，缺点：间歇工作；对基础质量要求很高；破碎粘湿物料出现堵塞现象；破碎干片状物料时，片状物料易顺颚板宽度方向通过而难以达到破碎目的，造成进料口堵塞。圆与颚的原理异同：同：都是对物料施以挤压，破碎后自由卸出，异：圆的工作过程是连续进行的，物料夹在两个锥面之间同时受到弯曲力和剪切力的作用破碎，而颚是间歇运动，存在空回程，所以，生产能力圆比颚大，动力消耗低。粗碎和中细碎区别：粗因为处理的物料较大，要求进料口尺寸大，故动锥是正置，定锥是倒置；中进料口不必太大，要求卸料范围宽，以提高生产能力，要求破碎产品均匀，所以动锥和定锥都是正置的。锟式原理：一对圆柱形辊子，相互平行水平安装在机架上，前辊和后辊作相向旋转。物料加入到喂料箱内，落在转辊上面，在辊表面的摩擦力作用下被拉进两辊之间，受辊子的挤压而粉碎。粉碎后的物料被转辊推出向下卸落。优：结构简单，机体不高，紧凑轻便，造价低廉，工作可靠，调整破碎比方便，能粉碎粘湿物料，缺：生产能力低；要求将物料均匀连续地喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，且所得产品粒度也不均匀，需经常修理；喂入物料的尺寸要比辊子直径小得多，故不能破碎大块物料，也不宜破碎坚硬物料。锤式原理：通过高速转动的锤子对物料的冲击作用进行破碎，优：生产能力高，破碎比大，电耗低，机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少，管理方便。缺：粉碎坚硬物料时锤子和篦条磨损较大，金属消耗较大，检修时间较长，需均匀喂料，粉碎粘湿物料时生产能力降低明显，甚至因堵塞而停机。为避免堵塞，被粉碎物料的含水量应不超过10～15%。反击原理：带有板

锤的高速旋转的转子。喂入机内料块，在转子回转范围，内受到板锤冲击，并彼高速抛向反击板,再次受到冲击，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。反与锤：相：两者工作原理相似，都是以冲击方式粉碎物料，异：锤的锤头顺着物料落下方向打击物料，而反的板锤则是自下向上迎击投入的物料，并把它抛掷到上方的反击板上。球磨机原理：依靠旋转的筒体对粉磨介质的作用，从而使物料粉磨。 物料经过喂料空心轴加入到筒体内，当磨机回转时，物料与粉磨介质混合，介质在惯性离心力和筒体内壁产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体内壁与筒体一起回转，并被带到一定的高度，由于介质本身质量的作用，产生自由泻落或抛落，冲击筒体底部物料，同时在磨机筒体回转过程中，粉磨介质还有滑动和滚动，使介于其间物料受到磨剥作用，这样不断地冲击和磨剥而将物料粉磨成细粉。由于进料端不断加入物料，进料端和出料端之间存在料位高差，并且介质下落时，冲击物料所造成的轴向推力，因此，磨机筒体虽然是水平放里，但物料却由进料端缓慢地流向出料端，完成粉磨作业。磨机内介质运动的基本状态有泻落状态、抛落状态和周转状态式三种。粉碎材料在机械粉碎过程中可能发生的变化：物理变化：颗粒和晶粒微细化或超细化、材料内部微裂纹产生和扩展、表观密度和真密度变化及比表面积变化； 结晶状态变化：产生晶格缺陷、发生晶格畸变、结晶程度降低甚至无定形化、晶型转变等；化学变化：含结晶水或OH基物质脱水、形成合金或固溶体、降低体系的反应活化能并通过固相反应生成新相等。粉碎平衡出现的原因：颗粒团聚，粉体应力作用出现缓和状态。流化床：C点是颗粒群保持相互接触状态的最松排列，超过这点时，不再保持固定床条件，粉体层开始悬浮运动，C点称为流化开始点。一旦流态化开始，由于粉体层膨胀，空隙率亦增大，所以越过 C-D后，既使u增大，如却几乎不变。若u再增加，稳定的流化床就不存在，且严生沟流和腾涌，结果颗粒被吹起而成为气力输送状态。 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮于流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状态和液体相似称为流化床。由粗到细的筛序：优：筛面由粗到细重叠布置，节省厂房面积；粗物料不接触细筛网，

细筛网磨损小； 难筛的细颗粒迅速通过上层粗筛筛面因而筛面不易堵塞，有利于提高筛分质量。缺：维修不方便。 由细到粗的筛序：粗颗粒接触细筛网，细筛网易磨损，还易被较大颗粒堵塞，降低筛分效率。但布置和维修方便。 振动筛与摇动筛的区别：振动筛的物面振动方向与筛面成一定角度；摇动筛的运动方向基本平行于筛面。离原理：当转子运动时，气流由内筒上升，转至两筒间下降，再由固定风叶进入内筒，构成气流循环。优：分级、鼓风及收尘设备全部都包含在选粉机内，故比较紧凑，功率消耗较低。缺：要使用提升机等输送设备将粉料提升到一定高度，然后喂入选粉机中。旋原理：在选粉室内，小风叶和撒料盘一起固定在垂直轴上。由电动机1经过胶带传动装置，带动旋转。离心通风机代替了前述选粉机的大风叶，产生循环气流。优：选粉室单位面积的选粉能力较大；相同循环负荷率下选粉效率较高；产品细度易于调节，而且调节范围广。缺：由于采用旋风分离器和外部鼓风，密封要求较高，出料口要设里锁风设备，而且选粉机占地面积较大。粉体混合机理：对流混合-颗粒大规模随机移动，物料在外力的作用下产生类似流体的运动，颗粒从物料一处位移到里一处，导致整体混合；扩散混合-颗粒小规模随机移动，分离的颗粒散布在生料面上并作微弱的移动，使各组分颗粒在局部范围内扩散实现均匀分布；剪切混合-在粉体物料团内部，由于颗粒间的相互滑移，形成滑移面，导致局部混合。粉尘爆炸影响因素：同时具备氧气、高温源、可燃粉尘、容器4个条件，粉尘才会燃烧、爆炸。粉尘浓度 、粒径分布、粒径形状、比热及热传导率、带电与导电性、粒子凝聚和特性。粉尘的危害主要危害：归纳以下六个方面一、对人体健康的危害：尘肺病二、爆炸危害：煤尘爆炸 三、对能见度的影响：沙尘暴四、对建筑物、植物、动物的影响：污染腐蚀 五、对设备、产品的影响：磨损设备、出次品。六、对大气环境质量的影响：粉尘浓度超标。粉尘对人体危害：对呼吸道黏膜的局部刺激作用；中毒；变态反应；感染；致纤维化。粉尘的防护：改善生产工艺和工艺操作方法，从根本上防止和减少粉尘；改善通风技术，强化通风条件，改善车间环境；强化除尘措施，提高除尘技术水平；防护罩具技术；除尘规
如何预防粉尘爆炸呢：一是要减少粉尘在空气中的浓度。采用密闭性能良好的设备，尽量减少粉尘飞散逸出，同时要安装有效的通风除尘设备，加强清扫工作。二是要控制室内温度。三是要改善设备，控制火源。有粉尘爆炸危险的场所，

都要采用防爆电机、防爆电灯、防爆开关。四是应事先控制爆炸的范围。五是要控制温度和含氧程度。凡有粉尘沉积的容器，要有降温措施，必要时还可以充入惰性气体，以冲淡氧气的含量。粉尘爆炸的机理及发生条件：热能作用于离子表面,使其温度上升.尘粉表面的分子由于热分解河干馏作用,变为气体分布在离子周围.气体与空气混合生成爆炸性混合气体,进而发生产生火焰.火焰产生热能,加速尘粉分解,循环往复放出气相的可燃想物质与空气混合,进一步发火传播.可燃气体在空气中迅速燃烧,引起粉尘表面燃烧.可燃气体和粉尘的燃烧放出的热量,以热传导和火焰辐射的形式向临近粉尘传播.以上过程循环进行是反应速率逐渐加快,当达到剧烈燃烧时则发生爆炸. 混合过程与偏析过程交替进行,当两者速度相等时,混合达到平衡状态.影响混合的因素:堆积偏析；振动偏析；搅拌偏析造粒：压缩、挤出、喷雾、流动、滚动分离是广义的分级；分级是狭义的分离。离心式选粉机原理：物料由加料管12经中轴周围落至撒料盘10上，受离心惯性力作用向周围抛出。在气流中，较粗颗粒迅速撞到内筒内壁，失去速度沿壁滑下。其余较小颗粒经小风叶时，又有一部分颗粒被抛向内筒内壁收下。更小的颗粒穿过小风叶，在大风叶的作用下经内筒顶上出口进入两筒之间的环形区域，由于通道扩大，气流速度降低，同时外旋气流产生的离心力使细小颗粒离心沉降到外筒内壁并沿壁下沉，最后由细粉出口9排出。内同收下的粗粉由粗粉出口8排出。局限性：分级和分离过程在同一机体内的不同区域进行，流体速度场和抛料方式都很难保证设计得很理想； 循环气流中大量细粉的干扰降低了选粉效率，实际生产中，其选粉效率一般为50～60%； 小风叶受物料磨损大，风叶设计间隙大，空气效率较低 。 欲提高产量只能靠增大体积，这就限制了选粉机单位体积产量。旋风式选粉机原理：在选粉室内通风机把空气从切线方向送入选粉机，经滴流装置11的缝隙旋转上升，进入选粉室。粉料由进料管5落到撒料盘10后，立即向四周甩出，撒布到选粉区中，与上升的旋转气流相遇。粉料中的粗粒，质最较大，受撒料盘、小风叶和旋转气流作用产生的惯性离心力也较大，被甩到选粉室的四周边缘。当它与壁面相碰撞后，失去动能，便被收集下来，落到滴流装置处。在该处被上升气流再次分选，然后落到内下锥处，作为粗粉经粗粉管12排出。粉料中的细颗粒，质量较小，在选粉室中被上升的气流带入旋风分离器7中。气流是从切线方向进入旋风筒的，在筒内形成一股猛烈旋转气流。处在气流中的

颗粒受到惯性离心力的作用，甩向四周筒壁，向下落到下部的外锥体中，作为细粉经细粉管13排出。清除细粉后的空气则由旋风分离器中心的排风管经集气管6和导风管14再返回通风机，形成了气流闭路循环。优点：选粉室单位面积的选粉能力较大，处理量一般比离心式选粉机高 2～ 2 . 5 倍，大型磨机本来要用 2 ～ 3 台离心式选粉机的，采用一台旋风式选粉机即可。相同循环负荷率下选粉效率较高，选粉效率一般比离心式选粉机提高 8 ％左右，因而可使磨机生产能力提高 10 ％左右，单位电耗节省 21 ％左右。产品细度易于调节，而且调节范围广。使用调节阀控制产品细度，无需停机，可以根据生产情况随时调整。用体外风机代替大风叶，故传动部分结构简单，机体磨损小，展动小，对基础要求较低。缺点：由于采用旋风分离器和外部鼓风，密封要求较高，出料口要设里锁风设备，而且选粉机占地面积较大。