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技術(shù)文章

粉體工程的基本概念

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粉體的定義

  粉體是由無數(shù)相對較小的顆粒狀物質(zhì)構(gòu)成的集合體,有時具有固體的性質(zhì),在某些情況下又具有液體或氣體的性質(zhì),有時還表現(xiàn)出一些奇異的特性。粉體的共同特征是:具有許多不連續(xù)的面、比表面積較大、由許多小顆粒狀物質(zhì)所組成,換言之,它們是許許多多小顆粒狀物質(zhì)的集合體。

  粉體可分為單分散粉體和多分散粉體。如果構(gòu)成粉體的所有顆粒的大小和形狀均相同,則稱這種粉體為單分散粉體。在自然界中,單分散粉體尤其是超微的單分散粉體極為罕見;目前只有用化學(xué)合成方法可以制備出近似的單分散粉體,尚無利用機(jī)械方法制備單分散粉體的報(bào)導(dǎo)。大多數(shù)粉體都是由大小不同、形狀各異的顆粒所組成,這種粉體稱為多分散粉體。

 

  粉體的尺度

  關(guān)于粉體的尺度,有人認(rèn)為:小于1000μm的顆粒物為粉體,也有人以100μm為界,但迄今為止并未形成共識。按照Allen和Heywood等人的觀點(diǎn):粉體沒有確切的上限尺寸,但其尺寸相對于周圍的空間而言應(yīng)足夠的小。粉體是一個由多尺寸顆粒組成的集合體,只要這個集合體具備了粉體所具有的性質(zhì),其尺寸界限并不那么重要,所以,盡管沒有確切的上限尺寸,但并不影響人們對其性質(zhì)的研究。

 

  粉體的形態(tài)

  就粉體的形態(tài)而言,一般可以說它既具有固體的性質(zhì)也具有液體的性質(zhì),有時也具有氣體的性質(zhì)。說它是固體顆粒,這*容易理解,因?yàn)闊o論顆粒多么小,畢竟具有一定的體積和形狀。說它具有液體的性質(zhì),需要具備一定的條件:即粉體和某種流體形成一個兩相體系,此時的兩相流具有液體的性質(zhì),亦即此兩相流雖具有一定的體積,但其形狀卻取決于容器或管道的形狀,譬如自然界中的泥石流。如果兩相流中的流體是氣體,且其中的粉體體積分?jǐn)?shù)相對較小、顆粒尺寸也比較小,即粉體彌散于氣體介質(zhì)中,此時粉體就具有氣體的性質(zhì):既無確定的體積也無確定的形狀,沙塵暴就是非常典型的一例。因此,有人認(rèn)為,粉體是有別于氣、液、固物質(zhì)形態(tài)的第四種物質(zhì)形態(tài)。

 

  粉體的某些奇異特性

  由于粉體形態(tài)的特殊性,使之表現(xiàn)出一些與常規(guī)認(rèn)識不同的奇異特性。如糧倉效應(yīng)、巴西豆效應(yīng)、加壓膨脹特性、崩塌現(xiàn)象、振動產(chǎn)生規(guī)則斑圖現(xiàn)象、小尺寸效應(yīng)等。

 

  粉體工程與顆粒學(xué)

  粉體工程是從集合體或整體的角度去研究對象,而顆粒學(xué)是從個體的角度去研究對象,而這個對象是同一個物質(zhì)。粉體工程和顆粒學(xué)的不同還在于:粉體工程所研究的對象一般是固體顆粒,而顆粒學(xué)所研究的對象既有固體顆粒、也有液體顆粒和氣體顆粒,如汽車發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)的液滴大小和分布、混凝土中氣孔的大小和分布等等

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