粉體材料工程

粉體材料工程第1頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四課程要求課堂按時聽課，認真筆記。課后認真看書，自學、理解消化吸收。獨立按時完成作業(yè)。積極參加答疑輔導、課堂提問、期末考試。成績比例：平時：30%，期末：70%。第2頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第5章粉體的分級與分離5.1粉體分離效果評價5.2粉體的篩分4.3超細粉體的分級5.4固氣分離5.5固液分離5.6粉體的分選第3頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四一、定義：利用粉體顆粒的粒度、密度、表面形狀、磁性、靜電性、形狀、顏色等分離特性的不同，將成分不同的混合物或相態(tài)不同的混合物（如氣-固相，液-固相）分為兩個以上部分的過程。5.1.1分離（級）效率1.牛頓分離（級）效率：假設：分離密度、粒度、形狀或電性等不同的顆粒a和顆粒b組成粉體混合物，其分離模型如圖5-1所示。牛頓分離（級）效率定義：有用成分的回收率減去無用成分的殘留率。5.1粉體分離效果評價第4頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四理想的分離效果：a受料器中只有a顆粒，b受料器中只有b顆粒。實際的分離效果：相互混雜。顆粒回收率：（1）入料F中的a顆粒被實際收入a受料器的質量分數稱為a顆粒的回收率——γa；（2）入料F中的b顆粒被實際收入b受料器的質量分數稱為b顆粒的回收率——γb。第5頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四牛頓分離（級）效率定義：有用成分的回收率減去無用成分的殘留率。（又稱綜合分離效率）式中，a1——粗粉中的大顆粒含量；a2——細粉中的大顆粒含量；b1——粗粉中的小顆粒含量；b2——細粉中的小顆粒含量；第6頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第7頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四2.牛頓分離（級）效率物理意義：分離結果：如式（5.5）～式（5.7）（1）理想分離：可將混合物完全分離為a和b。（2）旁路：完全不能分離。第8頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四各組分的質量分配關系如圖5-3所示。第9頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四3.牛頓分離（級）效率的實用計算式：根據物料平衡有：分別消去A或B，經變換得將上面兩式代入（5.1）～式（5.3）中，得到如下根據a顆粒的含量計算牛頓分離效率的公式：第10頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第11頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四4.部分分離（級）效率：第12頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第13頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第14頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.2粉體的篩分篩分：是粉體的一種分級方法，可將物料分成通過篩子的較細部分和留在篩上的較粗部分。5.2.1篩面：實現粉體分級的核心部件。篩柵：由相互平行、按一定間隔排列的鋼制棒條組成，如圖5-6（a）。第16頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.3超細粉體的分級第23頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四方向發(fā)生偏轉，粗顆粒由于慣性大，運動方向偏轉較小，而進入粗粉收集裝置；細顆粒發(fā)生較大程度的偏轉，而沿不同的運動軌跡進入相應的出口被分別收集。第24頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四3.迅速分級原理（1）原理：采用適當的分級室，應用恰當的流場，使微細顆粒尤其是臨界分級粒徑的顆粒一經分散就立即離開分級區(qū)，避免其在分級區(qū)內的濃度不斷增大而團聚。（2）迅速分級原理是為了克服分級粒徑附近顆粒的積聚現象而提出的。4.減壓分級原理當顆粒粒徑小于或等于氣體分子的平均自由程λm時，顆粒周圍發(fā)生分子滑動，使顆粒所受阻力減小。用壓強為p的空氣對粉體進行分級時，氣體分子的平均自由程為：第25頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.3.2分級方式：1、干式分級：利用顆粒在氣流中沉降速度差或軌跡不同進行的。分級粒徑可達1μm。（1）氣流分級過程（機理）：分散——分離——捕集——卸出。（2）所受的力：浮力、重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、摩擦阻力、對撞力、附著力等。2、濕式分級：（1）液態(tài)流體分級過程（機理）：分散——分離——捕集——卸出。（2）優(yōu)點：①微細顆粒在液體中易分散，分級精度高；②沉降速度小，現象變化遲緩，可獲得窄小的分級范圍；③以稀料漿狀態(tài)處理，供料輸送等操作簡便。（3）缺點：①分級產物為濕狀，需干燥，容易結塊；②因沉降速度小，單位面積產量低；③不適用于可溶解于分散介質的物料和易變質的物料。第26頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.3.3超細分級存在的問題：1、分級作業(yè)與物料性質粉體的物理性質是關鍵因素：（1）黏附性強的粉體——有機粉體的燃燒、爆炸等；（2）硬度的粉體——設備要求高；（3）特殊場合的粉體——純度要求高；（4）靜電效應——顆粒之間或顆粒與器壁間的摩擦和碰撞等；2、粉體的預分散（1）機械分散法：離心分散和射流分散。（2）化學分散法：加入分散劑3、分級區(qū)流場（1）強有力的分級能力；（2）分級面清晰；（3）分級迅速。“整流性”——流場中各流束各行其道，不相互干擾。第27頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.4固氣分離5.4.1固氣分離的目的1、定義：從氣體與懸浮顆粒的混合相中分離出固體顆粒的操作。目的：（1）將固體顆粒從氣體中分離出來——產品生產、輸送；（2）除去氣體中的粉塵——環(huán)境保護、綠色生產。除塵：氣體——主體，粉塵——客體收塵：粉塵——主體，氣體——客體除塵過程中：顆粒粒徑一般0.1～100μm；（采用沉降分離方法）2、除塵的意義：環(huán)境保護或經濟觀點除塵裝置（1）面向工業(yè)生產，用來凈化工廠廢氣或工藝氣體；（2）用于凈化室內、車間、巷道內的空氣。第28頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.4.4旋風除塵器1、定義：利用含塵氣體高速旋轉產生的慣性離心力而使粉塵顆粒與氣體分離的一種除塵設備。2、優(yōu)點：結構簡單、尺寸緊湊、易制造、造價低、操作及管理方便，維修量小，適宜于10μm以上的含塵氣體。3、缺點：流體阻力損失大、電耗高、殼體易磨損、卸料閘門嚴格鎖風。第35頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第36頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第37頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第38頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.4.5袋式除塵器1、定義：一種利用多孔纖維濾布過濾含塵氣體中的粉塵的除塵設備。2、優(yōu)點：比旋風除塵器除塵效率高、特別是5μm的顆粒，除塵效率99%以上；與電除塵相比，結構簡單、操作方便；技術要求不高、投資費用低、可靠。3、缺點：耗費織物多，允許氣體溫度低，氣體濕度大或含有吸水性較強的粉塵時會導致堵塞濾布。4、類型：長袋低壓脈沖式、分室引射脈沖式、濾筒脈沖噴吹式等。5、濾布材料：均勻致密、透氣性好、耐熱、耐磨、耐腐蝕、憎水、除塵效率高。（1）棉織濾布——棉絨制成，成本較低、耐熱性差（60-80℃下工作）。（2）毛織濾布——羊毛制成，造價較高、耐熱性好，透氣性好、阻力小、耐酸、耐堿（95℃下工作）。（3）合成纖維：①聚酰胺纖維——耐磨性好，耐堿不耐酸（80℃下工作）。②聚丙烯腈纖維——強度高、耐酸不耐堿（110-130℃下工作）。③聚酯纖維——耐熱、耐酸、耐堿（140-160℃下工作）。④玻璃纖維——過濾性好、阻力小、化學穩(wěn)定性好、造價低。第39頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第40頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.4.6電除塵器1、定義：一種高效率的除塵裝置，能分離極微小的顆粒。2、優(yōu)點：除塵效率高，達99%以上；氣體處理量較大；能處理高溫、高壓、高濕、腐蝕性氣體；能量消耗小，最大阻力損失30-150Pa，電能消耗僅為0.1-0.8kW·h/(1000m3)；操作自動化。3、缺點：一次性投資大，占用空間大，鋼材消耗多，捕集高比電阻的粉塵時需進行增濕處理等。4、影響因素：（1）粉塵比電阻（2）含塵濃度（3）粉塵粒度組成（4）含塵氣體溫度（5）氣流速度（6）氣體濕度第44頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第45頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.5固液分離第46頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第47頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第48頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第49頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第50頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第51頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第52頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第53頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第54頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第55頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第56頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第57頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四5.6粉體的分選第58頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第59頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第60頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第63頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第65頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第66頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四第67頁，共76頁，2023