粉體工程緒論

粉體工程西南科技大學材料科學與工程學院王玉平2016.6

第1單元緒論〔2學時〕[知識點]粉體的定義；粉體科學與粉體工程的界定；粉體工程所研究任務與內容；粉體顆粒的分類方法；粉體工程研究的開展簡史。[根本要求]1、識記：粉體、粉體科學、粉體工程、顆粒等；2、領會：粉體工程的研究內容與方法；3、簡單應用：粉體的應用；霧霾中的北京交警北京戀人可怕的大氣污染??????不同天氣的比照

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緒論粉體的定義；2.粉體工程所研究任務與內容3.粉體顆粒的分類方法4.粉體工程研究的開展簡史;5.粉體工程的應用范圍.1.粉體的定義

顆粒粉體1.粉體的定義粉末體簡稱粉末或粉體(Powder)．

通常是指由大量的固體顆粒及顆粒間的空隙所構成的集合體．而組成粉末體的最小單元或個體稱為粉末顆粗(Particle)．簡稱顆粒．Powder粉體從集合粉體出發(fā)，稱為粉體工程學Fineparticle顆粒從個體顆粒出發(fā)，稱為顆粒學2.粉體研究的內容與范圍因此．在研究粉體工程學時,首先必須研究粉體體與粉體顆粒的特性.2..粉末顆粒的大小、形狀、外表性質、堆積特性，各種物理性質．化學性質不僅關系到粉體的應用．也直接取決于并影響生產粉體的單元操作過程。其大小一般小于1000μm。物體在相關工業(yè)生產中可以是原料、半成品或成品。2.粉體研究的內容與范圍

粉體工程學是一門新興的綜合性技術科學，由于其跨學科、跨技術的交叉性和根底理論的概括性，因此，它既與假設干根底科學相毗鄰，又與工程應用廣泛相聯(lián)系，顆粒同人類有著極其廣泛的聯(lián)系并具有重要的作用.。3.粉體顆粒的分類方法1.按照顆粒的構成劃分3.按照組成形式劃分2.按照粒徑大小分類3.粉體顆粒的分類方法1.按照顆粒的構成劃分原級顆粒：一次顆粒，初形成固體的顆粒，最能反響顆粒的固有性質原級顆粒，聚集體顆粒，凝聚體顆粒，絮凝體顆粒等聚集體顆粒，二次顆粒，靠某種化學或物理作用結合后的顆粒凝聚體顆粒，一次、二次顆粒的弱結合顆粒絮凝體顆粒：結合更弱的凝聚體、絮狀結合體3.粉體顆粒的分類方法粗顆粒粉體，大顆粒，細粉體，超細粉體，亞微米粉體，納米粉體等。0.1-1微米粉體可稱亞微米粉體，微米一般稱納米粉體。2.按照粒徑大小分類3.粉體顆粒的分類方法單分散顆粒粉體：顆粒形狀、性質等單一，極其少見。3.按照組成形式劃分多分散粉體：顆粒形狀等差異大。2024/1/2732粉體一般稱作為〞0〞次元材料這種低次元材料有如下四個特點：①空間自由度大(因次數(shù)降低，空間自由度增大。對于粉體可以在三維、二維、一維任意排列，而且還能把空隙取為一個參數(shù))。②因尺寸效應產生一些新的現(xiàn)象(粉體的飛塵性、固結性、泥漿特性甚至于電學磁學等特性〕。粉體是一種具有特殊特點的物質形態(tài)2024/1/2733③亞微特性(低因次材料用宏觀到微觀的方法制成時，該待性不顯著。但是，按微觀到半微觀次序制成的時候，由于上述的尺寸效應，其顯著的特性比預期的結果大得多)。④逆空間材料(把本應有原子存在．但卻缺少的空間位置叫作逆空間。例如，電子空穴、晶格的空位等是微觀的逆空間例于。宏觀的有粉體、纖維、多孔薄膜、毛紹管材科、微孔材料等。目前，對后兩種特性的認識還淺薄。逆空間材料的研究僅僅局限于低因次材料)。

2024/1/2734低因次材料的“困難性〞表現(xiàn)大致可分為，作為單個粒子特性的困難性和作為集合體的特性的困難性。2024/1/27354.粉體工程研究的開展簡史國外從20世紀30年代開始便逐漸開展“顆粒學〞的研究.最先系統(tǒng)從事這一研究的是美國學者J．M．Dallavalle，1943年，他出版了世界上第一部顆粒學專著<Micromeritics>。其后，德國學者I．R．Meldau編寫了<Handbuchstaubtechnik>(1960)，Dallavalle的學生Orr又出版了《ParticulateTechnology》(1966年)，日本學者久保、水渡、中川、早川合編了《粉體——理論與應用》(1979年)，三輪茂雄編著了(粉體工學通論)(1981年)等等。

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80年代以來，隨著世界范圍內新技術、高技術的突飛猛進，新型材料層出不窮。例如，現(xiàn)在人們創(chuàng)造的超硬、超強、超導、超純、超塑等材料，使科學開展到了利用極端參數(shù)的階段。要使材料到達極端狀態(tài)，那么往往要改變材料原有屬性，而改變屬性的方法之一就是使材料粒度細化至微細或超微細狀態(tài)后再行組合。因此，近年來，在顆粒學中超細顆粒成為最引人入勝的研究課題。顯然，材料科學與工程領域高新技術的開發(fā)大大推動了顆粒學的開展，豐富了顆粒學的內容，有關顆粒學中許多課題的研究日益說明，它已成為新興產業(yè)和高新技術開展的關鍵。在現(xiàn)實中，從粒徑、形狀、分布、密度等推測集合體的粉體物性還存在很多問題。所以有人現(xiàn)將根本無形作為一次物性，粉體過程中直接應用的物性作為三次物性，處于二者之間的為二次物性。這樣就可以把粉體物性系統(tǒng)化。5.粉體工程的應用范圍.工業(yè)應用范圍廣泛軍事農業(yè)文化等2024/1/2740粉體工程所涉及的行業(yè)及應用

2024/1/2741硅酸鹽工業(yè)大局部生產過程與粉體科學與工程有關.以水泥生產為例:2024/1/27436.分形幾何與粉體“誰不知道熵概念就不能被認為是科學上的文化人，將來誰不知道分形概念，也不能稱為有知識。〞——物理學家惠勒分形理論是在上世紀70年代由曼德博幾乎集一己之力創(chuàng)立的，但其嚴格的數(shù)學根底之一——芒德布羅集，卻是70年代末曼德博及布魯克斯、馬蒂爾斯基以及道阿迪、哈伯德、沙斯頓等人幾乎同時分別建立完善的，他們的思想都源自上世紀前葉一些前輩如法圖、萊維、朱利亞的有關思想朱利亞集合2024/1/2744曼德博教授自己說，fractal一詞是1975年夏天的一個寂靜夜晚，他在冥思苦想之余偶翻他兒子的拉丁文字典時，突然想到的。此詞源于拉丁文形容詞fractus，對應的拉丁文動詞是frangere〔“破碎〞、“產生無規(guī)碎片〞〕。此外與英文的fraction〔“碎片〞、“分數(shù)〞〕及fragment〔“碎片〞〕具有相同的詞根。在70年代中期以前，芒德布羅一直使用英文fractional一詞來表示他的分形思想。因此，取拉丁詞之頭，擷英文之尾的fractal，本意是不規(guī)那么的、破碎的、分數(shù)的。芒德布羅是想用此詞來描述自然界中傳統(tǒng)歐幾里德幾何學所不能描述的一大類復雜無規(guī)的幾何對象。例如，彎彎曲曲的海岸線、起伏不平的山脈，粗糙不堪的斷面，變幻無常的浮云，九曲回腸的河流，縱橫交錯的血管，令人眼花繚亂的滿天繁星等。它們的特點都是，極不規(guī)那么或極不光滑。直觀而粗略地說，這些對象都是分形。2024/1/2745分形是沒有特征長度,但具有一定意義(廣義)下的自相似圖形,結構,性質和形態(tài)的總稱.分形研究的對象及應用范圍極廣,幾乎涉及自然與社會的各個領域.分形的類別也很多,有線性分形,非線性分形;有規(guī)分形,無規(guī)(隨機)分形;自然分形,社會分形;自相似分形,自仿射分形;固體分形(填充維,孔隙分形);重分形,胖分形等.分維可通過測量來確定,方法有多種.分形擴展的產物有廣義體積(面積),擴展了體積的內涵。。雖然分形是一個數(shù)學構造，它們同樣可以在自然界中被找到，這使得它們被劃入藝術作品的范疇。分形在醫(yī)學、土力學、地震學和技術分析中都有應用。分形是復雜不規(guī)那么的系統(tǒng),而描述這系統(tǒng)的粗糙,破碎,不規(guī)那么,不光滑程度及復雜性的定量指標和手段就是非整數(shù)維數(shù)。2024/1/2746曼德博集合曼德博集合局部放大2000倍學習該課程的主要目的1、提高工業(yè)產品的質量和控制水平：粒徑、分布、形狀、密度、溫度、濕度等2、節(jié)能降耗：粉體加工與應用過程的節(jié)能降耗，降低生產本錢3、新材料的研究與開發(fā)：超硬、超強、超導、超純、超塑、超細等新材料學習該課程內容:1、粉體工程概述：粉體、粉體工程、開展史、分類2、顆粒特性：粒徑、分布、形狀3、顆粒的堆積構造特性：堆積構造、填充特性4、粉體層靜力學：根本概念、應力摩爾圓、極限應力狀態(tài)、粉體層壓力分布5、粉體動力學：根本概念、流動性的判斷6、粉體流動：小孔出流、料倉內粉體流動、偏析與結拱、攪拌流動、振動流動壓縮流動7、粉體流體系統(tǒng)：液橋、毛細管現(xiàn)象、顆粒沉降、透過流動、等降顆粒8、顆粒大小測定：試樣制備、試樣縮分、篩分法、顯微鏡法、沉降法、數(shù)據分