第二章颗粒堆积.ppt

2.4.5 密实堆积的经验 （1）采用单一颗粒不能达到紧密堆积； （2）采用多组分可以达到紧密堆积，而且组分颗粒尺寸相差越大越好，一般相差4～ 5倍以上效果更显著； （3）较细颗粒的数量，应足够充填于紧密排列颗粒构成的空隙中，该数量取决于颗粒的形状和填充方式。实际上，当有两个组分时，粗细数量比为7：3，而有三种组分时为7：1：2，此时堆积率最高； （4）适当增加粗粒组分的数目，可提高堆积密度，使它接近最紧密堆积，但当组分大于3时，实际意义不大 （5）在可能情况下，应适当增大临界颗粒尺寸，以使各组分颗粒尺寸相差大一些。 2.5 影响颗粒堆积的因素 （1）容器大小： 当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松散密度随容器直径减小和颗粒层高度的增高而减小。 McGeary研究了圆筒型容器和球径之比为1-200时空隙率的变化。结论：容器直径和球径比超过50时，空隙率几乎是常数，其值为37.5%。此时可忽略容器的大小，即忽略所谓器壁效应的影响。 壁效应：当颗粒填充容器时，在容器壁附近形成特殊的排列结构 (1)壁效应 随机填充时，存在一种所谓的壁效应，因为在接近固体表面的地方会使随机填充中存在局部有序。这样，紧挨着固体表面的颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层。它是正方形和三角形单元聚合的混合体。随机性随与基本层距离的增加而增加，随基本层的消失而增加。 紧挨着固体表面的位置存在着相对高的空隙率区域，这是由于壁和颗粒的曲率半径之间的差异而引起的。 2.5影响颗粒填充的因素 紧靠器壁的第一层受影响最大。 倾斜器壁受影响范围较大。 器壁效应同容器直径于颗粒球径比有关。 当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松散密度随容器直径减小和颗粒层高度得增高而减小。 McGeary研究了圆筒型容器和球径之比为1-200时空隙率的变化。结论：容器直径和球径比超过50时，空隙率几乎是常数，其值为37.5%。此时可忽略容器的大小，即忽略所谓器壁效应的影响。 章颗粒堆积 它和储如团粒、滤饼、粒层、流态化床、料堆等颗粒集合体的物理性质有直接关系。 它不仅影响许多工艺过程的效率，如矿浆的输送、湿产物的喷雾干燥、矿仓内物料的流出状态灯，而且对最终产品的质量，如制品强度、密度、透气性、热值等也起着重要的作用。 2.1典型的堆积参数 表征颗粒堆积状态的基本参数有空隙率（空隙度或孔隙率），堆积率，配位数，比表面积，空隙（或孔隙）分布等，其中空隙率应用最为普遍。 （1）空隙率ε 空隙率ε : 为颗粒体中空隙所占的容积率（容积分数），定义式为 颗粒体中空隙的体积 颗粒体的表观体积—粒子的真体积 颗粒体的表观体积 颗粒体的表观体积 = =1- 颗粒质量 颗粒质量 式中 ——颗粒的真密度 ——颗粒体的表观密度 堆积体表观密度、真密度和空隙率的关系为： （2）堆积率 堆积率表征颗粒体中固体颗粒所占的容积率，以 表示，即 （3）配位数 配位数 定义为每个颗粒和周围其他颗粒接触点的数目。 与颗粒体的流变性有关。 (4)表观密度 正方形排列层 均一球形颗粒的基本排列层 等边三角形/菱形/六边形排列层 2.2 球体的堆积 均一球形颗粒的基本排列层 2.2.1 等径球体的有规则排列 图2-1 尺寸相同圆球的各种堆积方式 六方形排列 均一球形颗粒的基本排列层 正方形排列 菱面体堆积 菱面体堆积 立方堆积 正斜方堆积 楔形四面体堆积 均一球形颗粒的多层排列层 表4-1 等径球体有规则排列的配位数和空隙率 配位数 堆积率 空隙率 序号 排列方式 a 立方堆积 （立方最疏填充） 6 47.64 b 六方型（正斜方堆积） 8 39.55 c 楔形四面体堆积 10 30.19 d 菱面体堆积 立方最密填充 12 25.95 e 菱面体堆积 立方最密填充 12 25.95 请同学试着求各单元体的总体积 2.2.2 等径球形颗粒的随意堆积（实际堆积） 问题1：当向圆筒中十分小心地填充玻璃球时，实测的空隙率比前述的理想的最密填充状态的空隙率大0.35-0.40，为什么？ 问题2：如何用实验测试均一球形颗粒群的实际填充结构？ 问题3：几种实验方法的结论和公式？ 2.2.2 等径球形颗粒的随意堆积（实际堆积） 平均空隙率 平均配位数 X是六方最密堆积的比例数 1.Smith关系式（用立方最疏排列和六方最密排列以某一比例混合） 立方最疏排列单元体的体积为1， 配位数6 六方最密排列单元体的体积为 配位数12 单位体积比1