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[知识点]
颗粒堆积特性及表达;
均一球堆积;
异径填充;
粉体层静力学;
[重点]
颗粒的堆积于粉体层静力学;
[难点]
粉体层静力学;
[基本要求]
1、识记:表观密度、填充率、配位数、应力摩尔圆、最大主应力与主应力面、正应力、剪应力、库伦粉体等;
2、领会:均一球形颗粒群的填充结构的理论和实践、影响颗粒填充的因素,摩尔应力圆的概念及与粉体层的对应关系和图解等;
3、简单应用:最密填充理论、粉体层应力计算;
4、综合应用:斗仓中粉体的压力分布;
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一、粉体的密度
(一)粉体密度的概念
粉体的密度系指单位体积粉体的质量。
由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙,粉体的体积具有不同的含义。
粉体的密度根据所指的体积不同分为:真密度、颗粒密度、松密度三种。
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(truedensity)ρt 是指粉体质量(W)除以不包括颗粒内外空隙的体积(真体积Vt)求得的密度。 ρt=w/Vt
(granuledensity)ρg
是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。
ρg=w/Vg
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(bulkdensity)ρb 是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度,亦称堆密度。 ρb=w/Vt
(tapdensity)ρbt。
填充粉体时,经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度.
若颗粒致密,无细孔和空洞,则ρt=ρg
一般:ρt≥ρg>ρbt≥ρb
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真密度与颗粒粒度的测定:
常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。
(1)液浸法:采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积,即为粉体的真体积。当测定颗粒密度时,方法相同,但采用的液体不同,多采用水银或水。
(2)压力比较法常用于药品、食品等复杂有机物的测定。
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松密度与振实密度的测定
将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等。
测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填方式等均影响粉体体积。
不施加外力时所测得的密度为最松松密度,施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是最紧松密度。
最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧松密度。
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粉体的填充性是粉体集合体的基本性质,在粉体的填充过程中具有重要意义。
填充性可用松比容(specific)、松密度(bulkdensity)、空隙率(porosity)、空隙比(voidratio)、充填率(packingfraction)、配位数(coordinationnumber)来表示。
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密度测定仪器
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空隙率(porosity)
空隙率(porosity)是粉体层中空隙所占有的比率。
粒子内孔隙率
内=Vg-Vt/Vg=1-g/t
粒子间孔隙率
间=V-Vg/V=1-b/g
总孔隙率
总=V-Vt/V=1-b/t
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压缩度(compressibility)
C=(ρf-ρ0)/ρf×100%
式中,C为压缩度;ρ0为最松密度;ρf为最紧密度。
压缩度是粉体流动性的重要指标,其大小反映粉体的凝聚性、松软状态。
压缩度20%以下流动性较好。压缩度增大时流动性下降。
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