颗粒堆积体积的计算ppt课件.ppt

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1、第二章颗粒堆积1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。22.1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。3（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

2、-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：4（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5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62.2.1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7表

3、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）647.64b六方型（正斜方堆积）839.55c楔形四面体堆积1030.19d菱面体堆积立方最密填充1225.95e菱面体堆积立方最密填充1225.95请同学试着求各单元体的总体积82.2.2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？92.2.2等径球形颗粒的随意

4、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比10Smith实验实际填充结构填充时，受颗粒碰撞、回弹、颗粒间相互作用力及容器壁的影响不能规则填充。Smith等人将3.78mm的铅弹自然填入直径80～130mm的烧杯中，注入20%醋酸水溶液后，十分小心地倒掉溶液。若保持原先填充状态，接触点上残留碱性醋酸铅的白色斑点。从与容器不接触的铅弹中计数900～1600个球，得到平均空隙率～平均配位

5、数的关系：11下图直接给出空隙率与配位数的关系Smith等径球形颗粒的随意堆积空隙率与配位数的关系12从（4-5）和（4-6）式求得空隙率与平均配位数的关系式：2.Ridgway关系式：以最小二乘法求得配位数和空隙率的关系为：公式的计算：实测填充物的空隙率ε，利用公式求x，然后将x带入相应公式，计算出配位数Nc3.Rumpf关系式：配位数Nc=6～12范围内试验证明，球体堆积率随容器直径和球径之比的增大而增加，比值在10以前都符合此规律，超过10时，ε接近常数0.62。134、等径颗粒群的实际填充结构空隙率大时，配位数分布接近正态分布，填充接近随机事

6、件；空隙率减小，配位数增加。粒子数%粒子数%配位数kn145、等径颗粒群随机填充的实验1、随机密填充：把球倒入一个容器中，当容器振动时获得的填充方式，此时的平均空隙率在0.3590.375之间；2、随机倾倒填充：把球倒入一个容器内，相当于工业上常见的卸出粉料和散袋物料的操作，此时的平均空隙率在0.3750.391之间；3、随机疏填充：把一堆疏松的球放入到一个容器内，或让这些球一个一个地滚入，此时的平均空隙率在0.40.41之间；4、随机极疏填充：把流化床内流体的速度缓慢地降到零，就可得到0.44的平均空隙率。152.2.4异径球形颗粒的堆积当三

7、组分球紧密堆积时，空隙率明显下降。当组分大于3时，空隙率下降就不明显了。表4-2多组分球体颗粒的堆积特征球体组分球体体积/%空隙率/%空隙率下降/%16238——285.614.423.6394.65.49.0498.02.03.4599.20.81.2孔隙率随着小颗粒的加入量增加而减小；颗粒粒径越小，孔隙率也越低。162.2.5异径球体的填充结构(不连续粒度分布)前提：两成分颗粒群的填充结构结论：小颗粒的粒度越小，填充率越高，而且填充率随大、小颗粒混合比而变化，大颗粒质量比率为70％时，填充率最大。质量比率的计算：设密度ρ1的大颗粒单独填充时的空隙

8、率为ε1，如将密度ρ2、空隙率ε2的小颗粒填充到大颗粒的空隙中，则填充体单位体积大颗粒的质量W1为：小颗粒的