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粉体工程的基本概念

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粉体的定义

  粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的集合体,有时具有固体的性质,在某些情况下又具有液体或气体的性质,有时还表现出一些奇异的特性。粉体的共同特征是:具有许多不连续的面、比表面积较大、由许多小颗粒状物质所组成,换言之,它们是许许多多小颗粒状物质的集合体。

  粉体可分为单分散粉体和多分散粉体。如果构成粉体的所有颗粒的大小和形状均相同,则称这种粉体为单分散粉体。在自然界中,单分散粉体尤其是超微的单分散粉体极为罕见;目前只有用化学合成方法可以制备出近似的单分散粉体,尚无利用机械方法制备单分散粉体的报导。大多数粉体都是由大小不同、形状各异的颗粒所组成,这种粉体称为多分散粉体。

 

  粉体的尺度

  关于粉体的尺度,有人认为:小于1000μm的颗粒物为粉体,也有人以100μm为界,但迄今为止并未形成共识。按照Allen和Heywood等人的观点:粉体没有确切的上限尺寸,但其尺寸相对于周围的空间而言应足够的小。粉体是一个由多尺寸颗粒组成的集合体,只要这个集合体具备了粉体所具有的性质,其尺寸界限并不那么重要,所以,尽管没有确切的上限尺寸,但并不影响人们对其性质的研究。

 

  粉体的形态

  就粉体的形态而言,一般可以说它既具有固体的性质也具有液体的性质,有时也具有气体的性质。说它是固体颗粒,这*容易理解,因为无论颗粒多么小,毕竟具有一定的体积和形状。说它具有液体的性质,需要具备一定的条件:即粉体和某种流体形成一个两相体系,此时的两相流具有液体的性质,亦即此两相流虽具有一定的体积,但其形状却取决于容器或管道的形状,譬如自然界中的泥石流。如果两相流中的流体是气体,且其中的粉体体积分数相对较小、颗粒尺寸也比较小,即粉体弥散于气体介质中,此时粉体就具有气体的性质:既无确定的体积也无确定的形状,沙尘暴就是非常典型的一例。因此,有人认为,粉体是有别于气、液、固物质形态的第四种物质形态。

 

  粉体的某些奇异特性

  由于粉体形态的特殊性,使之表现出一些与常规认识不同的奇异特性。如粮仓效应、巴西豆效应、加压膨胀特性、崩塌现象、振动产生规则斑图现象、小尺寸效应等。

 

  粉体工程与颗粒学

  粉体工程是从集合体或整体的角度去研究对象,而颗粒学是从个体的角度去研究对象,而这个对象是同一个物质。粉体工程和颗粒学的不同还在于:粉体工程所研究的对象一般是固体颗粒,而颗粒学所研究的对象既有固体颗粒、也有液体颗粒和气体颗粒,如汽车发动机汽缸内的液滴大小和分布、混凝土中气孔的大小和分布等等

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