粉体材料工程5.ppt

粉体材料工程粉体材料工程主讲教师：陆有军主讲教师：陆有军联系方式：联系方式：youjunlu518@ 13639519549课程要求课程要求n课堂按时听课，认真笔记课堂按时听课，认真笔记n课后认真看书，自学、理解消化吸收课后认真看书，自学、理解消化吸收n独立按时完成作业独立按时完成作业n积极参加答疑、课堂提问、期末考试积极参加答疑、课堂提问、期末考试n成绩比例：成绩比例：平时：平时：30%30%，，期末：期末：70%70%第第5章章 粉体的分级与分离粉体的分级与分离n5.1 粉体分离效果评价粉体分离效果评价n5.2 粉体的筛分粉体的筛分n4.3 超细粉体的分级超细粉体的分级n5.4 固气分离固气分离n5.5 固液分离固液分离n5.6 粉体的分选粉体的分选n一、定义：利用粉体颗粒的粒度、密度、表面形状、磁性、静电性、一、定义：利用粉体颗粒的粒度、密度、表面形状、磁性、静电性、形状、颜色等分离特性的不同，将成分不同的混合物或相态不同的形状、颜色等分离特性的不同，将成分不同的混合物或相态不同的混合物（如气混合物（如气- -固相，液固相，液- -固相）分为两个以上部分的过程。

固相）分为两个以上部分的过程n5.1.15.1.1分离（级）效率分离（级）效率n1.1.牛顿分离（级）效率：牛顿分离（级）效率：n假设：分离密度、粒度、形状或电性等不同的颗粒假设：分离密度、粒度、形状或电性等不同的颗粒a a和颗粒和颗粒b b组成粉组成粉体混合物，其分离模型如图体混合物，其分离模型如图5-15-1所示n牛顿分离（级）效率定义：有用成分的回收率减去无用成分的残留牛顿分离（级）效率定义：有用成分的回收率减去无用成分的残留率5.1 5.1 粉体分离效果评价粉体分离效果评价n理想的分离效果：理想的分离效果：a a受料器中只受料器中只有有a a颗粒，颗粒，b b受料器中只有受料器中只有b b颗粒n实际的分离效果：相互混杂实际的分离效果：相互混杂n颗粒回收率：颗粒回收率：n（（1 1）入料）入料F F中的中的a a颗粒被实际收颗粒被实际收入入a a受料器的质量分数称为受料器的质量分数称为a a颗颗粒的回收率粒的回收率————γγa a；；n（（2 2）入料）入料F F中的中的b b颗粒被实际收颗粒被实际收入入b b受料器的质量分数称为受料器的质量分数称为b b颗颗粒的回收率粒的回收率————γγb b 。

n牛顿分离（级）效率定义：有用成分的回收率减去无用成分的残留牛顿分离（级）效率定义：有用成分的回收率减去无用成分的残留率又称综合分离效率又称综合分离效率））n式中，式中，a a1 1————粗粉中的大颗粒含量；粗粉中的大颗粒含量；na a2 2————细粉中的大颗粒含量；细粉中的大颗粒含量；nb b1 1————粗粉中的小颗粒含量；粗粉中的小颗粒含量；nb b2 2————细粉中的小颗粒含量；细粉中的小颗粒含量；2.2.牛顿分离（级）效率物理意义：牛顿分离（级）效率物理意义：分离结果：如式（分离结果：如式（5.55.5））～～式（式（5.75.7））（（1 1）理想分离：可将混合物完全分离为）理想分离：可将混合物完全分离为a a和和b b2 2）旁路：完全不能分离旁路：完全不能分离各组分的质量分配关系如图各组分的质量分配关系如图5-35-3所示3.3.牛顿分离（级）效率的实用计算式：牛顿分离（级）效率的实用计算式：根据物料平衡有：根据物料平衡有：分别消去分别消去A A或或B B，经变换得，经变换得将上面两式代入（将上面两式代入（5.15.1））～式～式（（5.35.3）中，得到如下根据）中，得到如下根据a a颗粒的含量颗粒的含量计算牛顿分离效率的公式：计算牛顿分离效率的公式：4. 4. 部分分离（级）效率：部分分离（级）效率：5.2 5.2 粉体的筛分粉体的筛分筛分筛分：是粉体的一种分级方法，可将物料分成通过筛子的较细部分和：是粉体的一种分级方法，可将物料分成通过筛子的较细部分和留在筛上的较粗部分。

留在筛上的较粗部分5.2.1 5.2.1 筛面：实现粉体分级的核心部件筛面：实现粉体分级的核心部件筛栅：由相互平行、按一定间隔排列的钢制棒条组成，如图筛栅：由相互平行、按一定间隔排列的钢制棒条组成，如图5-65-6（（a a）5.3 5.3 超细粉体的分级超细粉体的分级方向发生偏转，粗颗粒由于惯性大，运动方向偏转较小，而进入粗粉收方向发生偏转，粗颗粒由于惯性大，运动方向偏转较小，而进入粗粉收集装置；细颗粒发生较大程度的偏转，而沿不同的运动轨迹进入相应的集装置；细颗粒发生较大程度的偏转，而沿不同的运动轨迹进入相应的出口被分别收集出口被分别收集3. 迅速分级原理（1）原理：采用适当的分级室，应用恰当的流场，使微细颗粒尤其是临界分级粒径的颗粒一经分散就立即离开分级区，避免其在分级区内的浓度不断增大而团聚2）迅速分级原理是为了克服分级粒径附近颗粒的积聚现象而提出的4. 减压分级原理当颗粒粒径小于或等于气体分子的平均自由程λm时，颗粒周围发生分子滑动，使颗粒所受阻力减小用压强为p的空气对粉体进行分级时，气体分子的平均自由程为：5.3.2 分级方式：1、干式分级：利用颗粒在气流中沉降速度差或轨迹不同进行的。

分级粒径可达1μm1）气流分级过程（机理）：分散——分离——捕集——卸出2）所受的力：浮力、重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、摩擦阻力、对撞力、附着力等2、湿式分级： （1）液态流体分级过程（机理）：分散——分离——捕集——卸出2）优点：①微细颗粒在液体中易分散，分级精度高；②沉降速度小，现象变化迟缓，可获得窄小的分级范围；③以稀料浆状态处理，供料输送等操作简便3）缺点：①分级产物为湿状，需干燥，容易结块；②因沉降速度小，单位面积产量低；③不适用于可溶解于分散介质的物料和易变质的物料5.3.3 超细分级存在的问题：1、分级作业与物料性质 粉体的物理性质是关键因素：（1）黏附性强的粉体——有机粉体的燃烧、爆炸等；（2）硬度的粉体——设备要求高；（3）特殊场合的粉体——纯度要求高；（4）静电效应——颗粒之间或颗粒与器壁间的摩擦和碰撞等；2、粉体的预分散（1）机械分散法：离心分散和射流分散2）化学分散法：加入分散剂3、分级区流场（1）强有力的分级能力；（2）分级面清晰；（3）分级迅速整流性”——流场中各流束各行其道，不相互干扰5.4 5.4 固气分离固气分离5.4.1 固气分离的目的1、定义：从气体与悬浮颗粒的混合相中分离出固体颗粒的操作。

目的：（1）将固体颗粒从气体中分离出来——产品生产、输送；（2）除去气体中的粉尘——环境保护、绿色生产 除尘：气体——主体，粉尘——客体 收尘：粉尘——主体，气体——客体除尘过程中：颗粒粒径一般0.1～100μm；（采用沉降分离方法）2、除尘的意义：环境保护 或 经济观点除尘装置（1）面向工业生产，用来净化工厂废气或工艺气体；（2）用于净化室内、车间、巷道内的空气5.4.4 旋风除尘器1、定义：利用含尘气体高速旋转产生的惯性离心力而使粉尘颗粒与气体分离的一种除尘设备2、优点：结构简单、尺寸紧凑、易制造、造价低、操作及管理方便，维修量小，适宜于10μm以上的含尘气体3、缺点：流体阻力损失大、电耗高、壳体易磨损、卸料闸门严格锁风5.4.5 袋式除尘器1、定义：一种利用多孔纤维滤布过滤含尘气体中的粉尘的除尘设备2、优点：比旋风除尘器除尘效率高、特别是5μm的颗粒，除尘效率99%以上；与电除尘相比，结构简单、操作方便；技术要求不高、投资费用低、可靠3、缺点：耗费织物多，允许气体温度低，气体湿度大或含有吸水性较强的粉尘时会导致堵塞滤布4、类型：长袋低压脉冲式、分室引射脉冲式、滤筒脉冲喷吹式等。

5、滤布材料：均匀致密、透气性好、耐热、耐磨、耐腐蚀、憎水、除尘效率高1）棉织滤布——棉绒制成，成本较低、耐热性差（60-80℃下工作）2）毛织滤布——羊毛制成，造价较高、耐热性好，透气性好、阻力小、耐酸、耐碱（95℃下工作）3）合成纤维：①聚酰胺纤维——耐磨性好，耐碱不耐酸（80℃下工作） ②聚丙烯腈纤维——强度高、耐酸不耐碱（110-130℃下工作）③聚酯纤维——耐热、耐酸、耐碱（140-160℃下工作）④玻璃纤维——过滤性好、阻力小、化学稳定性好、造价低5.4.6 电除尘器1、定义：一种高效率的除尘装置，能分离极微小的颗粒2、优点：除尘效率高，达99%以上；气体处理量较大；能处理高温、高压、高湿、腐蚀性气体；能量消耗小，最大阻力损失30-150Pa，电能消耗仅为0.1-0.8kW·h/(1000m3)；操作自动化3、缺点：一次性投资大，占用空间大，钢材消耗多，捕集高比电阻的粉尘时需进行增湿处理等4、影响因素：（1）粉尘比电阻（2）含尘浓度（3）粉尘粒度组成（4）含尘气体温度（5）气流速度（6）气体湿度5.5 5.5 固液分离固液分离5.6 5.6 粉体的分选粉体的分选。