粉体工程作业答案
第一章 粉体基本性质
1-1 粉体是 细小颗粒状物料 的集合体。粉体物料是由无数颗粒构成的, 颗粒是粉体物
料的最小单元。
1-2 工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体 。
1-3 颗粒的 大小、分布、结构、形态和表面形态等因素，是粉体其他性能的基础。
1-4 构成粉体颗粒的大小，一般在几个纳米到几十毫米区间。
1-5 如果构成粉体的所有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体。
大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体 。
粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒度和 粒度分布 。
1-6“目”是一个长度单位，代表在1平方英寸上的标准试验筛网上筛孔数量 。
1-7 粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。粒度越小，颗粒越细 。所谓粒径，即
表示颗粒大小的 一因次尺寸 。
1-8以颗粒的长度l 、宽度b 、高度h 定义的粒度平均值称为 三轴平均径 ，适用于必须强调
长形颗粒存在 的情况。
1-9 沿一定方向与颗粒投影轮廓两端相切的两平行线间的距离。称为弗雷特直径 。
沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度,称为马丁直径 。
1-10 与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径；与颗粒等表面的球的直径称为等表面
积球当量径；与颗粒投影面积相等的圆的直径称为 投影圆当量径 (亦 称heywood 径 。 1-11 若以Q 表示颗粒的平面或立体的参数，d 为粒径，则形状系数Φ定义为n d Q =
Φ ;若
以S 表示颗粒的表面积，d 为粒径，则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs 定义为2d S
s =
Φ ; 对于球形颗粒，Φs=π；对于立方体颗粒，Φs= 6 。若以V 表示颗粒的体积，d 为粒径，
则颗粒的体积形状系数Φv 定义为Φv = 3d V 对于球形颗粒，Φv= 6π
；对于立方体颗
粒，Φv= 1 。
1-12 比表面积形状系数定义为 表面积形状系数 与 体积形状系数 之比，用符号Φsv 表
示：Φsv =V S ΦΦ , 对于球形颗粒和立方体颗粒，Φsv= 6 。
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的实际表面积之比称为 Carman 形状系数 。用符号Ψc
表示。
1-13容积密度ρB =(1-ε)ρP 式中ρp—— 颗粒密度 ；ε—— 空隙率 。
1-14 ε指空隙体积占粉体填充体积的比率 ε=1-φ=1-(ρB/ρp) 式中 φ—— 填充率
1-15 Gaudin-Schuhmann(高登-舒兹曼)方程U(Dp)=100(Dp/Dpmax)q
式中，U(Dp)为 累计筛下百分数(%) ，Dpmax 为 最大粒径 ，q 为 Fuller 指数 。q=1/2
时为 疏填充 ，q=1/3时 最密填充 。
1-16潮湿物料由于颗粒表面吸附水，颗粒间形成所谓液桥力，而导致粒间附着力的增大，
形成团粒。由于团粒尺寸较一次粒子大，同时，团粒内部保持松散的结构，致使整个物料 堆
积率下降 。
1-17 一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而 增高，表面粗糙度越高的颗粒，空隙率 越
大 ；粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率 越大 ，当粒度超过某一定值时，粒度大小
对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。
1-18对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有 较小的松散密度的松散密度，但对于如面粉
那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。
1-19.单颗粒粒径表示方法有球当量径和 圆当量径 。写出下列三轴平均径的计算式：
①三轴平均径 31h b ++ ， ②三轴调和平均径 h b 11113
++
③三轴几何平均径 h b 21 。
1-20.统计平均的测定方法有费雷特径， 马丁直径 。
1-21.粒度分布的表示方式有 粒度的频率分布 和 粒度的累积分布；粒度分布的表达形式有
粒度表格 粒度列表法 和 粒度图解法 。
1-22.描述和阐明颗粒形状及特征的参数有 形状系数 ，形状指数，球形度。
1-23.粒度分布是表示 粉体中不同粒度区间的颗粒含量 的情况，在直角坐标系中粒度分布
曲线分为 频率分布曲线和 累积分布曲线。
1-24配位数k(n)指与 观察颗粒接触 的颗粒个数。
1-31 “目”是一个长度单位，目数越高长度越小。（ 错 ）
1-32 Carman 形状系数Ψc 值越大,意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是说颗粒
形状越不规则。( 错 )
1-33 一般颗粒的Carman 形状系数( A )
A ≤1;
B ≥1;
C ＝1
1-34 实用球形度Ψw= do/dpo,式中（ B ）
A. do 为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo ——颗粒的表面面积。
B. do 为与颗粒投影面积相等的圆直径；dpo ——与颗粒投影面最小外接圆直径。
C. do 为与颗粒等体积的球的表面面积;；dpo ——颗粒的表面面积。
D. do 为与颗粒等体积的球的表面面积;；dpo ——与颗粒投影面最小外接圆直径。
1-35.RRB 粒度分布方程中的n 是 （ C ） 。
A 、功指数
B 、旋涡指数
C 、均匀性指数
D 、时间指数
1-36.粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB 公式表示R=100exp[-(Dp/De)n]其中De
为： （ B ） 。
A.均匀系数
B.特征粒径
C.平均粒径
1-37. 粉磨产品的比表面积可用S=(36.8×104)/( Dp nρp)计算，式中n 表示 （ C ）
A. 均匀性系数
B. 特征粒径
C. 比例系数
1-38.部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫做 ( D ) 。
A 、特征粒径
B 、中位径
C 、切割粒径
D 、临界粒径
1-39.某粉状物料的真密度为2000Kg/m3，当该粉料以空隙率ε=0.4的状态堆积时，其容积密度ρV= （B ）公式ρB = V B(1-ε)ρP/V B。
A、800
B、1200
C、3333.3
D、5000
1-40.休止角是粉体自然堆积时的自由表面在静态状态下与水平面所形成的( C ) 。
A、角度
B、最小角度
C、最大角度
1-41简要分析影响颗粒床层空隙率的主要因素
答：（1）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，这就称为壁效应。容器直径和球径之比超过50时，空隙率几乎成为常数，即37.5%。（2）局部填充结构。ρr=g(r)dr/4πr2dr=g(r)/4πr2（3）物料的含水量。（4）颗粒形状。一般地说，空隙率随颗粒圆形度的降低而增高，在松散堆积时，有棱角的颗粒空隙率较大，与紧密堆积时正相反。表面粗糙度越高的颗粒，空隙率越大。（5）粒度大小。对颗粒群而言，粒度越小，由于粒间的团聚作用，空隙率越大。当粒度超过某一定值时，粒度大小对颗粒体堆积率的影响已不复存在，此值为临界值。通常在细粒体系中，粒径大于或小于临界粒径的物料，对颗粒的行为都有举足轻重的作用。（6）物料堆积的填充速度。对粗颗粒，较高的填充速度会导致物料有较小的松散密度，但对于如面粉那样具有粘聚力的细粉，降低供料速度可得到松散的堆积。
1-42简述内摩擦角的测定方法
答：这三个圆称为极限破坏圆，这些圆的共切线称为该粉体的破坏包络线，。这条破坏包络线与σ轴的夹角φi即为该粉体的内摩擦角。内摩擦角是粉体在外力作用下达到规定的密实状态，在此状态下受强制剪切时所形成的角
1-43试分析物料经粉碎细化后，具有较高活性的机理
答：（1）随着颗粒的减小，固体微粉的分散度增大，成为具有开放性空隙和结构的状态，比表面积△A增大，水化反应面积增加，同时，表面自由焓△G＝r△A（r为熟料颗粒表面自由能）增加，其活性提高。
（2）粉碎过程中，颗粒在机械力的作用，随着颗粒的减小，产生机械力化学效应。主要表现在：第一，规整的晶面在颗粒体系总表面上所占的比例减小，键力不饱和的质点数增多，在棱边、尖角处不饱和程度高的质点数亦增多，从而大大提高了物料的活性。第二，表面层发生晶格畸变，如熟料颗粒的细化，当粒度在9～20μm时，将从脆性破坏转变成塑性变形，塑性变形的实质是位错的增值和移动，颗粒在位错中贮存能量，增强了活性。第三，通过反复的破碎，随着粒子的不断微细化，表面结构的有序程度则受到越来越强烈的扰乱，并不断向颗粒内部扩展，最终表面结构趋于无定形化，在粉磨至无定形化的过程中，内部贮存大量的能量，因而表面层位能更高，表面活性更强。经机械粉碎后形成的微细颗粒表面的性质大大不同于粗颗粒，在持续的粉碎中，颗粒表面的活性点不断增多，处于亚稳高能活性状态。它们在增强表面活性方面有着重要作用，粒度越小越突出。
1-44 简要分析影响粉粒体颗粒床层的凝聚力的因素及其影响方向
答：(1)颗粒粒度：单颗粒粒度与凝聚力的关系如图3.5所示。随着粒径的减小凝聚力增大。
(2)颗粒床层空隙率ε：随着ε的增大，凝聚力减小。如图3.6所示。由实验得知，对微细颗粒这种关系更明显。(3)空气中湿含量：图3.7是在25℃，一个大气压下测定的单颗粒的凝聚力的实验数据。在实验测定的粒度范围内，湿含量与凝聚力在一定范围内成正变关系。即随着相对湿度的提高，凝聚力也随之增长。(4)存放时间：通常存放在空气或其它气体中颗粒随着时间的延长，凝聚力有所增加，可能是由于颗粒吸收空气中水分的原因。
1-45简述预防粉尘爆炸的措施及机理 答：粉尘爆炸必须具备三个条件：尘云、空气、着火源，若缺少了其中任一条件，就不能发生爆炸。 一：防止可爆炸粉尘云形成。a 控制粉尘浓度控制粉尘浓度非爆炸范围内，也就是使粉尘浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限。b 生产过程的惰化处理它是避免形成可爆煤粉气混合物的有效方法。 二：限制氧气量 三、排除着火源 第二章 颗粒流体力学
2-1 颗粒两相流动系统中，颗粒是 分散 相。
2-2 颗粒两相流动系统中，系统中至少存在着一种 力场，由于固体颗粒与液体介质的运动
惯性不同，因而颗粒与液体介质存在着运动速度的差异—— 相对速度 。
2-3 由于流场中压力和速度梯度的存在、颗粒形状不规则、颗粒之间及颗粒与器壁问的相碰
撞等原因，会导致颗粒的 旋转 ，从而产生 升力 效应。
2-4 颗粒两相流动系统中系统中除了颗粒与流体的运动外，往往还存在着能量与质量 的传递以及同时进行着的化学反应过程；
2-5 颗粒两相流动系统中颗粒的粒径范围为 10-5～10cm
2-6． 颗粒在静流体内自由沉降时，不仅受到 重力而且还受到浮力的作用 。 2-7． 颗粒在流体中相对运动时的流动状态：层流状态、过渡 状态和 湍流区 状态。它们
各自对应的Re p 范围分别是10-4 2-8 流体透过颗粒床层的两相流动的典型情况可分为 固定床、流化床和连续流态化 ， 这种分类是依据过程中流体速度、颗粒 性质及状态、料层高度 和 空隙率来分类的。 2-9． 颗粒在静止流体中的沉降起初为加速 阶段，而后为 匀速 。通常讲的沉降速度为 匀 速 运动速度。 2-10 颗粒受重力作用在垂直方向上流动的流体中作匀速运动时，其颗粒的相对运动速度 Up=U0－Uf ，当 B 时，颗粒向下沉降（U0——颗粒速度, Uf ——流体速度） A.U0=Uf B. U0 ＞Uf C. U0＜Uf 2-11. 试用公式比较颗粒真密度、容积密度、颗粒相密度间的区别与联系 答：真密度表示单位体积物的质量。是组成颗粒的物质特有的，与颗粒大小、填充 无关。 容积密度ρB 指单位填充体积的粉体质量，亦称视密度。ρB =填充粉体的质量/粉体填充体 积=V B (1-ε)ρP /V B ，式中V B ——粉体填充体积积；ρp ——颗粒密度；ε——空隙率。与填充 方式有关。 在两相流中，既有固体颗粒，又有流体介质,单位体积的两相流中所含固体颗粒和流体介质 的质量分别称为颗粒相和介质相的密度，设在流动体系中.颗粒的体积、质量和密度分别为 Vp 、Mp 和ρp,流体的体积、质量和密度分别为Vf 、Mf 和ρf ，两相流的总体积、总质量和 密度分别Vm 、Mm 和ρm 分别以ρpj 和ρfj 表示之。 2-16实际颗粒沉降与球形颗粒的自由沉降有何不同，各需用哪些公式修正？ 答:实际颗粒沉降时，各个颗粒不但会受到其它颗粒直接摩擦，碰撞的影响，而且还受到其 它颗粒通过流体而产生的间接影响，这种沉降称为干扰沉降,修正 0t n u u ε=ε—空隙率； n —指数，其值在５~7.6之间，平均值６。 颗粒在有限容器内沉降时，还需考虑容器器壁对颗粒沉降的阻滞作用，考虑到壁效应，沉降 p f pj fj m m M M V V ρρ== 速度可乘以壁效应因子f w 加以修正。 1()p n d f D ω=-式中 dp —颗粒直径。Ｄ—容器直径。 n――指数，层流时，n=2-25；湍流时，n=1.5.显然，当颗粒粒径小于容器直径的1/5，则误差不大于10%，往往可以不加修正。 2-12. 在固定床操作中，流体通过颗粒层时的压强降受哪些因素影响？流体的速度受哪些限制？答:流体通过固定床的压降ΔＰ与流体及床层的参数有关：（１）流体方面：流体的密度ρ；流体的粘度μ；流体的流速； (2)床层方面：床层直径Ｄ；颗粒直径dp ；床层的有效空 隙率ε；颗粒形状系数ψ；床层高度Ｌ；颗粒表面粗糙度e 。 流体通过颗粒床层的流速和孔道的尺寸通常都很小，故雷诺准数较低，流动情况属于层流状态，床层流速与压强降之间成直线关系。受孔道的摩擦系数,孔道的摩擦系数, 床层孔道的当量直径,流体密度限制. 2-13. 分选操作和分级操作各应选何种密度的流体？试用相应公式说明。 答： （1） （2） 由式（1）当ρ↓时，u0↑故分级操作则要减小密度的影响，宜用密度较轻的悬浮介质进行离析。 故等降系数:如（2）式所示，当ρ→ ρpa 时, 等降系数k↑，即密度较轻的颗粒均不能与较重颗粒有着同一沉降速度，这样就能使较大粒度范围内的颗粒都能按密度的不同进行分选。 2-15. 从旋风器中排出的废气进入风速为 4.5m/min 的大气中，废气中还含有粒度为2～100μm 的剩余飞灰。如果旋风器位于高出地面40m 的高度上，访计算由该处飞灰顺风而下，没有飞灰沉降的最小距离是多少？。紊流作用忽略不计，飞灰的密度为2900kg/m3。气体粘度μ=1.85×10-5. 解: 假定按斯托克斯公式沉降 =22×10-12×(2900-1.29)×9.8/(18×1.85×10-5)= 3.412×10-4m/s 复核: =2×10-6×3.412×10-4×1.29/(1.85×10-5)=4.38×10-5<2, t z =h/uz=40/(3.412×10-4)=1.172×105s s x =uf* tz=4.5×1.172/60=8.79×103m 第三章 粉体分级 3-1 分级效率定义为 分级操作后获得的某种粒度的质量 与 分级操作后获得的某种粒度的质量 之比。 3-2 牛额分级效率定义为 合格成分的收集率—不合格成分的残留率 。 3-3 循环负荷是 指选粉机回料量T 与 成品量G 之比。 3-4在磨机粉磨能力与选粉机的选粉能力基本平衡的条件下， 在一定范围内适当提高循环负荷 可使磨内物料流速加快，增大细磨仓的物料粒度，减少 衬垫作用 和过粉碎现象，进一步强化了磨机的粉磨能力，使整套粉磨系统的生产能力提高。 a pa pa gd u ρζρρ3)(40-=n pa p b pb pa d d K )(ρρρρ--==μρρ18)(20g d u p p -=μρu d R p ep =2'''e f d p u K L μ?=?'2'2f e u L p d ρλ?=?? 但是若循环负荷 过大 ，会使磨内物料的流速过快，因而粉磨介质来不及充分对物料作用反而会使水泥颗粒组成过于均匀，致使产品强度 下降 。当循环负荷 太大 时，选粉效率会 降低过多 ，甚至会使磨内料层过厚。出现球料比 过小 的现象，粉磨效率就会 下降 。结果使磨机产量增长不多，而电耗由于循环负荷增长而增加，在经济上不合算。 3-5 对于同一台选粉机来说，选粉效率随着循环负荷的增加而 降低 。 3-6 分级精度。定义为 部分分级效率为75%和 和 25%的分级粒径的比值 的比值。 3-7 判断分级设备的分级效果需从分级效率、 分级粒径 、 分级精度 几个方面综合判断。譬如，当ηN 、K 相同时，d 50 越小 ，分级效果越好；当ηN 、d 50相同时，K 值越小，即部分分级效率曲线越 越陡峭 ，分级效果 越好 。如果分级产品按粒度分为二级以上，则在考察牛顿分级效率的同时，还应分别考察 各级别 的分级效率。 3-8 固体颗粒物料的筛分过程，可以看作两个阶段组成： (1)筛下级别的颗粒通过 过筛上级别颗粒所组成的物料层 到达筛面上； (2)筛下级别的颗粒 透过筛孔 而分离。要使这两个阶段能够实现，物料与筛面必须有适当的 运动特性，一方面使筛面上的物料呈 松散状态 状态，有利于运动中的物料层产生析离(按粒度分层)， 最大的颗粒 颗粒处在最上层， 最小的颗粒 颗粒位于筛面上，进而透过筛孔；另一方面使堵在筛孔上的颗粒 脱离 筛面，进入物料层上部，让出细粒透过的通道。 3-9假设筛孔为金属丝组成的方形孔，筛孔每边净长为D ，筛丝的直径为b 。筛分物料的粒子设为球形，直径为d 。则球粒通过筛孔的概率为： p=(D-d)2/(D+b)2 3-10旋风式选粉机、O －SEPA 选粉机构造及工作原理, 粉机机理有何不同? 分级界限尺寸与哪些因素有关?粉体在 O －SEPA 选粉机内部有几次分级的机会？ 答: 离心式选粉机由外壳和内壳套装而成。内部依靠大风叶旋转产生的循环气流，形成一道旋转的栅栏，使较粗的颗粒下沉。离心式选粉机的大风叶由于同含尘气流相接触使磨损较大，风叶间隙较大使空气效率较差，依靠重力很难完全沉降，循环气流返回选粉区时总会带有部分细粉，降低选粉效率。 旋风式选粉机由离心式选粉机改进，设计了一种外部循环气流。取消大风叶，采取专用风机外部鼓风；取消内外壳间的细粉沉降区，采取专用旋风分离器外部回收细粉的形式。 O —Sepa 选粉机在分级原理上，与前两代选粉机相比有较大的改进，其分级气流仅在水平面内旋转，而且气流平稳。物料在经过撒料盘和缓冲板充分分散之后垂直下落，从上而下通过整个分级区，可受到多次分级的作用。 由公式 可知，分级界限尺寸(即分离最小粒径)与选粉机的直径、气流速 度和叶片的导向角度有关。分离最小粒径随设备直径和风速的增大而增大，随叶片角度的增大而变小。 两次。物料从进料口喂入，经撒料盘离心撒开，在缓冲板的作用下均匀分散后落入环形分级区，与经过导流后的分级气流进行料气混合。在旋转的分级气流作用下，物料中较粗的颗粒被甩向导流叶片，沿分级室下降进入锥形灰斗。再经过由三次风管进入的三次空气的漂洗，将混入粗颗粒中或聚集的细粒分出后，粗颗粒经翻转阀排出。粒径较小的细颗粒随气流进入涡轮分级区，在强制涡流场中再次被分级。较粗的颗粒被甩出，回到环形分级区，合格的细颗粒则随气流一起通过涡轮中部，由细粉出口排出。 3-11圈流粉磨中选粉效率和循环负荷如何影响粉磨产量？ 答：在圈流粉磨操作中，在磨机粉磨能力与选粉机的选粉能力基本平衡的条件下，在一定范围内适当提高循环负荷可使磨内物料流速加快，增大细磨仓的物料粒度，减少衬垫作用和过 234()p p Rctg d αζρρρ=- 粉碎现象，进一步强化了磨机的粉磨能力，使整套粉磨系统的生产能力提高。但是若循环负荷过大，会使磨内物料的流速过快，因而粉磨介质来不及充分对物料作用反而会使颗粒组成过于均匀，以致产品强度下降。当循环负荷太大时，选粉效率会降低过多，甚至会使磨内料层过厚。出现球料比过小的现象，粉磨效率就会下降。结果使磨机产量增长不多，而电耗由于循环负荷增长而增加，在经济上不合算。 3-14分析影响物料筛分的因素 答:2.1物料物理性质的影响（1）物料的粒度分布（2）物料的湿度（3）物料含泥量 2.2筛面运动性质及其结构参数的影响（1）筛面运动特性图8.13筛面长度对筛分过程的影响（2）有效筛面面积（3）筛面长度（4）筛孔大小 2.3操作条件的影响(1)加料均匀性(2)料层厚度(3)筛面倾角 3-15 选粉效率与循环负荷如何计算? 选粉效率是否越高越好? L=T/G=(c-a)/(a-b) 要提高η，须增加c,减小b. 如果选粉效率不适当地提高，而循环负荷却不适当地降低，物料在磨内被磨得相当细之后才能卸出，这时开流粉磨系统所有的垫衬作用和过粉碎现象就严重起来，导致产量降低。 ()100%()Gc c a b Fa a c b η-=?=- 《药剂学》第13章在线测试 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、5克(CRH为78％)的A与20克(CRH为60％)的B混合,不发生反应,则混合物的CRH是 A、69.0％ B、3.9％ C、46.8％ D、60.0％ 2、对于同一种粉体来说 A、真密度＞粒密度＞堆密度 B、粒密度＞真密度＞堆密度 C、堆密度＞粒密度＞真密度 D、粒密度＞堆密度＞真密度 3、粉体粒子大小是粉体的基本性质，粉体粒子愈小 A、比表面积愈大 B、比表面积愈小 C、与比表面积无关 D、表面能愈小 4、在一个容器中装满药物粉末，然后向其中通入一种不能渗透进入粒子内部的气体，即它只能充满粒子之间的空隙。用容器的体积减去通入气体的体积，用所得的数值求算粉体的密度，得到的是 A、真密度 B、粒密度 C、堆密度 D、粒子平均密度 5、下列关于休止角叙述正确的是 A、休止角指的是静止状态下粒子与粒子之间的夹角 B、休止角指的是让粉体自由下落后，所形成的堆积体的顶角 C、休止角指的是让粉体自由下落后，所形成的堆积体的顶角的一半 D、静止状态下，粉体堆积体表面与水平面之间的夹角 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、与粉体的流动性有关的参数有 A、休止角 B、比表面积 C、密度 D、孔隙率 E、流出速度 2、下列关于休止角的正确叙述是 A、粒子表面粗糙的粉体休止角小 B、粒径大的粉体其休止角也大 C、休止角＜30粉体流动性好 D、粉体吸湿后休止角降低 E、细粉率高的粉体休止角升高 3、测定粉体的粒径时可采用 A、筛析法 B、沉降法 C、吸附法 D、显微镜法 E、透过法 4、为了改善粉体的流动性可采用 A、增大粒子大小 B、对粒子适当干燥 C、加入助流剂 D、粒子呈球形 E、粒子表面粗糙 5、下面说法正确的是 A、水溶性药物均有固定的CRH值 B、接触角小于90度为易润湿 C、CRH值可以作为药物吸湿性指标，一般CRH越大，越易吸湿 D、水不溶性药物均有固定的CRH值 E、接触角大于90度为易润湿 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分） 1、无相互作用的水溶性药物混合后,混合物的临界相对湿度比单一物料时的临界相对湿度都低 正确错误 2、休止角大的粉体流动性好 正确错误 3、粉体的粒度越小其流动性越好 正确错误 4、筛析法仅适用于较粗大的粉体粒径的测定 正确错误 5、可用显微镜法测得有效径 正确错误 2、水溶性药物迅速增加吸湿量时的相对湿度为临界相对湿度 正确错误 《粉体科学与工程基础》教学大纲 课程编号： 课程名称:粉体科学与工程基础/Fundamentals of Powder Science and Technology 学时/学分：32/2 （其中含实验0学时） 先修课程：无 适用专业：无机非金属材料工程 开课学院（部）、系（教研室）：材料学院无机非系粉体工程研究所 一、课程的性质与任务 本课程为无机非金属材料专业的专业必修课程，材料科学与工程专业的专业选修课. 通过本课程的学习，使材料科学与工程专业的学生能够系统地掌握“粉体科学与工程” 的基本理论和基础知识，从而能根据材料的性能要求，从粉体科学的角度，对粉状原材料的颗粒儿何特性和表面物理化学性质进行正确的表征和合理的设计；并为进一步学习粉体制备与处理工艺及装备技术奠定基础，使学生能从粉体过程工程的层面，掌握正确、合理地运用粉体材料制备工艺和装备技术的技能。通过本课程的学习，使学生获得： 颗粒几何特性与表征 颗粒的堆积结构与致密堆积 粉体力学与流变特性 颗粒流体力学 粉体的物理特性 粉体的表面物理化学性质 等方面的基本概念和基木理论，以及正确、合理地应用专业基础知识解决粉体过程工程实际问题的能力和科学方法，为后继专业课学习奠定必要专业基础知识。在传授专业基础知识的同时，通过各章节所学内容与生产中实际问题的关联介绍，培养学生对专业课程的学习兴趣。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （―）教学内容 1.颗粒的几何特性与表征 颗粒的大小与分布：粒径和粒度的概念；单颗粒的4种粒径表征方法：轴径，球当量径, 圆当量径，定向径；颗粒群平均粒径的概念；平均粒径的计算方法。 粒度分布：粒度分布的概念；粒度分布的4种表征方法：列表法，作图法，矩值法，函数法；函数法的4种粒度分布方程：正态分布方程，对数正态分布方程，Rosin-Rammler 分布方程，Gates-Gaud in-Schumann分布方程。 颗粒的形状：形状系数的概念，形状系数的表征方法，形状指数的概念，形状指数的表征方法。 颗粒形状的数学分析法：Fourier级数分析法；分数维法：分形与分数维的概念，分数维的计算，颗粒形状的分数维表征。 粉体比表面积：颗粒的表血性状；粉体比表面积的概念；粉体比表面积的计算：基于单颗粒或颗粒群平均粒径的比表面积计算，基于粉体粒度分布的比表面积计算，几种粒度分布方程的比表面 1、中位粒径：D 50，在物料的样品中，把样品个数（或质量）分成相等两部分的颗粒粒径 2、壁效应：在接近固体表面的地方，粉料的随机填充存在局部有序。这种局部有序的现象是壁效应 3、粉碎平衡：当物料粉碎到一定程度时，物料在机械力作用下的粒度减小与已细化的微小颗粒再团聚达到平衡，物料粒度几乎不再变化的时候，称为粉碎平衡 4、摩擦角：由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角 5、相对可燃性：在可燃性粉末中加入惰性的非可燃性粉末均匀分散成粉尘云后，用标准点火源点火，使火焰停止传播所需要的惰性粉体最小加入量（%）称为相对可燃性 6、粉碎机械力化学：在固体物料粉碎过程中，设备施加于物料的机械力除了使物料粒度减小、比表面积增大外，还发生机械力与化学能的转化，使材料发生结构变化、物理化学变化。这种在机械力作用下锁诱发的物理、化学变化过程称为粉碎机械力化学。 另答案：研究粉碎过程中伴随的机械力化学效应的学科，应用粉体材料的机械力化学改性制备无机颜料制备纳米金属非晶态金属及合金制备新型材料 7、屈服轨迹：一组粉体样品在同一垂直应力条件下密实，然后在不同的垂直应力下，对每个粉体样品做剪切破坏试验，所得到的粉体破坏包络线称为该粉体的屈服轨迹 8、整体流：物料从料斗出口处全面积的泄出，全部物料都处于运动状态的流动。（料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流动，这种流动型称为整体流。这种流动常发生在带有相当陡峭而光滑的料斗内） 二．简答 1、表征粒度分布特征参数是什么？粉体的填充指标有哪些？ 特征参数：中位粒径D 50、最频粒径、标准偏差； 填充指标：容积密度、填充率、空隙率 2、等径球体随机填充的类型有哪些？ 1、等径球规则填充； 2、随机或不规则填充：随机密填充、随机倾倒填充、随机疏填充、 随机极疏填充；3、壁效应 3、写出几种实际颗粒的堆积规律（P27） 堆积规律：当仅有重力作用时，容器里实际颗粒的松装密度随着容器直径的减少和颗粒层高度的增加而减小。对于粗颗粒，较高的填充速度导致松装密度较小。但是对于像面粉那样的有粘聚力的细粉末，减慢供料速度可得到松散的堆积。 4、粉体层中液体有几种？各有何特点？ 1、粘附液：粘附在粉体物料的表面； 2、楔形液：滞留在颗粒表面的凹穴中或沟槽内；，即在颗粒间的切点乃至接近切点处形成鼓状的自由表面而存在的液体； 3、毛细管上升液：保存在颗粒间的间隙中； 4、浸没液：颗粒浸没的液体 5、粉体的润湿应用的典型实例，写两例。 1、表面涂覆或包裹：用硬脂酸钠改性MgO 粉体，在吸附层中的硬脂酸根离子的亲水基朝向水相，接触角减小，是粉体润湿性增强； 2、热处理：对陶瓷颗粒进行热处理可以提高金属对陶瓷的润湿性。通过热处理可以除去吸附在陶瓷表面的氧，以免金属氧化在界面形成氧化物阻止金属与陶瓷元素相互扩散。对陶瓷颗粒进行预热处理可以消除颗粒表面吸附的杂志和气体，提高润湿性。 6、粉体摩擦角具体包括哪些角度? 1 内摩擦角、 2 安息角、 3 壁面摩擦角和滑动摩擦角、 4 运动角 7、流动与不流动的判据？（P48） 如果颗粒在流动通道内形成的区服强度不是已支撑住流动的堵塞料，那么在流动通道内将产生重力流动。 根据Jenike 公式可以计算得到料仓和料斗中的压力分布，从而得到物料单元体受到的密实最大主应力； 流动函数 FF ： 时，FF 粉体材料科学与工程专业培养计划 一、培养目标： 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，并具有较好的社会科学基础和一定的人文、艺术基础，具有创新精神和实践能力，获得工程师基本训练的高级工程技术专门人才。毕业生具备粉体材料工程领域的基础知识，系统掌握粉体材料科学与工程的基本理论、基本的实验技能和科学创新的研究方法的高级应用型人才。 二、培养规格与要求： 本专业人才应具有以下知识、能力和素质： 1、知识结构要求 工具性知识：外语、计算机及信息技术应用等方面的知识。 人文社会科学知识：哲学、思想道德、政治学、法学、心理学等方面的知识。 自然科学知识：数学、物理学、化学等方面的知识。 工程技术知识：工程图学、机械基础、电工电子学等方面的知识。 经济管理知识：经济学、管理学等方面的知识。 专业知识：了解粉体材料科学与工程领域的一般原理和专业知识；掌握粉体材料合成制备、加工、结构与性能测定及应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能；熟悉国家关于粉体材料科学与工程研究、开发及相关的产业政策、国内外知识产权等方面的法律法规；了解粉体材料科学与工程专业的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及粉体材料科学与工程产业的发展状况；具有研究、改进粉体材料性能、开发、设计新材料的初步能力。 2、能力结构要求 获取知识的能力：具有良好的自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力。 应用知识能力：具有综合应用知识解决问题能力、综合实验能力、工程实践能力。 创新能力：具有创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力。 3、素质结构要求 思想道德素质：热爱祖国，拥护中国共产党的领导，树立科学的世界观、人生观和价值观；具有责任心和社会责任感；具有法律意识，自觉遵纪守法；热爱本专业、注重职业道德修养；具有诚信意识和团队精神。 文化素质：具有一定的文学艺术修养、人际沟通修养和现代意识。 专业素质：掌握科学思维方法和科学研究方法；具备求实创新意识和严谨的科学素养；具有一定的工程意识和效益意识。 身心素质：具有较好的身体素质和心理素质。 三、主干学科：材料科学与工程，化学工程与技术 四、核心课程： 马克思主义基本原理、高等数学、大学物理、物理实验、大学计算机基础、大学英语、工程图学、电工与电子技术、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、纳米材料科学导论，材料科学基础、材料物理性能、材料研究与测试方法、粉体工程、材料合成与加工工程及热工过程及设备。 五、主要实践性教学环节： 基础实验、专业实验，机械制造（金工）实习、电工电子工艺实习、计算机上机、课程实习、创新设计、认识实习、生产实习、毕业实习、科技方法训练（工程设计训练）、毕业设计（毕业论文）等集中实践周共44周。 六、主要指标： 课内（普通教育和专业教育）总学时2496（其中实验232学时、上机120学时、听力64学时），集中实践环节共44周；普通教育和专业教育总计200学分，综合教育40学分。 七、学制：四年 八、授予学位：工学学士 粉体工程与设备思考题 第一章概述 1、什么是粉体？ 粉体是由无数相对较小的颗粒状物质构成的一个集合体。 2、粉体颗粒的种类有哪些？它们有哪些不同点？ 分为原级颗粒、聚集体颗粒、凝聚体颗粒、絮凝体颗粒 原级颗粒：第一次以固体存在的颗粒，又称一次颗粒或基本颗粒。从宏观角度看，它是构成粉体的最小单元。粉体物料的许多性能与原级颗粒的分散状态有关，它的单独存在的颗粒大小和形状有关。能够真正的反应出粉体物料的固有特性。 聚集体颗粒：由许多原级颗粒靠着某种化学力以及其表面相连而堆积起来的。又称为二级颗粒。聚集体颗粒的表面积小于构成它的原级颗粒的表面积的总和。主要再粉体物料的加工和制造中形成。 凝聚体颗粒：在聚集体颗粒之后形成，又称为三次颗粒。它是原级颗粒或聚集体颗粒或者两者的混合物。各颗粒之间以棱和角结合，所以其表面与各个组成颗粒的表面大体相等。比聚集体颗粒大得多。也是在物料的加工和制造处理过程中产生的。原级颗粒或聚集体的粒径越小，单位表面的表面力越大，越易于凝聚。 絮凝体颗粒：在固液分散体系中，由于颗粒间的各种物理力，迫使颗粒松散地结合在一起，所形成的的粒子群。很容易被微弱的剪切力所解絮。在表面活性剂作用下自行分解。 颗粒结合的比较：絮凝体＜凝聚体＜聚集体＜原级颗粒 3、颗粒的团聚根据其作用机理可分为几种状态？ 分为三种状态：凝聚体（以面相接的原级粒子）、聚集体（以点、角相接的原级粒子团或小颗粒在大颗粒上的附着）、絮凝体 4、在空气中颗粒团聚的主要原因是什么？什么作用力起主要作用？ 主要原因为颗粒间作用力和空气的湿度。 范德华力、静电力、液桥力。在空气中颗粒团聚主要是液桥力造成的。而在非常干燥的条件下则是由范德华力引起的。空气相对湿度超过65％，主要以液桥力为主。 第二章粉体粒度分析及测量 1、单颗粒的粒径度量主要有哪几种？各自的物理意义什么？ 三轴径：颗粒的外接长方体的长l、宽b、高h的某种意义的平均值 当量径：颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径 粉体第2章作业题 1、证明：DnL·DLS=DnS2； DnL·DLS·DSV=DnV3 2、求：边长为a的正方形和正三角形片状颗粒的Feret径。 3、求边长为m的正方形片状颗粒的Martin径。 4、求底面直径为10，直径：高度=1：1的圆柱形颗粒的球形度。 5、用安德烈移液管测得某火力发电厂废气除尘装置所收集的二种烟灰的粒度分布情况如下表。 若服从R―R分布，试求：（1）分布特征参数De和n；（2）二种粉体何者更细？何者粒度分布更集中？ 第3章粉体的填充与堆积特性作业题 1、将粒度为D1＞D2＞D3的三级颗粒混合堆积在一起，假定大颗粒的间隙恰被次一级颗粒所充满，各级颗粒的空隙率分别为ε1=0.42，ε2=0.40，ε3=0.36，密度均为2780kg/m3。试求： （1）混合料的空隙率； （2）混合料的容积密度； （3）各级物料的质量配合比。 2、根据下表数据，按最密填充原理确定混凝土中砂子的粒径及各组分的配合比，并计算混凝土混合物的最大表观密度和最小空隙率。（已知：D碎石/D砂=D砂/D水泥） 粒径/mm 空隙率/% 密度/kg/m3 物料名称 碎石D1=32 48 2500 砂子D2 42 2650 水泥D3=0.025 50 3100 3、根据容积密度、填充率和空隙率的定义，说明： （1）；（2）；（3） 4、某粉体的比重为m，在一定条件下堆积的容积密度为其真密度的60%，试求其堆积空隙率。 5、某粉料100kg，在一定堆积状态下，其表观体积为0.05m3。求：该粉体的堆积密度、填充率和空隙率。（ρP=2800kg/m3） 6、已知：粉料（ρP=2700kg/m3）成球后ε=0.33，并测得料球含水量为13%（以单位质量干粉料计），试求料球的空隙饱和度ψs。 第4章作业题 粉体工程习题 一.选择题(以下各小题均有４或3个备选答案,请圈出唯一正确的答案) 1．R ＲB 粒度分布方程中的n 是 。 A 、功指数 B 、旋涡指数 C 、均匀性指数 D 、时间指数 2．粒度分析中常采用RR 坐标来绘制粒度分布曲线。该坐标的横坐标为颗粒尺寸,它是以 来分度的。 A 、算术坐标 B 、单对数坐标 Ｃ、重对数坐标 D 、粒度倒数的重对数坐标 ３.粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB 公式表示R=１00exp[-(P D /e D ）n ]其中 e D 为： 。 A ．均匀系数 Ｂ.特征粒径 C.平均粒径 4．硅酸盐工厂常用的200目孔筛是指在 上有200个筛孔。 Ａ、一厘料长度 B 、一平方厘料面积 Ｃ、一英寸长度 Ｄ、一平方英寸面积 5.某一粉体的粒度分布符合正态分布、利用正态概率纸绘其正态曲线，标准偏差σ= 。 A 、Ｄ50 B 、D ８４。1 —D 5０ C 、Ｄ84。1— D １5。9 7.破碎机常用粉碎比指标中有平均粉碎比i m 和公称粉碎比i ｎ两种,二者之间的关系 为 。 Ａ、ｉm >i n B 、i ｍ=i ｎ Ｃ、i m 第一章 2．什么是超微粉体的表面效应和量子尺寸效应？ 答：前者指：随着尺寸的减小，表面原子数量占颗粒总原子数量的比例增加，而表面原 子因一侧失去最邻近原子的成键力，引起表面原子的扰动，使得表面原子和近表面原子 距离较体内原子大，并产生“再构”现象。这种再构会改变表面及近表面区的对称性， 并影响所有对结构敏感的性质。同时随着尺寸的减小，颗粒比表面积和表面能增加，使 得颗粒表面的活性大大提高，由此产生所谓超细粉体的表面效应。 后者指：当颗粒尺寸减小到某一值时，金属费米能级附近，相邻的电子能级由准连 续态变为离散态的现象。 轴径是指：以颗粒某些特征线 段，通过某种平均方式，来表征 单颗粒的尺寸大小。 球当量径是指： 用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。 圆当量径是指：用于颗粒具有相同投影特征参量的圆直径来表征单颗粒的尺寸大 小。 量， 粒 径。 2．粉体分布方程的主要形式有哪几种？各自使用的范围是什么？ 答：（1）. 正态分布，某些气溶胶和沉淀法制备的粉体，起个数分布近似符合这种分布。 （2）. 对数正态分布，大多数粉体，尤其是粉碎法制备的粉体较为符合对数正态分布器 频度曲线是不对称的，曲线峰值偏向小粒径一侧。 （3）. Rosin-Rammler 分布，对于粉体产品或粉尘，特别在硅酸盐工业中，如煤粉、水 泥粉碎产品较好的符合该分布。 （4） .Gates-Gaudin-Schumann 分布，对于某些粉碎产品，如颚式破碎机、輥式破碎机 和棒磨机等粉碎产品较好的符合该分布。 4. 颗粒形状影响粉体哪些重要的性质？ 答：颗粒形状影响粉体的比表面积、流动性、堆积性、附着性、流体透过阻力、化学反 应活性和填充材料的增强、增韧性等。 7．在粉体的比表面积定义中，粉体颗粒的总表面积指的是什么面积？ 答：指的是颗粒轮廓表面积与呈开放状态的颗粒内部空隙、裂缝表面积之和。 第三章 1．影响颗粒堆积结构的主要因素有哪 些？ 答：第一类涉及颗粒本身的集合特性，如颗粒大小、粒度分布及颗粒形状；第二类涉及 颗粒间作用力和颗粒堆积条件， 如颗粒间接触点作用力形式、堆积空间的形状与大小和 外力施加方式与强度等条件。 4．如何理解粗、细二组元混合颗粒堆积理论对致密堆积的指导意义？ 答：（1）当组分接近百分之百为粗颗粒时，堆积体的表观体积由粗颗粒决定，细颗粒作 为填充进入粗颗粒的空隙中，细颗粒不占有堆积表观体积； （2）当组分接近百分之百为细颗粒时，细颗粒形成空隙并堆积在粗颗粒周围，堆积体 的表观体积为细颗粒的表观体积和粗颗粒的体积之和。 第二章 1．单颗粒的粒径度量主要有哪几种？各自的物理意义是什么？ 答： 定向径是指：在以光镜进行颗粒形貌图像的粒度分析中，对所统计的颗粒尺寸度 均与某一方向平行，且以某种规定的方式获取每个颗粒的线性尺寸，作为单颗粒的 粉体工程与设备考试习题 一、名词解释（每个4分，共20分） 1、粉体：固体颗粒的集合（D小于100微米），颗粒间有适当的作用力，这样的颗粒集合体定义为粉体。 2、空隙率：填充层中粒度与占据的空间体积与包含空间在内的整个填充层表面体积之比。 3、三轴平均径：以颗粒的长度、宽度、高度定义的粒度平均值称为三轴平均径。（算法有三种：算术平均径、几何平均径和调和平均径） 4、粒度分布:是指将颗粒群以一定的粒度分布范围按大小顺序分为若干级别，各级别粒子占颗粒群总量的百分数。 5、松装密度：指在一个填充状态下，包括颗粒间全部空隙在内的整个填充单位体积中的颗粒质量。 二、填空题（每空1分，共30分） 1、粉体中颗粒常见的附着力有范德华引力（分子间引力）、库仑力（电荷异性引力）、毛细管力、磁性力、机械咬合力等。 2、影响颗粒填充的因素有壁效应_、局部填充、形状、粒度大小等。 3、粒度分布对筛分操作影响很大，一般依据颗粒尺寸将颗粒分为易筛颗粒、中间颗粒和难筛颗粒。 4、R.R.B颗粒分布的表达式 R=100exp[-(D/错误！未找到引用源。] 。n值愈大，颗粒分布范围愈窄，颗粒分布愈均匀，反映在R.R.B曲线上是分布线与横坐标的夹角越大。 5、昆虫能在水面上爬行，荷叶上的水滴呈圆球状，这是张力在起作用。 6、粉体拱的类型有：压缩拱、楔性（形）拱、粘结粘附拱、气压平衡拱。 7、统计平均的测定方法有费雷特径，定向等分径，定向最大径，投影圆当量径。 8、写出下列三轴平均径的计算式：①三轴平均径错误！未找到引用源。，②三轴调和平均径 3/(1/l+1/h+1/b) ，③三轴几何平均径错误！未找到引用源。。 三、简答题（每题10分，共50分） 1、平均粒径的表示方法有哪几种？ 答：①算术平均粒径 ②几何平均粒径 ③调和平均粒径 ④平均面积径 ⑤平均体积径 ⑥长度平均径 ⑦面积平均径 ⑧体积平均径 2、简述颗粒床层中颗粒的粒度、空隙率、填充率、气流阻力和配位数的关系。 答：颗粒粒度越大，颗粒之间的空隙率就越大，填充率就越小，13 粉体学基础
《粉体科学与工程基础》教学大纲.doc
粉体工程试题-加了几个图
粉体材料与工程专业培养计划(草稿)
粉体工程与设备期末复习题
粉体工程习题及答案(解题要点)
粉体工程与设备复习题
粉体科学与工程基础
粉体工程与设备考试习题