粉体科学与工程基础9968.pdf

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1、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;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：轴径是指：以颗粒某些特征线段,

2、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;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量,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.Rosi

3、n-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

4、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;6粉体致密堆积的经验有哪些 答：1 用单一粒径尺寸的颗粒,不能满足致密堆积对颗粒级配的要求；2 采用多组分且组分粒径尺寸相差较大的颗粒,可较好的满足致密堆积对粒

5、度与级配的要求；3 细颗粒数量应足够填充堆积体的空隙,两组分时,粗、细数量比例约为 7：3；三组分时,粗、中、细颗粒数量比例约为 7：1：2 时,相对而言,可更好的满足致密堆积对粒度与级配的要求;4 在可能的条件下,适当增大临界颗粒粗颗粒尺寸,可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求;第四章 1.颗粒间的内聚力有哪些 答：范德华力 Fv 静电吸引力 Fe 液体桥联力 Flb 固体桥联力 Fsb;2.为什么说分子间作用是短程力,对颗粒间的分子作用力是长程力 答：对于块状固质,范德华力是短程力,但是,对由于极大量分子集合体构成的体系颗粒来说,这种分子力随着颗粒间距离的增大其衰减程度明显变缓;这是由于

6、尺寸微小且相对分散的颗粒,分别集合了大量分子,使分子间作用力形成协同作用效果;因此,对颗粒来说,范德华力可在表面最短距离 l 约 100nm 范围内起作用,而通常认为,固体紧密接触时表面距离可达 l=,所以,颗粒间的范德华力是不能忽视的;8.粉体层开放屈服强度的概念是什么如何获取粉体层开放屈服强度 答：在一壁面勿摩擦的理想圆柱型筒体内装入粉体,并在粉体层表面施加一密实压应力使粉体具有一定的密实强度;取下筒体,在侧壁勿任何约束力作用的情况下,若已成型的粉体能承受某一最大压应力而不溃塌,则表明粉体具有与最大压应力相等的密实强度;这一强度称为粉体层开放屈服强度;粉体层开放屈服强度可通过粉体层屈服轨迹

7、和莫尔圆获得;做一与屈服轨迹相切的莫尔圆,该圆与轴的交点即为粉体层开放屈服强度;9.粉体流动函数的概念是什么与粉体流动性之间关系如何 答：粉体流动函数 FF 定义为 FF=1/fc;在一定密实应力1作用下,开放屈服强度 fc小的粉体,FF 值较大,即流动性好;当 fc为 0 时,FF 趋近与无穷大;粉体能完全自由流动;第五章 2.流体对颗粒的运动阻力由哪两部分组成阻力系数与颗粒雷诺数之间的关系 答：由粘性阻力和惯性阻力组成;阻力系数 C=fRep 第六章 3.颗粒的晶格比热容随颗粒尺寸变化的机理是什么 答：德拜比热容理论认为：当温度较高时,晶体比热容基本不随温度变化,当温度低于德拜温度时,晶格

8、比热容和德拜温度的比值有以下关系：Cv=124 RT3/5D3 5.光波在颗粒分散体系中的散射机理是什么 答：瑞利散射 米氏散射 夫琅禾费散射 7.颗粒的光吸收机理是什么光吸收现象有何应用意义 答：机理：由于光传播时的交变电磁场与颗粒的分子相互作用,使颗粒分子中的电子出现受迫振动,而维持电子振动所消耗的能量,变为其他形式的能量而耗散掉;应用：光照吸收材料用于电镜、核磁共振、波普仪和太阳能利用,还可以防止红外线、防雷达的隐身材料等;其中金的超微颗粒,不仅吸光率高,而且其在可见光至红外线区域内,光的吸收率不随波长而变化,因此可作为红外传感材料;第七章 2颗粒表面活性位与颗粒表面几何形状之间的关系是

9、什么 答：随着颗粒尺寸的减小,完整晶面在颗粒总表面上所占的比例减小,键力不饱和的质点占全部质点的比例增多,从而大大提高了颗粒的表面活性;颗粒表面活性取决于两个因素：其一,比表面积大小,其二,断裂面的集合形状;6颗粒在溶剂中对高分子表面活性剂的吸附建有哪几种主要类型吸附特点是什么 答：1 氢键.键合是非离子型高分子表面活性剂在鳄梨表面吸附的主要原因.2 共价键.高分子表面活性剂与颗粒表面生成配位键.3 疏水键.高分子表面活性剂的疏水基可与非极性表面发生疏水键合作用而产生吸附.4 经典作用.荷电表面与高分子表面活性离子,通过静电作用吸附在颗粒表面.9.粉体的聚凝有哪几种类型 答：聚集；凝结；絮凝；

10、团聚 11.粉体在空气中的分散措施有那些 答：干燥分散；机械分散；表面改性分散 12.粉体在液体中的颗粒间作用力主要有哪几种这些力的特性是什么 答：1 范德华力,粉体在液体中的颗粒间作用力考虑由于存在着不能忽视的液体分子对颗粒分子的作用,而导致的对颗粒与颗粒之间分子作用力的影响.2双电层静电作用力,3空间位组作用,当颗粒表面吸附有高分子表面活性剂时,在颗粒与颗粒相互接近过程中,吸附层将产生一种所谓“空间作用”.4 溶剂化膜作用,当颗粒表面吸附有阳离子或亲水基团的有机物,或由于颗粒表面极性区域对其周围溶剂分子的极化作用,在颗粒表面会形成具有一定机械强度的溶剂化膜.14.颗粒在溶液中的双电层静电作

11、用与颗粒表面电位之间的关系是什么 答：对同质颗粒,恒为排斥力,且当表面电位大于 30mV 时,双电层静电作用力要大于范德华吸引力,故可作为一种使颗粒分散的措施.对异质颗粒,根据颗粒所负电性,则有可能为吸引力.15.粉体在液体中吸附高分子表面活性剂时有哪两种空间形式,形成空间位阻的条件是什么 答：吸附高分子表面活性剂层致密时,空间作用为压缩排斥力,吸附高分子表面活性剂层稀松时,空间作用为穿插链接作用.16.什么是溶剂化膜作用与颗粒表面的极性关系是什么 答：当颗粒表面吸附有阳离子或亲水基团的有机物,或由于颗粒表面极性区域对其周围溶剂分子的极化作用,在颗粒表面会形成具有一定机械强度的溶剂化膜.视颗粒

12、表面的极性的差异程度不同.水对极性表面颗粒为排斥力,对非极性表面颗粒为吸引力.17.粉体在液体中的分散调控措施有那些其作用原理是什么 答：介质调控；分散剂调控；机械调控 1 润湿原则.颗粒必须被液体介质润湿;以使颗粒能很好的浸没在液体介质中.2 表面力原则.颗粒间的总表面力必须是一个较大的正值,以使颗粒间有足够强的相互排斥作用,防止颗粒间相互接触并产生凝聚.第八章 1.粉碎机械力化学效应对粉体性质可能发生的变化分为哪几类 答：物理变化；结晶态变化；化学变化 2.粉碎平衡的概念是什么产生粉碎平衡的原因是什么 答：粉碎过程中,颗粒尺寸的减小过程与微细颗粒的聚结过程的平衡,称为粉碎平衡.产生原因：1

13、 微细颗粒间的相互作用力有范德华力、静电力、液桥力,以及机械压力致使颗粒聚结.2 粉碎过程中,随着颗粒尺寸的减小,颗粒的宏观晶体缺陷和裂纹的数量大大减小,使得颗粒尺寸难以进一步减小.3 根据粉碎机理分析,颗粒碎裂面的扩展所需的能量,几乎全部来自于应力场中贮存的弹性形变能.习题 6 某粉状物料的真密度为 30003/mkg,当该粉料以孔隙率4.0的状态堆积时,求其表观密度 解：由=1-a/p 故a=1-p =3000 =1800kg/m3 习题 10 密度为 2650kg/m3的石英颗粒在水中自然沉降,当水的粘度为10-3PaS,密度为1000kg/m3时,若要使颗粒在层流区内沉降,其最大Stokes粒径为多少若该颗粒在空气中沉降,其最大 Stokes 粒径又为多少空气密度 m3,粘度为10-6PaS;1.解：当 stokes 粒径最大时,即 Dp 最大 则 Rep 取最大,即 Rep=1 Rep=1Dpu 又 u=18)(2gDpp 联立得,Dp=32)(18gp 当颗粒在水中自然沉降：最大 stokes 粒径 Dp=32)(18gp =10-4m 当颗粒在空气中自然沉降：Dp=32)(18gp =10-5m