粉体物料形状与干法造粒的关系研究(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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用数学语言描述的几何形状，除特殊场合需要三种数据以外，一般至少需要两种数据及其组合。通常使用的数据包括三轴方向颗粒大小的代表值，二维图像投影的轮廓曲线，以及表面和体积等立体几何各有关数据。习惯上将颗粒大小的各种无因次组合称为形状指数（shape index），立体几何各变量的关系则定义为形状系数（shape factor）。
2.1 形状指数
1）均齐度（proportion）
颗粒两个外形尺寸的比值——长短度（elongation）N和扁平度（flackiness， flatness）M可以根据三轴径L、B、T之间的比值导出：
长短度N=长径/短径=L/B （≥1）
扁平度M=短径/厚高度=B/T （≥1）
当L=B=T时，即立方体的上述两指数均等于1
2）充满度（space filling factor）
体积充满度Fv，又称容积系数，表示颗粒的外接直方体体积与颗粒体积V之比，即：
Fv=LBT/V（≥1）
Fv的倒数可看作颗粒接近直方体的程度，极限值为1。
面积充满度 Fb，又称外形放大系数，表示颗粒投影面积A与最小外接矩形面积之比，即：
Fb=A/LB （≤1）
3）球形度（degree of sphericity）
球形度或称真球度，表示颗粒接近球体的程度：
ψ0=πDV2/S （≤1）
DV=(6V/π)1/3
式中DV表示颗粒的球体积相当经，S为颗粒表面积，V为颗粒的体积。
对于形状不规则的颗粒，当测定其表面积困难时，可采用实用球形度，即：
ψ0′=与颗粒投影面积相等的圆的直径/颗粒投影的最小外接圆的直径（≤1）
4）圆形度（degree of circularity）
圆形度又称轮廓比，表示颗粒的投影与圆接近的程度：
ψc=πDH/L
DH=(4A/π)1/2
L表示颗粒投影的周长。
5）圆角度（roundness）
表示颗粒棱角磨损的程度，其定义为：
圆角度=∑ri/NR （≤1）
式中 ri——颗粒轮廓上的曲率半径；R——最大内接圆半径；N——角数。
2.2 形状系数
1）表面积形状系数
Фs=颗粒的表面积/(平均粒径)2=S/dp2 (＞1）
2）体积形状系数
Фv=颗粒的体积/(平均粒径)3=V/dp3 (≤1)
3）比表面积形状系数
Φ=表面积形状系数/体积形状系数=Фs/Фv (＞1)
对于球形颗粒，上述三个形状系数分别为：
Фs=πd02/d02=π
Фv =πdo3/6d03=π/6
Φ=Фs/Фv =6π/π=6
必须指出的是，由于颗粒的粒径表示方法很多，因此采用不同的粒径表示方法可以定义出不同的形状系数。另外，粒径值又与粒径的测量方法有关，因此形状系数的数值亦随测量方法不同而异。所以，在使用形状系数时，一定要注意颗粒径的具体表达形式。
4）粗糙度系数
前述的形状系数是个宏观量。如果微观地考察颗粒，会发现粒子表面往往是高低不平的，有许多微小裂纹和孔洞。其表面的粗糙程度用粗糙度系数R来表示：
R = 粒子微观的实际表面积/表观视为光滑粒子的宏观表面积（＞1）
颗粒的粗糙程度直接关系到颗粒间和颗粒与固体壁面间的摩擦、粘附、吸附性、吸水性以及孔隙率等颗粒性质，也是影响造粒操作设备工件被磨损程度的主要因素之一。因此，粗糙度系数是一个不容忽视的参数。

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