13
自由沉降速度
当颗粒达到自由沉降时，流体对颗粒的曳力等于颗粒的重力减去 流体对颗粒的浮力，即：
Fd
6
(P
f
)gd 3
将上式带入阻力系数定义公式得颗粒的自由沉降速度t ：
t
4(P f )gd 3 f Cd,s
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粉体颗粒物性
1
颗粒的尺寸与尺寸分布
2
颗粒的形状
3 颗粒的阻力系数与自由沉降速度
由于颗粒的团聚性主要取决于颗粒间的作用力和颗粒的重力之 比，定义颗粒的团聚数 Co为：
Co Fint er mg
其中 m——颗粒的质量； Finter ——颗粒间的作用力，主要有颗粒间的范德华力、毛细力、
静电力和烧结作用等。
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参考文献
• 谢洪勇等.粉体力学与工程（第二版）[M]. 北京：化学工业出版社，2007:1-28.
①筛分尺寸dr 由筛分所测的颗粒尺寸；(筛分是将粒子群按粒子的大 小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法；用带孔的 筛面把粒度大小不同的混合物料分成各种粒度级别的作业叫筛分。)。
②体积尺寸dv 定义为非球形颗粒折成等体积球的直径。
dv
(
6V
)
1 3
式中V——颗粒体积。
颗粒的尺寸分布
通常，粉体由不同尺寸的颗粒组成，故有尺寸分布。颗粒尺 寸分布有表格表达法和作图表达法两种表达方法。
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颗粒间的静电力
相互接触的颗粒有相互运动时，颗粒间将有电荷的转移。当相 互接触的颗粒为导体时，由于他们电子电动势的不同，电荷将从电 势低的颗粒转移到电势高的颗粒。由于电荷的转移，颗粒将带电， 颗粒间会有静电力的存在。
图为一些操作单元颗粒带电强度的参考值
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粉体颗粒物性
1
颗粒的尺寸与尺寸分布
2
颗粒的形状
3 颗粒的阻力系数与自由沉降速度
4
颗粒间的作用力
5
颗粒的团聚性
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颗粒间团聚
团聚机理
当颗粒间的作用力远大于颗粒间的重力时，颗粒的行为在很大 程度上已不再受颗粒重力的约束，颗粒有团聚的倾向。
颗粒的团聚能改善细颗粒的流动性、避免粉尘和易于包装，但 也有不利的方面，如使用前需要混合操作等。
因 素
③表面粗糙度（范德华力随颗粒表面粗糙度 半径的增加而迅速衰减）。
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颗粒间毛细力
当粉体暴露在湿空气中时，颗粒会进行对水分的吸收，吸收饱 和状态，颗粒之间的空隙会出现水分凝结，形成液桥。
当颗粒间形成液桥时，由于表面张力的毛细夜差的作用，颗粒 间将有作用力存在，该力称为毛细力。
颗粒间的液桥一旦形成，毛细力大于范德华力，将决定颗粒 的行为。此时粉体将具有液浆的特性。
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粉体颗粒物性
1
颗粒的尺寸与尺寸分布
2
颗粒的形状
3 颗粒的阻力系数与自由沉降速度
4
颗粒间的作用力
5
颗粒的团聚性
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颗粒的阻力系数
球形颗粒的阻力系数Cd ,s 定义为：
Cd ,s
4
Fd
d
2
1 2
f
2
其中 Fd ——流体对颗粒的曳力；
——流体的速度。
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4
颗粒间的作用力

5
颗粒的团聚性
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颗粒间的范德华力
通常，颗粒是没有极性的，但由于构成颗粒的分子或原子，特别 是表面原子或分子的电子运动，颗粒会发生瞬时偶极，使得相互靠近 的两颗粒发生相互吸引，产生范德华力。
①表面吸附气体会增加范德华力；
影
②颗粒变形使得接触面积增加，加大
响
范德华力；
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如图为粉体颗粒百分数积累尺寸分布图
平均颗粒尺寸
常用的颗粒平均尺寸有三种：
①中间尺寸：颗粒百分数达到50%所对应的 颗粒尺寸； ②最大频率尺寸：频率尺寸分布图中颗粒频率峰值 所对应的颗粒尺寸；
③动量矩平均尺寸x：在频率尺寸分布图中平均尺寸
对纵坐标的动力距等于所有颗粒尺寸区间对纵坐标动 量矩之和
尺寸分布宽度
e V VP V
M
V
粉体颗粒物性
1
颗粒的尺寸与尺寸分布
2
颗粒的形状
3 颗粒的阻力系数与自由沉降速度
4
颗粒间的作用力
5
颗粒的团聚性
颗粒的形状
颗粒的球形度
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颗粒的球形度
Wadell定义的球形度 为：
等体积球的表面积 颗粒的表面积
d d
2v 2s
由于同体积的形状中球的表面积最小， 所以，颗粒的球形度小于等于1，且颗粒 的形状与球偏离越大，球形度越小。
平均尺寸用以表征颗粒尺寸的大小，尺寸分布宽度 用以表征颗粒尺寸的分布特征。
颗粒尺寸分布宽度 s 2d50% 定义为：
s d84% d16%
2d50%
2d50%
颗粒密度和多孔率
如图为一多孔颗粒，V为 颗粒表观体积，Vp为真体 积，则：
颗粒动力密度（颗粒密度）：
颗粒的真密度： 颗粒的多孔率：
真
M VP
气固两相流
——粉体物理化学性能
主讲人：XX
粉体颗粒物性
1
颗粒的尺寸与尺寸分布
2
颗粒的形状
3 颗粒的阻力系数与自由沉降速度
4
颗粒间的作用力
5
颗粒的团聚性
颗粒的尺寸与尺寸分布
①颗粒尺寸 ②颗粒的尺寸分布 ③平均颗粒尺寸 ④尺寸分布宽度 ⑤颗粒密度和多孔率
颗粒尺寸
对于球形颗粒，其尺寸为直径； 对于非球形颗粒，其尺寸取决于尺寸的定义，如下所述，介绍了两种 常用的尺寸定义：