粉體工程的基本概念

粉體的定義

  粉體是由無數(shù)相對(duì)較小的顆粒狀物質(zhì)構(gòu)成的集合體，有時(shí)具有固體的性質(zhì)，在某些情況下又具有液體或氣體的性質(zhì)，有時(shí)還表現(xiàn)出一些奇異的特性。粉體的共同特征是：具有許多不連續(xù)的面、比表面積較大、由許多小顆粒狀物質(zhì)所組成，換言之，它們是許許多多小顆粒狀物質(zhì)的集合體。

  粉體可分為單分散粉體和多分散粉體。如果構(gòu)成粉體的所有顆粒的大小和形狀均相同，則稱這種粉體為單分散粉體。在自然界中，單分散粉體尤其是超微的單分散粉體極為罕見；目前只有用化學(xué)合成方法可以制備出近似的單分散粉體，尚無利用機(jī)械方法制備單分散粉體的報(bào)導(dǎo)。大多數(shù)粉體都是由大小不同、形狀各異的顆粒所組成，這種粉體稱為多分散粉體。

  粉體的尺度

  關(guān)于粉體的尺度，有人認(rèn)為：小于1000μm的顆粒物為粉體，也有人以100μm為界，但迄今為止并未形成共識(shí)。按照Allen和Heywood等人的觀點(diǎn)：粉體沒有確切的上限尺寸，但其尺寸相對(duì)于周圍的空間而言應(yīng)足夠的小。粉體是一個(gè)由多尺寸顆粒組成的集合體，只要這個(gè)集合體具備了粉體所具有的性質(zhì)，其尺寸界限并不那么重要，所以，盡管沒有確切的上限尺寸，但并不影響人們對(duì)其性質(zhì)的研究。

  粉體的形態(tài)

  就粉體的形態(tài)而言，一般可以說它既具有固體的性質(zhì)也具有液體的性質(zhì)，有時(shí)也具有氣體的性質(zhì)。說它是固體顆粒，這*容易理解，因?yàn)闊o論顆粒多么小，畢竟具有一定的體積和形狀。說它具有液體的性質(zhì)，需要具備一定的條件：即粉體和某種流體形成一個(gè)兩相體系，此時(shí)的兩相流具有液體的性質(zhì)，亦即此兩相流雖具有一定的體積，但其形狀卻取決于容器或管道的形狀，譬如自然界中的泥石流。如果兩相流中的流體是氣體，且其中的粉體體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較小、顆粒尺寸也比較小，即粉體彌散于氣體介質(zhì)中，此時(shí)粉體就具有氣體的性質(zhì)：既無確定的體積也無確定的形狀，沙塵暴就是非常典型的一例。因此，有人認(rèn)為，粉體是有別于氣、液、固物質(zhì)形態(tài)的第四種物質(zhì)形態(tài)。

  粉體的某些奇異特性

  由于粉體形態(tài)的特殊性，使之表現(xiàn)出一些與常規(guī)認(rèn)識(shí)不同的奇異特性。如糧倉效應(yīng)、巴西豆效應(yīng)、加壓膨脹特性、崩塌現(xiàn)象、振動(dòng)產(chǎn)生規(guī)則斑圖現(xiàn)象、小尺寸效應(yīng)等。

  粉體工程與顆粒學(xué)

  粉體工程是從集合體或整體的角度去研究對(duì)象，而顆粒學(xué)是從個(gè)體的角度去研究對(duì)象，而這個(gè)對(duì)象是同一個(gè)物質(zhì)。粉體工程和顆粒學(xué)的不同還在于：粉體工程所研究的對(duì)象一般是固體顆粒，而顆粒學(xué)所研究的對(duì)象既有固體顆粒、也有液體顆粒和氣體顆粒，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的液滴大小和分布、混凝土中氣孔的大小和分布等等