粉體輸送系統(tǒng)中粉體的流動(dòng)性在粉體工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用很廣,對(duì)粉體的生產(chǎn)、輸送、儲(chǔ)存、裝填以及粉末冶金、醫(yī)藥組分的混合、殺蟲劑的噴灑等都有影響,研究粉體的流動(dòng)性,對(duì)于粉體設(shè)備的設(shè)計(jì)以及一些工藝的設(shè)計(jì)等具有重要意義。
粉體輸送系統(tǒng)中粉體之所以流動(dòng),其本質(zhì)是粉體中粒子受力的不平衡,對(duì)粒子受力分析可知,粒子的作用力有重力、顆粒間的黏附力、摩擦力、靜電力等,對(duì)粉體流動(dòng)影響最大的是重力和顆粒間的黏附力。
一、影響粉體輸送系統(tǒng)中粉體流動(dòng)性的因素
影響粉體流動(dòng)性的因素非常復(fù)雜,粒徑分布和顆粒形狀對(duì)粉體的流動(dòng)性具有重要影響。此外,溫度、含水量、靜電電壓、粉體間相互作用等因素也對(duì)粉體的流動(dòng)性產(chǎn)生影響。
(1)粉體輸送系統(tǒng)中顆粒粒度
顆粒粒度影響粉體流動(dòng)性的原因有三。
①粉體比表面積與粒度成反比,粉體粒度越小,則比表面積越大。隨著粉體輸送系統(tǒng)中粉體粒度的減小,粉體之間分子引力、靜電引力作用逐漸增大,降低粉體顆粒的流動(dòng)性。
②粉體粒度越小,粒子間越容易吸附、聚集成團(tuán),黏結(jié)性增大,導(dǎo)致休止角增大,流動(dòng)性變差。
③粉體粒度減小,顆粒間容易形成緊密堆積,使得透氣率下降,壓縮率增加,粉體的流動(dòng)性下降。
(2)粉體輸送系統(tǒng)中顆粒形態(tài)
除了顆粒粒徑以外,顆粒形態(tài)對(duì)流動(dòng)性的影響也非常顯著。粒徑大小相等,形狀不同的粉末其流動(dòng)性也不同。顯而易見,球形粒子相互間的接觸面積最小,其流動(dòng)性最好。針片狀的粒子表面有大量的平面接觸點(diǎn),以及不規(guī)則粒子間的剪切力,故流動(dòng)性差。
(3)粉體輸送系統(tǒng)中粉粒溫度
熱處理可使粉末的松裝密度和振實(shí)密度增加。因?yàn)?,溫度升高后粉末顆粒的致密度提高。但是當(dāng)溫度升高到一定程度后,高溫下粉體的黏附性明顯增加,粉體的流動(dòng)性會(huì)下降。如果溫度超過粉體熔點(diǎn)時(shí),粉體會(huì)變成液體,使黏附作用更強(qiáng)。
(4)粉體輸送系統(tǒng)中粉體間相互作用
粉體間的摩擦性質(zhì)和內(nèi)聚性質(zhì)對(duì)粉體的流動(dòng)性同樣有著很大的影響。粒度和形態(tài)不同的粉體,其內(nèi)聚性和摩擦性對(duì)粉體流動(dòng)性的影響程度是不同的。
粉體輸送系統(tǒng)中當(dāng)粉體粒度較大時(shí),粉體流動(dòng)性主要取決于粉體的形貌,因體積力遠(yuǎn)大于粉粒間的內(nèi)聚力,表面粗糙的粉體顆?;蚴切螒B(tài)不均勻的粉體顆粒的流動(dòng)性都較差。
粉體輸送系統(tǒng)中當(dāng)粉體顆粒很小,粉體的流動(dòng)性主要取決于粉體顆粒間的內(nèi)聚力,此時(shí)的體積力遠(yuǎn)小于顆粒間的內(nèi)聚力。
(5)水分含量
粉末干燥狀態(tài)時(shí),流動(dòng)性一般較好,如果過于干燥,則會(huì)因?yàn)殪o電作用導(dǎo)致顆粒相互吸引,使流動(dòng)性變差。
粉體輸送系統(tǒng)中當(dāng)含有少量水分時(shí),水分被吸附顆粒表面,以表面吸附水的形式存在,對(duì)粉體的流動(dòng)性影響不大。
水分繼續(xù)增加,在顆粒吸附水的周圍形成水膜,顆粒間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的阻力變大,導(dǎo)致粉體的流動(dòng)性下降。
當(dāng)水分增加到超過最大分子結(jié)合水時(shí),水分含量越多其流動(dòng)性指數(shù)越低,粉體流動(dòng)性越差。
二、粉體輸送系統(tǒng)中改善粉體流動(dòng)性的辦法
(1)增大粒子大小。對(duì)于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒,以減少粒子間的接觸點(diǎn)數(shù),降低粒子間的附著力、凝聚力。
(2)改善粒子形態(tài)及表面粗糙度。球形粒子的光滑表面,能減少接觸點(diǎn),減少摩擦力。
(3)降低含濕量。適當(dāng)干燥有利于減少粒子間的作用力。
(4)加入助流劑。加入0.5%~2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體流動(dòng)性。但過多使用反而增加阻力。