粉体科学与工程习题集

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1、粉体科学与工程习 题 集南京工业大学材料科学与工程学院二 OO 九年二月一、某厂用粉碎机粉碎砂岩，原料及粉碎产品的筛析结果如下表所示，试求原料及产品的算术、几何、调和平均粒径。质 量（%）粒 径 (mm)原 料 产 品-3.327+2.362 14.3 -2.362+1.651 21.1 -1.651+1.168 23.0 -1.168+0.833 18.6 9.8-0.833+0.589 12.0 23.4-0.589+0.417 7.6 27.7-0.417+0.295 3.4 14.9-0.295+0.208 - 10.1-0.208+0.147 - 6.8-0.147+0.104 -

2、4.4-0.104+0.074 - 2.9二、下表所列为一个试样的筛分分析原始数据请在表内填出筛余累积量Wi。筛余累积百分数 R（% ）晒下累计百分数 D（%） 。 （W -试样总量，克）在直角坐标纸上绘制筛析曲线（R 累计分布和 D 累计分布）并求中位径 d50 和多数径 dmod。由累计分布曲线填出频率分布数据表中的频率值 （%） ，并在Wi筛析曲线图内绘制频率分布曲线。设取每粒级的粒度范围 dp=200微米。累计分布数据表筛号（目/ 时）晒孔尺寸（微米）筛上残留量（克）Wi(克)R（ %） D（ %）6 3327 08 2362 3.410 1651 46.614 1168 60.020

3、 833 43.428 589 21.035 417 12.448 295 5.665 208 3.4100 147 2.0150 104 1.0200 74 0.4-200 0.8W=200 克频率分布数据表粒径（微米） 平均粒径（微米） （% dp）Wi020040060080010001200140016001800200022002400260028003000三、Bond 裂纹粉碎理论公式中物料平均粒径的表达式，并利用该式计算第一题中原料及产品的平均粒径。四、已知第一题中粉碎物料的单位功耗为 8 千瓦时/吨，如果改变产品粒度为原来粒度的 0.6 倍（即产品粒度每级都缩小为原来的 0.

4、6 倍） ，试求改变产品粒度（原粒度不变）后的单位功耗（千瓦时/吨） 。要求用三种理论分别计算，并评述结果。五、利用第三、四题中数据或结果计算该工作条件下的 Bond功耗指数 Wi（焦耳/ 千克） 。六、破碎中硬石灰石，原料尺寸为 700 毫米，拟用颚式破碎机进行破碎。要求每小时产量为 110 吨，破碎后物料尺寸不超过 180毫米，试选择破碎机规格。并计算其生产能力 G、主轴转速 n、理论安装功率 N 和电机功率 NM。（建议采用 PEF9001200 颚式破碎机，已知 e=150200mm, S=30mm）七、某台颚式破碎机主轴额定转速 n=240 转/分，今欲提高其产量 40%，有两种建议

5、：一是将转速提高 40%，二是将出口宽度 e 放大 40%。试分别对两种建议进行计算和评述。 （设电机容量有富裕）已知：转速公式 n=47 (r.p.m)stga/产量公式 G= （t/hr ）tenL)2(30式中：tga=0.4， 动颚行程 S=0.016m出口宽度 e=0.1m, 出料口长度 L=0.6m物料松散密度 (t/m 3)物料松度系数 =0.5八、某水泥厂要求年产 425 号矿渣水泥 20 万吨，矿渣和石膏的掺入量分别为 45%和 5%，水泥细度要求为 0.08mm 方孔筛筛余4%。若磨机全年检修总时数为 1000 小时，试问应选用几台2.412m 边缘传动、中心卸料的开路管磨

6、机？并核算该磨机转速ng、产量 G、填充率 、理论功率 N0、和电机功率 NM 等参数，最后加以简单评述。设已从产品样本上查得该磨机，有效容积 Ve=47.8 米 3，转速n=20 转/分，总装球量 Gb=64 吨，电机功率 NM=800 千瓦，当入磨粒度50 微米的颗粒含量为 70；选粉机回料量 G2 中50 微米的颗粒含量为 90。试求：选粉机回料量 G2，磨机出磨量 G3 和最终产品量 G4；选粉机选粉效率，牛顿效率和循环负荷率。十六、已知密度为 2650 千克/米 3 的砂粒的比表面积平均粒径ds 150 微米，卡门（Carman）形状系数 c0.8，试求该砂粒在20空气中的沉降速度。

7、要求分别用理论公式法中的区间判别法；公式加图线修正法；图表法（简述查图过程）求算，并对结果进行评述。十七、试求直径为 60m，密度为 2650kg/m3 的球形石英颗粒在20水中和 20空气中的沉降速度。要求用尝试法求算，并对结果加以比较评述。十八、设某砂粒在盛满水的量筒中作等速沉降，测得沉降至筒底的时间为 37.5 秒。已知量筒高 30 厘米，砂粒密度 p3000 千克/米 3，水的密度 w1000 千克/ 米 3，粘度 w0.001 帕秒，试求具有与该砂粒同样密度和沉降速度，且比表面积平均粒径 ds100 微米的另一物料的卡门（Carman）形状系数和比表面积形状系数。十九、一密度为 25

8、00 千克米 3 的玻璃球在 20的大气中沉降，G4G3G1G2问：可使用 Stokes 公式计算沉降速度的最大粒径为多少微米？相应的沉降速度有多大？可使用 Newton 公式计算沉降速度的最小粒径为多少微米？相应的沉降速度又有多大？试对该结果进行分析评述。二十、密度 s1850 千克米 3 的微粒，在水中作层流沉降，问在 50和 20的水中。其沉降速度相差多少？又如该颗粒的直径增大一倍，问在同温度的水中仍作层流沉降，其沉降速度相差多少？二十一、取含泥沙的混浊河水（20）静置 1 小时，然后用吸液管于水面下 5 厘米处吸取少量试样，问可能存于试样中的最大微粒直径是多少？（已知泥沙的密度是 25

9、00 千克米 3，并设c1.0） 。二十二、铅颗粒的密度为 7800 千克米 3，石英颗粒的密度为2600 千克米 3，若此两种颗粒以相同的速度在水中沉降，问在层流沉降和湍流沉降两种状态下，它们的直径比例（即等降系数）各为多少？二十三、在如图所示离心机试管中，d p2m 的球形颗粒作服从 Stokes 定律的沉降。已知：离心机转速3000Rad/min，液面至中心轴 r15cm，试管底部至中心轴距离 r212.5cm ，颗粒密r2 r1 u w 度 p3000kg/m 3，悬浮液密度 1000 kg/m3，悬浮液粘度0.01P（泊） ，试求颗粒由液面沉降至试管底部的时间 t。二十四、若将上题中

10、试管直立，使颗粒作重力沉降（设沉降仍服从 Stokes 定律，d p、 p、 等均不改变） ，问此时颗粒由沉降至试管底部的时间为多少？并将结果与上题结果进行比较（离析因素） 。二十五、根据测定某粉状物料（设为球形）的单颗粒质量为42.410-12 千克，密度 p3000 千克/米 3，若该粉状颗粒在 20的垂直空气管道中自由沉降，试求其悬浮速度。二十六、若已知原始粉尘和排放粉尘的粒度组成以及收尘设备的总收尘效率 T。试证明下式成立： (1)Re10%Txixi式中：收尘设备对 x 粒级粉尘的分级收尘效率（） ；x原始粉尘中 x 粒级粉尘的重量百分含量（） ；Ri排放粉尘中 x 粒级粉尘的重量百

11、分含量（） 。ex二十七、含尘浓度为 15 克/米 3 的气体，以 150 米 3/分的流量通过一除尘器进行净化，每小时收集粉尘 108 千克。原气体中及收下的粉尘经测定得到如下数据：粒径范围（m） 05 510 1020 2040 4060 60原气体中粉尘重量百分数（）7 15 30 25 20 3收下粉尘的重量百分数（）3.75 12.5 30 27.5 22.5 3.75试计算：该收尘器的总收尘效率 T；各粒级部分（分级）收尘效率 ；x净化后气体中粉尘的颗粒组成。二十八、含尘气体所含粉尘的粒径分布及旋风收尘器对各粒级的分级收尘效率如下表所示：粒径范围（ m）05 510 1020 20

12、40 4080 80160重量百分数（）10 15 35 20 10 10（）x20 40 80 90 95 100试计算：该旋风收尘器的总收尘效率 T；设气体流量为 1200 米 3/分，含尘浓度为 18 克/ 米 3，其每昼夜收集粉尘的质量和净化后气体的含尘浓度；收下粉尘和净化气体残留粉尘的颗粒组成。二十九、利用两台收尘器串联组成二级收尘系统净化气体。已知第一台收尘器的总收尘效率为 1，第二台为 2，试绘制系统流程图并证明系统的综合收尘效率 s 1+2 12。三十、在室温为 30（当地大气压为 750mmHg）的某车间内测定作业区的粉尘浓度，采样流量 15L/min，采样时间 60min。

13、采样前后集尘管的重量分别为 20.7495g 和 20.7555g。试计算作业区的粉尘浓度（mg/Bm 3） 。三十一、有一烟气沉降室，其长宽 高为 1164m，沿沉降室高度的中间加一层隔板，故尘粒在沉降室内的最大降落高度为 2m。已知烟气流量为 12500Bm3/hr，烟气温度为 150，相应烟气密度为1.29kg/ m3，粘度为 0.0225cP 烟尘粒子密度为 1600kg/ m3，试核算：该沉降室能否收下 35m以上的尘粒？若抽掉中间隔板，还能否收下以上的尘粒？有无中间隔板两种情形下，该沉降室所能收下的最小尘粒的粒径（m） 。有无中间隔板两种情形下，该沉降室 35m尘粒的分离效率。 4

14、三十二、有一长 4m，宽 2m，高 2m 的降尘室，内用隔板均匀分成 25 层，用以除去烟气中的细小烟尘，已知：烟尘密度为 3000 kg/，烟气进入降尘室时的密度为 0.5 kg/ m3，粘度为 0.035cP。若欲利用此设备除去烟气中 10m以上的烟尘颗粒，问应每小时送入多少 m3 的烟气？三十三、已知某旋风收尘器筒体半径为 R2（m ） ，排气管半径为R1（ m） ，尘粒在筒内的径向沉降速度为 uor（m/sec） （设沉降符合stokes 定律）气旋流平均圆周速度为 uf（m/sec ） ，试证明该旋风收尘器所能分离的最小粒径满足下式： (m)21),min(3fppfuRdn式中：n

15、气旋流在筒内旋转的圈数；p粉尘密度（kg/ m3）f气体粘度（ Pasec） 。三十四、有一台旋风收尘器，直径为 600mm，通过总风量为Q（m 3/hr） ，为提高收尘效果，拟改用四只直径为 300mm 的同型号旋风收尘器并联来代替它（总风量及含尘气体有关参数均未改变） ，试分析替换前后收尘器本身的阻力损失和分离极限的变化情况。 （设同型号旋风分离器的分离极限 dk 和阻力 p计算式中有关系数与无因次数均不改变）三十五、一台旋风分离器原来的临界分离粒径 dk8m，本身的阻力损失 p1000Pa ，若其它条件均不变，只将操作风量减少25，试求改变风量后的 dk 和 p。又测得该旋风收尘器对 20m尘粒的分级效率为 85，若将操作风量提高 20而其它条件均不改变，则改变风量后的该粒径分级收尘效率为多少？三十六、一磨机要求操作通风量为 7200 m3/hr（已包括漏风在内） ，排出气体含尘浓度为 100g/Bm3，气温为 100（管道温降忽略不计） 。通过旋风收尘器后要求对 10m以上颗粒的部分收尘效率10不低于 60，拟采用 CLT/A 型旋风收尘器作为袋收尘器的预收尘。试确定收尘器的直径与个数，并计算其临界粒径与阻力，校核10。已知：粉尘颗粒的真密度 p3000 千