本書介紹體工程的基礎(chǔ)理論及其在體操作單元中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括、顆粒物性、粉體物性、粉體靜力學(xué)、粉體動(dòng)力學(xué)、料倉設(shè)計(jì)、氣-固兩相系統(tǒng)、粒體數(shù)值模擬、造粒、粉碎、混合等方面的內(nèi)容。本書可供過程裝備與控制工程的本科生或研究生作為教材使用，亦可作為相關(guān)的工程技術(shù)人員的參考書。
劉志軍，大連理工大學(xué)，全國(guó)過程裝備與控制工程專業(yè)分教指委委員兼秘書長(zhǎng)，教務(wù)處處長(zhǎng)、教授。
寶鋼教育基金會(huì)優(yōu)xiu教師特等獎(jiǎng)，霍英東教育基金會(huì)青年教師獎(jiǎng)、教育部國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃卓越成就獎(jiǎng)。國(guó)家優(yōu)xiu教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；遼寧省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)7項(xiàng)。遼寧省百千萬人才工程千人層次人選、遼寧省高校優(yōu)xiu青年骨干教師。
教育部國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練專家工作組成員兼秘書長(zhǎng)、教育部機(jī)械類過程裝備與控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員兼秘書長(zhǎng)、教育部卓越計(jì)劃專家工作組秘書、中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)教學(xué)研究分會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)化工學(xué)會(huì)化工機(jī)械專業(yè)委員會(huì)委員；遼寧省高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì)委員兼秘書長(zhǎng)、遼寧省機(jī)械類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、遼寧省精品在線開放課建設(shè)與應(yīng)用專家工作組成員。主要研究化工與環(huán)境流體特殊流動(dòng)技術(shù)與裝備、多相流體、超臨界流體、超高壓流體理論與技術(shù)研究工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇；先后主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)、遼寧省自然科學(xué)基金2項(xiàng)，主持完成中石化、中石油、中海油等企業(yè)委托的課題40余項(xiàng)，其中粉體相關(guān)課題約20余項(xiàng)，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)5000余萬元。
1顆粒物性
1.1顆粒的尺寸與尺寸分布1
1.1.1顆粒尺寸1
1.1.2顆粒的尺寸分布3
1.1.3顆粒的平均尺寸6
1.1.4尺寸分布寬度7
1.1.5顆粒密度和多孔率8
1.2顆粒的形狀8
1.2.1Heywood形狀系數(shù)9
1.2.2顆粒的球形度10
1.2.3Stokes形狀系數(shù)11
1.3顆粒的阻力系數(shù)與自由沉降速度13
1.3.1球形顆粒的阻力系數(shù)與自由沉降速度13
1.3.2非球形顆粒的阻力系數(shù)與自由沉降速度15
1.4顆粒間的作用力21
1.4.1分子間的范德華力21
1.4.2顆粒間的范德華力23
1.4.3顆粒間的毛細(xì)力29
1.4.4顆粒間的靜電力30
1.5顆粒的團(tuán)聚性31
1.5.1團(tuán)聚機(jī)理31
1.5.2聚團(tuán)強(qiáng)度32
習(xí)題34
參考文獻(xiàn)34
2粉體物性
2.1粉體的堆積物性35
2.1.1粉體的堆積密度35
2.1.2粉體堆積的填充率和空隙率36
2.1.3顆粒的配位數(shù)38
2.2粉體的可壓縮性40
2.3粉體的安息角41
2.4粉體的摩擦性42
2.4.1庫侖定律42
2.4.2內(nèi)摩擦角43
2.4.3庫侖定律的理論推導(dǎo)45
2.5Molerus粉體分類47
2.5.1Molerus Ⅰ類粉體47
2.5.2Molerus Ⅱ類粉體47
2.5.3Molerus Ⅲ類粉體47
2.6粉體的流動(dòng)性48
2.6.1粉體的開放屈服強(qiáng)度48
2.6.2Jenike流動(dòng)函數(shù)49
2.6.3拱應(yīng)力分析50
習(xí)題50
參考文獻(xiàn)51
3粉體靜力學(xué)
3.1顆粒與連續(xù)介質(zhì)52
3.2粉體的應(yīng)力與應(yīng)變52
3.2.1粉體的應(yīng)力規(guī)定53
3.2.2莫爾應(yīng)力圓54
3.3莫爾-庫侖定律55
3.4壁面最大主應(yīng)力方向56
3.5朗肯應(yīng)力狀態(tài)57
3.6粉體應(yīng)力Janssen近似分析方法59
3.6.1柱體應(yīng)力分析59
3.6.2錐體應(yīng)力分析62
3.6.3Walters轉(zhuǎn)換應(yīng)力64
3.6.4料倉應(yīng)力分析66
3.7粉體應(yīng)力精確分析方法68
3.7.1應(yīng)力平衡方程68
3.7.2柱體應(yīng)力分布的漸近解71
3.7.3錐體應(yīng)力分布的漸近解72
習(xí)題75
參考文獻(xiàn)75
4粉體動(dòng)力學(xué)
4.1粉體流動(dòng)的流型76
4.2質(zhì)量流量公式77
4.2.1經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式77
4.2.2最小能量理論78
4.3質(zhì)量守恒方程78
4.4動(dòng)量守恒方程79
4.5莫爾應(yīng)變率圓80
4.5.1粉體微元體的運(yùn)動(dòng)分析80
4.5.2莫爾應(yīng)變率圓83
4.6粉體流動(dòng)的本構(gòu)關(guān)系85
4.6.1共軸理論85
4.6.2從Jenike剪切儀獲得的應(yīng)力-應(yīng)變率關(guān)系86
4.6.3塑黏性本構(gòu)關(guān)系89
4.6.4塑黏性流體模型90
4.7柱體內(nèi)質(zhì)量流動(dòng)的速度分布91
4.7.1共軸理論的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較91
4.7.2塑黏性模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較92
4.8錐體內(nèi)質(zhì)量流動(dòng)的速度分布93
4.8.1共軸理論的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較93
4.8.2塑黏性模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較96
參考文獻(xiàn)96
5料倉設(shè)計(jì)
5.1料倉內(nèi)的流動(dòng)98
5.1.1料倉內(nèi)粉體的流型98
5.1.2偏析現(xiàn)象98
5.1.3料倉流動(dòng)問題99
5.1.4Jenike的料倉設(shè)計(jì)步驟100
5.2料倉結(jié)構(gòu)108
5.2.1流動(dòng)性質(zhì)對(duì)料倉性能的影響108
5.2.2料斗結(jié)構(gòu)形式109
5.2.3改流體113
參考文獻(xiàn)117
6氣-固兩相系統(tǒng)
6.1氣-固的接觸形式118
6.2Reh氣-固兩相接觸操作圖120
6.2.1固定床顆粒的阻力系數(shù)120
6.2.2懸浮顆粒的阻力系數(shù)123
6.2.3Reh氣-固兩相接觸操作圖126
6.3流化床的應(yīng)用130
6.3.1流態(tài)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀130
6.3.2流化床化學(xué)反應(yīng)器133
6.3.3流化床物理操作133
6.3.421世紀(jì)的流態(tài)化技術(shù)134
6.4流態(tài)化特征與Geldart顆粒分類137
6.4.1流態(tài)化基本特征137
6.4.2最小流態(tài)化速度138
6.4.3最小鼓泡速度139
6.4.4流態(tài)化氣泡特征140
6.4.5Geldart顆粒分類147
6.5流化床化學(xué)反應(yīng)器模擬149
6.5.1流化床反應(yīng)器模型149
5.5.2氣泡與密相的傳質(zhì)系數(shù)150
6.5.3氣泡與密相傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果152
6.5.4氣泡與密相傳質(zhì)的理論分析152
6.5.5氣泡相與密相的傳質(zhì)數(shù)156
6.5.6顆粒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)160
6.5.7化學(xué)反應(yīng)器的Damkoler數(shù)166
6.5.8流化床化學(xué)反應(yīng)器模擬167
習(xí)題173
參考文獻(xiàn)174
7粉粒體數(shù)值模擬
7.1概述175
7.1.1粉粒體模擬的必要性175
7.1.2粉粒體行為的數(shù)值模擬177
7.1.3粉粒體數(shù)值模擬課題179
7.2連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的數(shù)值模擬方法179
7.2.1有限差分法179
7.2.2有限元法182
7.3顆粒單元數(shù)值模擬方法183
7.3.1數(shù)值模擬模型183
7.3.2數(shù)值模擬計(jì)算187
參考文獻(xiàn)190
8造粒
8.1造粒方法與顆粒尺寸191
8.2火焰CVD造粒192
8.2.1火焰CVD造粒技術(shù)192
8.2.2火焰CVD造粒過程模擬196
8.3噴霧造粒205
8.3.1噴霧干燥造粒205
8.3.2噴霧熱解造粒210
8.4機(jī)械化學(xué)法造粒技術(shù)211
參考文獻(xiàn)215
9粉碎
9.1顆粒的強(qiáng)度217
9.1.1顆粒的理想強(qiáng)度217
9.1.2顆粒強(qiáng)度218
9.2粉碎功221
9.3粉碎極限222
9.4研磨過程動(dòng)力學(xué)223
9.4.1操作參數(shù)的影響223
9.4.2粉碎速率常數(shù)223
9.4.3粉碎分布系數(shù)225
9.4.4研磨過程模擬計(jì)算227
參考文獻(xiàn)230
10混合
10.1混合過程機(jī)理231
10.2混合度232
10.3取樣及樣品分析234
10.4混合設(shè)備235
10.5影響混合的因素237
附錄二維兩組分球形顆粒填充數(shù)值模擬計(jì)算程序
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