課程(名稱.編號)簡索

領導藝術.綜合管理        人力資源.企業培訓        職務能力培訓系統班        銷售實戰.市場行銷        職場技能.個人成長        Office白領辦公達人        財經金融.投資理財        語言學習.出國留學        中國大陸證照培訓        資格考試.考証培訓        文化.生活.興趣.保健        生產管理.採購物流        移動開發        前端開發        後端開發        數據庫.服務器        網頁平面設計        雲計算.大數據        網絡營銷推廣        自然學科        工程技術學科

經濟管理學科

醫.藥.農.林學科

法律 學科

計算機工程學科

哲學.歷史學科

文學.藝術學科

教育社會學科

外語 學科

醫藥農林        哲學歷史        文學藝術        工程技術        基礎科學        經管法學

     從人類社會的發端開始，粉體技術就與每個人息息相關，一刻也沒有離開。從原始人製造石器粉碎食物，到工業革命粉體產品批量生產，以及現今粉體的微細化和安全問題等，促使粉體科學步入新階段。本課程不僅教會你粉體力學的基本原理，還帶你步入粉體的宏觀世界和微觀世界。 

課程概述

     粉體力學又稱顆粒學，由於其跨學科、跨技術的交叉性和基礎理論的概括性，因此它既與若干基礎科學相毗鄰，又與工程應用廣泛連聯。20世紀40年代有了顆粒學的第一部專著《Micromeritics》。由於石油化工、能源和礦山技術的發展，顆粒學在20世紀60～70年代得到了迅速的發展，在世界各地出版了各種版本的顆粒學專著。這些顆粒學專著對粉體工程理論與應用的發展起到了很大的推動作用。20世紀80年代以來，隨著微米和超細顆粒材料制備與應用技術的發展，由於微米和超細顆粒的行為與顆粒的行為差異很大，微米和超細顆粒成為顆粒學熱門研究課題。自20世紀90年代以來，納米材料制備與應用技術的發展賦予了顆粒學新的生命，從原子和分子的微觀尺度和納米尺度來研究顆粒的行為，使顆粒學成為一門多學科交叉的尖端學科。

     粉體同人類的生活和生產活動有著極其廣泛的聯繫並具有重要的作用。在自然界中，粉體是常見的一種物質存在形式，如河沙、粉塵等。在日常生活中，粉體是不可缺少的生活用品，如食鹽、米、麵粉、洗衣粉等等。在工業中，粉體有著更重要的位置；如在食品、醫藥、電子、冶金、礦山、能源等工業中，粉體不僅是重要的原料，也是重要的產品。特別是化學工業，約60%的產品是粉體；如果加上粉體懸浮在液體的產品，粉體和含粉體的產品可達80%；考慮粉體原料和中間產物，在化學工業中粉體的處理量可達粉體產品的3～4倍。

     由於粉體工程涉及了眾多的工業領域，粉體涉及了廣泛的操作單元，可粗略地概括為粉體的儲存、輸運、混合、分離、制粉、造粒、流態化等操作單元。這些操作單元涉及了工程、力學、物理、化學、材料等學科的基礎理論和技術，所以粉體工程學科是一門多學科交叉的綜合學科。雖然粉體工程學科已有近半個世紀的歷史，但粉體工程學科的基礎理論還很不完善，粉體操作單元的設計仍依賴於經驗或半經驗半理論的結果。

     本課程的宗旨是介紹粉體工程的基礎理論及其在粉體操作單元中的應用。第1講為顆粒物性，著重介紹顆粒的尺寸、顆粒的球形度及其測量方法、顆粒間的作用力及顆粒的團聚性、顆粒的阻力係數與沉降速度。第2講為粉體物性，著重介紹粉體應力分析方法和Rankin應力狀態。第3講為粉體靜力學，著重介紹粉體粒度分佈的數學描述、粒度測量方法及其選擇、粉體填充與堆積特性、附著力等力學特徵。第4講為粉體動力學，著重介紹粉體流動流型及共軸理論和塑粘性流體模型。第5講為專題，以開闊思路為目的，介紹測試技術及裝置, 料倉結構設計, 粉體的數值模擬。


授課目標

掌握粉體及其力學特性的基礎知識，並能對粉體的各種特性參數進行描述和表徵，並要擁有解決粉體過程裝備技術問題的技能。對所處的問題具有設計、操作、執行、分析和解釋數據的能力，有效地運用各種資源進行實驗、設計與操作。具有在工程問題中初步掌握並使用各種技術和知識。



課程大綱


一、課程的性質和任務

本課程是化工裝備與控制工程專業的專業基礎課，通過課程學習，使學生熟悉和掌握粉體的基本性質及其靜力學和動力學特性，是後續課程《粉體工程》的基礎，也為以後從事粉體工程工作奠定堅實的理論基礎。流程型工業中，粉粒體物料的加工和處理佔據1/3強的比重。因此，粉粒體物料的各種流動、傳熱和傳質問題的基礎研究、工藝和裝置的設計，對工業生產是至關重要的，學習和掌握這些知識，是培養相關專業本科生不可或缺的培養環節。


二、課程內容、基本要求


第一單元 緒論

要求：１ 瞭解粉體力學學科背景，２瞭解粉體工程工業背景，３明確粉體力學及粉體工程的研究內容，４ 粉體概念的領悟，５ 理解基本原理。
重點：１粉體的概念；２粉體不同顆粒組成的粉體的特點。
難點：粉體的抽像化概念與日常生活中人們所認知的粉體的根本區別。

第01講 1.1 課程簡介 → 00:03:34
第02講 1.2 研究內容及工業背景 → 00:28:34
第03講 1.3 課程內容 → 00:39:08
第04講 1.4 基本概念 → 00:44:13
第05講 1.5 基本原理與講授內容 → 00:13:52


第二單元 填充

要求：１粉體的密度的概念及其影響因素的理解和分析，２安息角的概念及其影響因素的理解和分析，３粉體的可壓縮性及其影響因素的理解和分析。
重點：１ 粉體密度的概念和影響因素；２ 粉體安息角的概念、其測量方式，及其影響因素；３ 粉體的壓縮性概念的理解。
難點：一些操作參數對粉體密度和安息角的影響、多元組分粉體的物性參數。

第06講 2.1.1-密度（影響因素） → 00:39:19
第07講 2.1 2-密度（多元顆粒） → 00:35:02
第08講 2.1 3-密度（粘性散料） → 00:06:32
第09講 2.1 4-密度（配位數） → 00:28:57
第10講 2.2 安息角 → 00:35:23
第11講 2.3 粉體的可壓縮性 → 00:03:19
第12講 2.4 小結 → 00:03:05


第三單元 基礎靜力學

要求：１ 粉體的連續性假設的掌握和理解；２ 粉體應力和應變的分析方法；３ 粉體應力的表達方式，４ 莫爾應力圓的意義及其在粉體分析中的應用，５ 平衡方程的理解和應用；６ 庫侖粉體受力特點的解釋和理解；７ 理解內摩擦角，明確測定方法及其內涵；８ 理解壁面摩擦角及其測量方法；９ 掌握Molerus 粉體分類方法及其特點；十 理解莫爾-庫侖定律的內涵及意義；⑪ 確定壁面最大主應力方向；⑫ 明確朗肯應力狀態的定義及意義；⑬ 明確粉體壓力計算方法及意義；⑭ 掌握料倉中應力模型建立及分佈特點；⑮ 瞭解粉體應力精確分析方法。
重點：莫爾應力圓、粉體的摩擦特性、Molerus 粉體分類、粉體的流動特性、莫爾-庫侖定律、朗肯應力狀態、料倉中應力分佈特點。
難點：莫爾應力圓、粉體的摩擦特性、粉體的流動特性。

第13講 3.1 顆粒或連續介質 → 00:11:14
第14講 3.2 應力和應變 → 00:07:35
第15講 3.3 1-散料中的應力（基本概念） → 00:21:59
第16講 3.3 2-散料中的應力（摩爾應力圓1） → 00:29:42
第17講 3.3 3-散料中的應力（摩爾應力圓2） → 00:26:24
第18講 3.3 4-散料中的應力（平衡方程） → 00:07:23
第19講 3.4 庫倫粉體 → 00:18:39
第20講 3.5 內摩察角測定 → 00:16:07
第21講 3.6 壁面摩擦角 → 00:22:48
第22講 3.7 Molerus粉體分類 → 00:16:40
第23講 3.8 摩爾-庫倫定律 → 00:10:33
第24講 3.9 壁面最大主應力方向 → 00:06:40
第25講 3.10 郎肯應力狀態 → 00:11:35
第26講 3.11 1-粉體壓力計算（詹森公式） → 00:24:58
第27講 3.11 2-粉體壓力計算（筒體應力分析） → 00:23:24
第28講 3.11 3-粉體壓力計算（錐體應力分析） → 00:11:18
第29講 3.11 4-粉體壓力計算（walters轉換應力） → 00:10:07
第30講 3.11 5-粉體壓力計算（料倉應力分析） → 00:06:55
第31講 3.12 1-粉體應力的精確分析方法（直角坐標系） → 00:10:01
第32講 3.12 2-粉體應力的精確分析方法（柱坐標系） → 00:12:51
第33講 3.12 3-粉體應力的精確分析方法（球坐標系） → 00:07:54
第34講 3.12 4-粉體應力的精確分析方法（柱體應力漸近解） → 00:17:35
第35講 3.12 5-粉體應力的精確分析方法（錐體應力漸進解） → 00:13:20


第四單元 粉體特性測量

要求：１ 理解粉體的各向異性及各種因素對各向異性的影響；２ 掌握剪切變形的表示方式及各種形式；３ 掌握粉體剪切流動瞬間顆粒的形態和受力狀況；４ 結合粉體的特點，瞭解剪切速率的測量。
重點：掌握粉體的各向異性、屈服軌跡等參數的測量和表徵方式
難點：粉體的多樣性所導致的各種參數變化以及其量化方法

第36講 4.1 1-粉體的各向異性（概述） → 00:16:04
第37講 4.1 2-粉體的各向異性（變形對應力的影響） → 00:47:17
第38講 4.1 3-粉體的各向異性（堆積密度） → 00:03:40
第39講 4.1 4-粉體的各向異性（抗拉強度） → 00:11:33
第40講 4.2 1-剪切變形（簡單剪切和純剪切） → 00:16:41
第41講 4.2 2-剪切變形（剪切域和剪切帶） → 00:35:09
第42講 4.2 3-剪切變形（剪脹性） → 00:20:30
第43講 4.3 屈服軌跡 → 00:12:49
第44講 4.4 剪切速率 → 00:02:24


第五單元 流動模型

要求：１ 明晰粉體流動的流型及其特點；２ 理解設置改流體的意義，應對粉體流動狀況，能合理設置各種形式的改流體；３ 明晰偏析機理和改善方法。
重點：粉體流動的流型、偏析原理及優化方法、改流體的意義
難點：不同的類型的粉體、不同的粉體形態，其流動形式的差異是粉體設備設計必須考慮的因素，根據粉體設備的處理要求，合理的進行設備結構設計及相應的改流體的設置方式。

第45講 5.1 流動模型 → 00:29:12
第46講 5.2 改流體 → 00:12:54
第47講 5.3 1-偏析（偏析現象） → 00:29:42
第48講 5.3 2-偏析（防止方法） → 00:41:00


第六單元 動力學

要求：１ 掌握膨脹波、自由流動拱、流管、徑向流、漸進角等概念及其相應的影響因素；２瞭解最小能量理論；３ 掌握質量流量的影響因素；４ 瞭解粉體料倉的開孔尺寸。
重點：粉體料倉流動過程中粉體的形態、質量流率的特點及影響因素、粉體料倉的開孔尺寸。
難點：能量耗散原理、開孔尺寸對粉體流動的影響。

第49講 6.1 1-概述（膨脹波） → 00:10:01
第50講 6.1 2-概述（自由流動拱） → 00:07:10
第51講 6.1 3-概述（流管） → 00:04:44
第52講 6.1 4-概述（徑向流） → 00:18:23
第53講 6.1 5-概述（漸進角） → 00:13:37
第54講 6.1 6-概述（討論） → 00:02:20
第55講 6.2 能量耗散原理 → 00:26:02
第56講 6.3.1 質量流率1 → 00:44:21
第57講 6.3.2 質量流率2 → 00:31:42
第58講 6.4 使拱穩定的開孔尺寸 → 00:20:29
第59講 6.5 小節 → 00:02:24


第七單元 數值計算

要求：１ 以開拓思路為目的，學習連續介質力學模型；２ 學習離散顆粒力學模型；３ 瞭解粉體計算軟件。
重點：兩種粉體力學模型的思想。
難點：粉體力學計算軟件的所用模型及其使用。

第60講 7.1 概述 → 00:10:24
第61講 7.2 連續介質力學模型 → 00:15:51
第62講 7.3 離散顆粒力學模型 → 00:12:56
第63講 7.4 PFC軟件介紹 → 00:15:25