超细粉体制备技术

俞建峰，江南大学机械工程学院教授，博导；主要研究方向：超细微纳米化技术，智能化机电检测技术和微流控检测技术。2011年入选无锡检验检疫局金字塔领军人才；2007年与2011年两次入选江苏检验检疫局学科带头人培养对象；先后获得江苏省科技进步三等奖2项（均排名第三）；国家质检总局“科技兴检”二等奖1项（排名第三）；江苏出入境检验检疫局“科技兴检”三等奖1项。在植物蛋白细胞破壁及分离提纯系统；用于淀粉分离的干法粉碎分级系统；基于搅拌介质磨的超细微纳化湿法球磨机；基于光机电一体化技术的安全锁性能在线自动检测系统等方向取得多项成果。

我国粉体工业总产值在工业部门中的比重已跃居第一位，达到万亿元的规模，目前，促进粉体工业的深加工，提高产品附加值已成为社会和企业的共识。超微粉碎技术作为一种高新技术在粉体加工中将有广阔的应用前景。

《超细粉体制备技术》主要分为七大部分，第一部分介绍超细技术在粉体加工领域的应用以及未来发展趋势；第二部分力求全面精炼地介绍国内外具有代表性的超细粉碎理论和技术；第三部分介绍粉体的表征与测试技术，第四部分将主要超细设备和技术指标以图表等形式展现，第五部分展示超细粉体分级的关键设备，第六部分将从现代仿真设计方法的仿真理论与软件操作方面着手介绍，第七部分介绍设备及生产线应用的主要案例。通过本书可以完整全面的了解超细粉碎的理论，超细粉体测试及表征方法，超细粉碎与分级的设备工作原理与设备结构，可以应用现代仿真技术进行设备设计的优化。

《超细粉体制备技术》可供从事粉体加工领域科学研究，技术开发，生产应用的高校师生和企业技术开发与管理人员参考。

第一篇 超细粉体基本理论

第一章 总论  2

第一节 超细粉体材料特点及应用  2

一、 超细粉体的定义与特性  2

二、 超细粉体的应用  2

第二节 超细粉体材料制备与分级  6

一、 超细粉体制备与分级方法概述  6

二、 超细粉碎技术与装备  6

三、 精细分级技术与装备  11

四、 超细粉体的评价标准  12

第三节 超细粉体物理制备技术发展趋势  13

一、 技术装备的网络化和智能化  13

二、 制备技术工艺的优化  14

第二章 超细粉碎的理论基础  16

第一节 超细粉体破碎机制  16

一、 超细粉碎的理论基础  16

二、 超细粉体的特征  19

三、 物料粉碎方式  23

四、 物料粉碎模型  24

五、 物料粉碎理论  25

第二节 气流冲击粉碎理论  34

一、 喷嘴高速气流的形成  34

二、 颗粒的加速规律  36

三、 冲击粉碎理论  38

第三节 剪切粉碎理论  43

一、 剪切粉碎模型  43

二、 剪切粉碎理论  44

第四节 研磨粉碎理论  54

一、 研磨粉碎模型 ? 54

二、 理论的应用  57

第五节 精细分级理论  60

一、 粉体分级概述  60

二、 主要分级理论  61

三、 评价参数  71

第二篇 粉体粉碎设备

第三章 气流粉碎机  79

第一节 引言? 79

一、 研究背景  79

二、 研究意义  79

第二节 粉碎机制  80

一、 粉碎原理  80

二、 性能特点  81

第三节 气流粉碎机的结构与分类  82

一、 靶式气流磨  82

二、 流化床式气流粉碎机  83

三、 扁平式气流粉碎机  84

四、 循环管式气流粉碎机  85

五、 对喷式气流粉碎机  86

第四节 影响因素  86

一、 操作参数对气流粉碎的影响  87

二、 操作参数对气流粉碎的影响  88

第五节 气流粉碎设备设计  92

一、 超音速气流粉碎机总体设计  92

二、 进气与进料系统设计  93

三、 粉碎系统设计  94

四、 辅助部件的选择与设计  100

第六节 气流粉碎机的应用  102

第四章 湿法砂磨机  103

第一节 引言  103

第二节 结构与分类  103

第三节 影响因素  104

第四节 设备设计  105

一、 主轴设计  106

二、 轴承选择  107

三、 密封结构设计  108

四、 冷却系统设计  109

五、 润滑系统设计  110

第五节 仿真分析  110

一、 模型建立  111

二、 网格无关性分析  113

三、 应力强度与应力数  115

四、 模拟结果分析  116

第六节 气流粉碎机的应用  125

一、 实验材料与方法  125

二、 实验结果与分析  127

三、 荷叶粉形貌变化及结构变化  131

第五章 湿法超细剪切设备  134

第一节 引言  134

第二节 粉碎机制  135

一、 剪切粉碎机制  135

二、 超细剪切原理  139

三、 超细剪切粉碎特点  139

第三节 湿法超细剪切设备的结构与分类  140

一、 胶体磨  140

二、 高剪切均质机  141

三、 高速切割粉碎机  142

第四节 影响因素  143

一、 操作参数的影响  143

二、 结构参数的影响  144

第五节 仿真分析  145

一、 理论分析  146

二、 模拟结果分析  147

第六节 湿法超细剪切设备的应用  153

第三篇 粉体分级设备

第六章 气流分级机  155

第一节 引言  155

一、 研究背景及意义  155

二、 气流分级机的研究现状  157

第二节 分级机制  160

一、 基本分级原理  160

二、 气流分级机的无量纲方程  161

三、 气流分级机制  163

第三节 气流分级机的结构设计  166

一、 分级腔设计  167

二、 气流分级机几何模型及网格划分  168

三、 叶片结构优化设计  171

四、 进风口位置优化设计  180

第四节 仿真分析  189

一、 物理模型及网格划分  190

二、 影响气流分级机分级性能的操作参数  190

三、 不同操作参数对气流分级机性能的影响  191

四、 响应面优化分析  193

第五节 气流分级机的应用  196

第七章 静电场湿法分级装置  197

第一节 引言  197

第二节 分级机制  199

一、 液体中固体颗粒表面荷电机制  199

二、 静电场湿法分级原理  204

第三节 静电场湿法分级装置的结构设计  206

一、 总体设计  206

二、 分级实验装置设计  208

三、 系统动力部件  211

四、 控制系统设计  212

第四节 仿真分析  215

一、 模型建立  215

二、 求解设置  219

三、 模拟结果及分析  222

第五节 静电场湿法分级装置的应用  229

一、 实验物料与设备  229

二、 实验方法  230

三、 实验结果与分析  231

第八章 微旋流分离装置  239

第一节 引言  239

一、 概述  239

二、 旋流器优点  240

三、 旋流器的功能  241

四、 旋流器的分类  241

五、 旋流器的研究方向  241

六、 旋流器的发展趋势  242

第二节 分离机制  243

一、 旋流分离装置工作原理  243

二、 旋流装置的分离理论研究  243

三、 旋流装置的流场理论  246

四、 旋流装置内颗粒受力分析  250

第三节 微旋流分级装置的结构设计 ? 252

一、 旋流器主直径的确定  253

二、 料口尺寸确定  253

三、 筒体结构尺寸确定  255

四、 影响旋流装置工作性能因素  255

第四节 仿真分析  258

一、 控制方程与计算模型  258

二、 几何模型与网格划分  260

三、 微旋流管内部流场分析  262

四、 操作参数对流场及分离效率的影响  267

第五节 微旋流分级装置的应用  275

一、 实验应用  275

二、 工业应用  283

第四篇 粉体气力输送技术

第九章 气力输送技术  292

第一节 引言  292

第二节 气力输送理论  293

一、 颗粒行为  293

二、 两相流流型  294

三、 关键参数  296

第三节 气力输送系统的结构与分类  304

一、 气力输送系统的组成  304

二、 气力输送系统的分类  309

第四节 气力输送系统设计  313

一、 生产率计算  313

二、 混合比  313

三、 输送物料的气流速度  314

四、 输送风量  314

五、 输送管道直径计算  314

六、 压力损失计算  315

第五节 气力输送技术的应用及发展趋势  317

一、 气力输送技术的应用  317

二、 发展趋势  318

第五篇 模拟仿真技术

第十章 粉体设备仿真技术  321

第一节 Fluent模拟计算  321

一、 涡流空气分级机内部流场模拟  321

二、 水力旋流器内部流场模拟  340

三、 湿法搅拌磨设备内部流场模拟  353

第二节 离散单元法 EDEM 模拟  363

一、 离散单元法理论基础  363

二、 离散元仿真流程  364

三、 球磨机颗粒碰撞模拟  365

第三节 湿法搅拌磨设备 Fluent与 EDEM 耦合  372

一、 CFD-DEM 耦合法理论基础  372

二、 CFD-DEM 耦合法仿真流程  373

三、 Fluent与 EDEM 耦合模拟仿真  373

四、 结果后处理与分析  378