微纳粉体加工技术与装备

　　本书以粉体微纳化技术以及相关设备使用为主线，详细介绍了微纳材料的性能与特性、微纳材料的表征与测试技术、微纳化工艺设计以及相关设备的选择，并给出了粉体设备的仿真设计计算案例。 本书适合材料和机械相关领域的技术人员参考。

　　俞建峰，江南大学，机械学院，教授，副院长，俞建峰，男，江南大学机械工程学院教授，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；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。

第1 章绪　论1
1.1 微纳粉体材料的特点及应用 1
1.2 微纳粉体材料的制备与分级 4
1.2.1 超细粉碎技术与装备 4
1.2.2 精细分级技术与装备 8
1.3 粉体微纳化技术与装备的发展趋势 9
1.3.1 粉体微纳化装备的智能化和网络化 9
1.3.2 粉体微纳技术工艺的优化 10
参考文献 11

第2 章粉体微纳化技术理论基础12
2.1 超细微纳米化破碎理论机理分析 12
2.1.1 超细粉碎理论基础 12
2.1.2 超细粉体的特征 15
2.1.3 物料粉碎方式 19
2.1.4 物料粉碎模型 20
2.1.5 物料粉碎理论 20
2.2 气流冲击粉碎理论 29
2.2.1 喷嘴高速气流的形成 29
2.2.2 颗粒的加速规律 31
2.2.3 冲击粉碎理论 33
2.3 剪切粉碎理论 37
2.3.1 剪切粉碎模型 37
2.3.2 剪切粉碎理论 39
2.4 研磨粉碎理论 48
2.4.1 研磨粉碎模型 48
2.4.2 理论的应用 50
2.5 微纳粉体分级理论 54
2.5.1 粉体分级概述 54
2.5.2 主要粉体分级理论 54
2.5.3 评价参数 64
参考文献 70

第3 章微纳粉体表征与测试方法72
3.1 粒度分布及其测试 72
3.1.1 粒度 72
3.1.2 粒度分布 73
3.1.3 平均粒径 74
3.1.4 粒度测试 74
3.2 比表面积测试 87
3.2.1 BET比表面积 88
3.2.2 BJH中孔分析模型 89
3.2.3 V-Sorb X800比表面积及孔径测试仪使用方法 93
3.3 颗粒形貌测试 100
3.3.1 高分辨率电子显微镜 100
3.3.2 扫描电子显微镜(SEM) 101
3.3.3 透射电子显微镜 103
3.3.4 原子力显微镜 104
3.3.5 X射线衍射 105
参考文献 106

第4 章微纳粉体粉碎技术与装备107
4.1 机械冲击磨 108
4.1.1 工作原理及特点 108
4.1.2 主要影响因素 108
4.1.3 典型设备及应用 109
4.2 气流粉碎机 115
4.2.1 工作原理及特点 115
4.2.2 主要影响因素 117
4.2.3 典型气流粉碎设备 122
4.2.4 应用领域 138
4.3 介质磨机 139
4.3.1 球磨机 139
4.3.2 搅拌磨机 145
4.3.3 砂磨机 153
4.3.4 振动磨机 165
4.3.5 行星式球磨机 178
4.4 超细剪切 193
4.4.1 工作原理及特点 194
4.4.2 主要影响因素 203
4.4.3 典型超细剪切设备 207
4.4.4 应用领域 212
4.5 超高压微射流粉碎 212
4.5.1 工作原理 212
4.5.2 设备结构 219
4.5.3 应用领域 220
4.6 胶体磨 221
4.6.1 工作原理及特点 221
4.6.2 关键结构部件 224
4.6.3 典型胶体磨设备 226
4.6.4 应用领域 230
4.7 低温粉碎 230
4.7.1 低温粉碎技术简介 230
4.7.2 工作原理及特点 231
4.7.3 主要影响因素 232
4.7.4 典型设备及应用 233
参考文献 236

第5 章微纳粉体分级技术与装备238
5.1 涡流空气分级机 238
5.1.1 概述 238
5.1.2 工作原理 240
5.1.3 典型设备及应用 240
5.1.4 应用领域 246
5.2 静电场分级装置 246
5.2.1 概述 246
5.2.2 工作原理 246
5.2.3 典型设备及应用 249
5.2.4 影响因素 257
5.2.5 应用领域 258
5.3 旋流分级 258
5.3.1 概述 258
5.3.2 工作原理 262
5.3.3 典型设备 270
5.3.4 影响因素 273
5.3.5 应用领域 276
5.4 振动筛 276
5.4.1 概述 276
5.4.2 工作原理 280
5.4.3 典型设备及应用 283
5.4.4 应用领域 285
参考文献 286

第6 章微纳粉体输送技术288
6.1 气力输送技术简介 288
6.1.1 气力输送系统的特点 288
6.1.2 气力输送技术的应用 289
6.2 气力输送系统分类 289
6.2.1 按输送装置分类 290
6.2.2 按物料流动状态分类 291
6.3 气力输送两相流理论 293
6.3.1 颗粒行为 293
6.3.2 两相流流型 294
6.4 气力输送系统相关参数 296
6.4.1 粉体物料性质 296
6.4.2 料气比 299
6.4.3 输送气量 300
6.4.4 输送能力 300
6.4.5 输送气流速度 300
6.4.6 输送管道的参数 301
6.4.7 输送管道的压损 302
6.5 气力输送系统组成 303
6.5.1 气源 303
6.5.2 供料装置 305
6.5.3 管道 307
6.5.4 料气分离装置 308
6.5.5 除尘器 308
6.6 气力输送发展趋势 309
参考文献 310

第7 章粉体设备仿真设计技术312
7.1 FLUENT模拟计算 312
7.1.1 涡流空气分级机内部流场模拟 312
7.1.2 动态旋流器内部流场数值模拟 325
7.1.3 水力旋流器内部流场模拟 343
7.1.4 湿法搅拌磨设备内部流场模拟 356
7.1.5 搅拌桨的流场分析 366
7.1.6 颗粒水力分级流场分析 375
7.2 离散单元法EDEM 模拟 386
7.2.1 离散元仿真流程 386
7.2.2 球磨机颗粒碰撞模拟 387
7.3 湿法搅拌磨设备Fluent与EDEM 耦合 395
7.3.1 CFD-DEM 耦合法理论基础 395
7.3.2 CFD-DEM 耦合法仿真流程 396
7.3.3 FLUENT与EDEM 耦合模拟仿真 396
7.3.4 结果后处理与分析 403
7.4 EDEM 与ANSYS的耦合 405
7.4.1 CFD-DEM 耦合法理论基础 405
7.4.2 ANSYS与EDEM 耦合模拟仿真 405
7.4.3 结果后处理与分析 412
7.5 静电场分级COMSOL模拟 413
7.5.1 静电场分级仿真概述 413
7.5.2 软件预设操作 416
7.5.3 几何建模 417
7.5.4 材料属性设置 421
7.5.5 物理场条件设置 422
7.5.6 网格划分 427
7.5.7 求解器设置 430
7.5.8 后处理 431
7.5.9 静电场分级仿真总结 438
参考文献 439