粉體工程的基本概念

粉體的定義

  粉體是由無數相對較小的顆粒狀物質構成的集合體，有時具有固體的性質，在某些情況下又具有液體或氣體的性質，有時還表現出一些奇異的特性。粉體的共同特征是：具有許多不連續的面、比表面積較大、由許多小顆粒狀物質所組成，換言之，它們是許許多多小顆粒狀物質的集合體。

  粉體可分為單分散粉體和多分散粉體。如果構成粉體的所有顆粒的大小和形狀均相同，則稱這種粉體為單分散粉體。在自然界中，單分散粉體尤其是超微的單分散粉體極為罕見；目前只有用化學合成方法可以制備出近似的單分散粉體，尚無利用機械方法制備單分散粉體的報導。大多數粉體都是由大小不同、形狀各異的顆粒所組成，這種粉體稱為多分散粉體。

  粉體的尺度

  關于粉體的尺度，有人認為：小于1000μm的顆粒物為粉體，也有人以100μm為界，但迄今為止并未形成共識。按照Allen和Heywood等人的觀點：粉體沒有確切的上限尺寸，但其尺寸相對于周圍的空間而言應足夠的小。粉體是一個由多尺寸顆粒組成的集合體，只要這個集合體具備了粉體所具有的性質，其尺寸界限并不那么重要，所以，盡管沒有確切的上限尺寸，但并不影響人們對其性質的研究。

  粉體的形態

  就粉體的形態而言，一般可以說它既具有固體的性質也具有液體的性質，有時也具有氣體的性質。說它是固體顆粒，這*容易理解，因為無論顆粒多么小，畢竟具有一定的體積和形狀。說它具有液體的性質，需要具備一定的條件：即粉體和某種流體形成一個兩相體系，此時的兩相流具有液體的性質，亦即此兩相流雖具有一定的體積，但其形狀卻取決于容器或管道的形狀，譬如自然界中的泥石流。如果兩相流中的流體是氣體，且其中的粉體體積分數相對較小、顆粒尺寸也比較小，即粉體彌散于氣體介質中，此時粉體就具有氣體的性質：既無確定的體積也無確定的形狀，沙塵暴就是非常典型的一例。因此，有人認為，粉體是有別于氣、液、固物質形態的第四種物質形態。

  粉體的某些奇異特性

  由于粉體形態的特殊性，使之表現出一些與常規認識不同的奇異特性。如糧倉效應、巴西豆效應、加壓膨脹特性、崩塌現象、振動產生規則斑圖現象、小尺寸效應等。

  粉體工程與顆粒學

  粉體工程是從集合體或整體的角度去研究對象，而顆粒學是從個體的角度去研究對象，而這個對象是同一個物質。粉體工程和顆粒學的不同還在于：粉體工程所研究的對象一般是固體顆粒，而顆粒學所研究的對象既有固體顆粒、也有液體顆粒和氣體顆粒，如汽車發動機汽缸內的液滴大小和分布、混凝土中氣孔的大小和分布等等