Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Powder (вещество) )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о сути. О фильме см. Порошок (пленка) . Для использования в других целях, см Порошок (значения) .
Железный порошок

Порошок представляет собой сухой, основную часть твердого вещества состоит из множества очень мелких частиц , которые могут свободно течь при встряхивании или наклонено. Порошки представляют собой особый подкласс гранулированных материалов , хотя термины порошок и гранулированный материал иногда используются для разделения разных классов материалов. В частности, порошки относятся к тем гранулированным материалам, которые имеют более мелкие размеры зерен и, следовательно, имеют большую тенденцию к образованию комков при течении. Гранулы относятся к более крупным гранулированным материалам, которые не склонны образовывать комки, за исключением влажных.

Типы [ править ]

Многие промышленные товары выпускаются в виде порошка, например, мука , сахар , молотый кофе , сухое молоко , тонер для копировальных машин , порох , косметические порошки и некоторые фармацевтические препараты . В природе пыль , мелкий песок и снег , вулканический пепел и верхний слой лунного реголита также являются примерами.

Из - за их важности для промышленности, медицины и наук о Земле, порошки были подробно изучены с помощью инженеров - химиков , инженеров - механиков , химиков , физиков , геологов и исследователей в других дисциплинах.

Механические свойства [ править ]

Обычно порошок может быть уплотнен или разрыхлен до гораздо большего диапазона объемных плотностей, чем более крупнозернистый гранулированный материал. При нанесении методом опрыскивания порошок может быть очень легким и пушистым. При вибрации или сжатии он может стать очень плотным и даже потерять способность течь. С другой стороны, насыпная плотность крупного песка не изменяется в значительном диапазоне.

Комкование порошка возникает из-за молекулярной силы Ван-дер-Ваальса, которая заставляет отдельные зерна цепляться друг за друга. Эта сила присутствует не только в порошках, но и в песке и гравии. Однако в таких крупнозернистых материалах вес и инерция отдельных зерен намного больше, чем очень слабые силы Ван-дер-Ваальса, и поэтому крошечное сцепление между зернами не оказывает доминирующего влияния на объемное поведение материала. Только когда зерна очень маленькие и легкие, сила Ван-дер-Ваальса становится преобладающей, заставляя материал слипаться, как порошок. Пересечение между условиями потока и условиями прилипания может быть определено простым экспериментированием. [1]

Многие другие свойства порошка являются общими для всех гранулированных материалов. К ним относятся сегрегация, расслоение, заклинивание и раскрепление, хрупкость , потеря кинетической энергии , сдвиг при трении , уплотнение и дилатансия Рейнольдса .

Порошковый транспорт [ править ]

Порошки переносятся в атмосфере иначе, чем крупнозернистый материал. Во-первых, крошечные частицы обладают небольшой инерцией по сравнению с силой сопротивления газа, который их окружает, и поэтому они стремятся плыть по течению, а не по прямым линиям. По этой причине порошки могут представлять опасность при вдыхании. Более крупные частицы не могут проникать через защитные механизмы организма в носу и носовых пазухах, но ударяются и прилипают к слизистым оболочкам. Затем тело выводит слизь из тела, чтобы удалить частицы. С другой стороны, более мелкие частицы могут попасть в легкие, из которых они не могут быть удалены. Серьезные, а иногда и смертельные заболевания, такие как силикоз, являются результатом работы с определенными порошками без надлежащей защиты органов дыхания.

Кроме того, если частицы порошка достаточно малы, они могут находиться во взвешенном состоянии в атмосфере на очень долгое время. Случайное движение молекул воздуха и турбулентность создают восходящие силы, которые могут противодействовать нисходящей силе тяжести. С другой стороны, крупные гранулы настолько тяжелы, что сразу же падают на землю. Потревоженная, пыль может образовывать огромные пыльные бури, которые пересекают континенты и океаны, прежде чем осесть обратно на поверхность. Это объясняет, почему в окружающей среде относительно мало опасной пыли. Поднявшись наверх, пыль с большой вероятностью будет оставаться в воздухе, пока не встретит воду в виде дождя или водоема. Затем он прилипает и смывается вниз по течению, оседая в виде грязиотложения в тихом озере или море. Когда позже геологические изменения вновь подвергают эти отложения воздействию атмосферы, они, возможно, уже цементируются вместе, чтобы стать аргиллитом , разновидностью породы. Для сравнения: на Луне нет ни ветра, ни воды, поэтому ее реголит содержит пыль, но не аргиллиты.

Силы сцепления между частицами имеют тенденцию сопротивляться их переносу в воздух, и движение ветра по поверхности с меньшей вероятностью будет мешать расположенной ниже частице пыли, чем более крупная песчинка, которая выступает выше в сторону ветра. Механическое перемешивание, такое как движение транспортных средств, копание или проезжающие стада животных, более эффективно, чем устойчивый ветер, при взбалтывании порошка.

Аэродинамические свойства порошков часто используются для их транспортировки в промышленных целях. Пневматическая транспортировка - это транспортировка порошков или зерен по трубе с помощью продувочного газа. Псевдоожиженный слой - это контейнер, заполненный порошком или гранулированным веществом, которое взбивается путем продувки газа вверх через него. Он используется для сжигания в псевдоожиженном слое , при химическом взаимодействии газа с порошком.

Некоторые порошки могут быть более пыльными, чем другие. Тенденция порошка к образованию частиц в воздухе при заданной подводимой энергии называется « запыленностью ». Это важное свойство порошка, имеющее отношение к процессу аэрозолизации порошка. Он также имеет указания на воздействие на человека аэрозольных частиц и связанные с этим риски для здоровья (через кожный контакт или вдыхание) на рабочих местах. В исследовательских лабораториях были разработаны различные методы испытаний на запыленность для прогнозирования поведения порошка во время аэрозолизации. [2] [3] [4] [5] Эти методы (лабораторные установки) позволяют применять широкий диапазон энергозатрат к порошковым материалам, что позволяет моделировать различные сценарии реальной жизни.

Опасность возгорания порошков [ править ]

Основная статья: Взрыв пыли

Многие обычные порошки, производимые в промышленности, горючие; особенно металлы или органические материалы, такие как мука . Поскольку порошки имеют очень большую площадь поверхности, они могут воспламениться со взрывной силой после воспламенения. Такие объекты, как мукомольные комбинаты, могут быть уязвимы для таких взрывов без надлежащих мер по уменьшению образования пыли.

Некоторые металлы становятся особенно опасными в порошкообразной форме, особенно титан .

Сравнение с другими веществами [ править ]

Паста или гель может стать порошком после его полного высыхания, но не считается порошком , когда он мокрый , потому что он не может свободно течь. Такие вещества, как высушенная глина , хотя и являются сухими сыпучими веществами, состоящими из очень мелких частиц, не являются порошками, если они не измельчены, потому что у них слишком большая когезия между зернами, и поэтому они не текут свободно, как порошок. Жидкость течет по- другому , чем порошок, потому что жидкость не может противостоять любому напряжению сдвига и , следовательно , он не может постоянно находиться в наклонный угле , не течет (то есть, он имеет нулевой угол естественного откоса . ) Порошок с другой стороны , является твердым, а не жидкость, потому что она может поддерживатьнапряжения сдвига и, следовательно, могут отображать угол естественного откоса.

См. Также [ править ]

  • Хрупкое вещество
  • Гранулированный материал
  • Разжижение
  • Размером с зернышко
  • Паста (реология)
  • Порошковая смесь

Ссылки [ править ]

  1. ^ Smalley, IJ 1964. Переход потока-стик на порошках. Природа 201, 173–174. DOI: 10.1038 / 201173a0
  2. ^ Дин, Яобо; Штальмеке, Буркхард; Хименес, Арасели Санчес; Tuinman, Ilse L .; Камински, Хайнц; Kuhlbusch, Thomas AJ; Ван Тонгерен, Марти; Ридикер, Майкл (2015). «Испытание на пылеобразование и деагломерацию: межлабораторное сравнение систем для порошков наночастиц» (PDF) . Аэрозольная наука и технология . 49 (12): 1222–1231. Bibcode : 2015AerST..49.1222D . DOI : 10.1080 / 02786826.2015.1114999 . S2CID  53998736 .
  3. ^ Шнайдер, Т .; Дженсен, KA (2007). «Комбинированное испытание порошков мелкозернистых и наноразмерных частиц на пылеобразование с помощью одного барабана и вращающегося барабана с использованием небольшого барабана» . Летопись гигиены труда . 52 (1): 23–34. DOI : 10,1093 / annhyg / mem059 . PMID 18056087 . 
  4. ^ Дин, Яобо; Ридикер, Майкл (2015). «Система для оценки стабильности аэродинамических агломератов наночастиц при аэродинамическом сдвиге» . Журнал аэрозольной науки . 88 : 98–108. Bibcode : 2015JAerS..88 ... 98D . DOI : 10.1016 / j.jaerosci.2015.06.001 .
  5. ^ Morgeneyer, Мартин; Ле Бихан, Оливье; Усташ, Орелиен; Агерре-Шариоль, Оливье (2013). «Экспериментальное исследование аэрозолизации мелких частиц оксида алюминия из массы с помощью вихревого встряхивателя». Порошковая технология . 246 : 583–589. DOI : 10.1016 / j.powtec.2013.05.040 .
  • Дюран Дж., Райзингер А. Пески, порошки и зерна: введение в физику сыпучих материалов. Ноябрь 1999 г., Springer-Verlag New York, Inc., Нью-Йорк, ISBN 0-387-98656-1 . 
  • Родхес, М. (редактор), Принципы порошковой технологии, John Wiley & Sons, 1997 ISBN 0-471-92422-9 
  • Файед, ME, Оттен Л. (редактор), Справочник по порошковой науке и технологии, второе издание, Chapman & Hall, ISBN 0-412-99621-9 
  • Багнольд Р.А., Физика выдувных песков и пустынных дюн, издание First Springer, 1971, ISBN 0-412-10270-6 . 
  • Основы технологии частиц - бесплатная книга

Внешние ссылки [ править ]