me农业物料资料

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1、1 研究的意义农业物料一一一般指：动植物产品、加工成品、半成品、以及与农业作业有 关的土壤、肥料、农药等。（即：产品和作业对象）意义：有利于正确的设计工艺与设备；质量的评估。2农业物料的基本物理参数1形状指数:是把物体的实际形状与基准形状，如球体和圆等，进行比较的一个 物理量。2圆度：是表示物体角棱的锐度。圆度表示物体在投影面内的实际形状与理想圆 的差异程度。3球度：表示物体的实际形状与球体之间的差异程度。4. 粒度分布：以粒子群的质量或粒子数的百分率计算的粒径频率分布曲线或积累 分布曲线表示的。5. 孔隙率：松散物料孔隙所占体积和整个物料所占体积之比。6. 孔隙比:孔隙体积与物料固体物质体积

2、之比。7. 农业物料含水率的2种表示方法：湿基法:是以农业物料质量为基准计算的。干基法:是以农业物料中固体干物质为基准计算的。8. 平衡水分:农业物料的水分是随环境条件变化而变化的，不管是吸湿还是解吸 最终达到平衡时的水分成为平衡水分。9. 水的活性:指物料在平衡水分时的环境相对湿度。10物料形状的表达方法（描述物料的外形的参数）：图形比较法、用类似的几何体表示、形状指数、形状参数、轴向尺寸、粒径、曲率半径。11. 粒径的表达:a.单一粒径b.粒子群的平均粒径c.测定计算平均粒径的简易方法：A粗颗粒的平均粒径（可以一粒一粒的分拣）,6MM为总质量，p为密度d =s snss 3nn为颗粒个数，

3、一般 200sA粉状物的平均粒径（可以用筛分法）1d = s X 调和平均粒径：（取为50100g试样） ，=1 did = Z （x - d ）算术平均粒径：s 一 !12.密度：物体没单位体积内所具有的质量称为密度。 密度的应用:干草的干燥和贮存、青贮仓的设计、青饲料的机器压缩、颗粒饲料 和草饼的稳定性、分离和分级、气流和水力输送等都用到密度这一原始数据。A. 分类：（一）真实密度（二）容积密度（三）粒子密度B. 测定方法：#液浸法（悬浮法、比重天平法、比重瓶法）缺点:应保证液体不渗透进物料内部，并使液体能达到物料表面的所有 凹坑和缝隙。#气流置换法（压力比较法、定容积压缩法、定容积膨胀法

4、、不定容积法）优点：测定时不损伤物料，并适合于疏松多孔物料的测定#比重梯度管法13. 临界速度:悬浮速度和沉降速度统称为临界速度。临界速度在流体输送和物料 分离方面作为流体动力学特性加以利用。沉降速度:物料从静止的流体中自由下落，最终达到匀速向下运动，把这一速度 称为该物料的沉降速度。悬浮速度:如果流体以物料沉降速度向上运动，则物料颗粒会在某一水平上呈悬 浮状态，把此流体的悬浮速度称为物料的悬浮速度。*计算法确定物料的临界速度1. 球形物料的临界速度直径为d、密度为P的球形物料:质量为 m投影面积为当 1000 Re 200000 时：C=0.44 临界速度:当Re1时：C=24/Re,临界速

5、度为当1 Re 50时:C与C球相差较大，工程中将不规则物料简化为当量球体，用当量球体的临界速度加以修正后求得。当量直径物料形状对临界速度影响很大。C不规则c球，当物料达到临界速度时, 由于不规则形状物料和当量球体所受重力和浮力相等，珥二骂+鸟所以二者所受阻力也相等，即所以不规则形状物料的阻力尸“为当量球体約阻力F”为摄后得14. 空气动力学特性：把物料放入垂直向上的气流中，物料所表现出来的不同运 动状态称为空气动力学特性。16. 阻力系数与雷诺数的关系：aa, k为系数 C =阻力系数Rk I R为雷诺数eed-物体的特征尺寸V-流体和物体的相对速度 P-流体密度卩-流体的粘度（动粘滞系 数

6、）1. 阻力系数与Re的关系可分为以下四个区域讨论。1.当Re1时：阻力主要是流体的粘性摩擦力，此时a=24, k=1 班阻力Fr为：丽=3押d式中：d物体的特征尺寸；n流体的粘度；v流体相对物体的 相对流速。2.当1 Re 1000时：附面层与球面脱离，存在形面阻力。阻力既有流体的粘性摩擦力，又 有形面阻力，此时a=10, k=0.5 Jr J阻力Fr为：用寻趾3.当lOOOv Re 200000时：阻力系数C下降，降至原数值的1/4-1/5。17. 推导球体和非球体物料在流体中的临界速度（即重力一浮力=阻力时的相对 速度V0）并计算临界速度。W = v (p - p)g = P = 1 C

7、A p V 2 球状物体： 重力一浮力： s s s20 时 v (P - P) g-2 s sI CA P球体的体积和投影面积分别为n ds/6和n dz/4, 般情况下，C0.44J d （p - p） g V = 1.1551则 0C P 非球状物体 实验证明：当R 50, 般不规则形状的物体的阻力系数eC与球体的阻力系数C相差很小（见P14图1-12）。当达到临界速度时，不规则物体和当量球体所受的重力和浮力相等，故二 者的阻力也相等。工程中，先求当量球体（质量和密度相同的球体）的临界速度，然后加以 修正一一求不规则物体的临界速度。即：11P=C A p V 2 =C A p V 2s2

8、 s s0 s2 9 909 (当量球体)CAV 2V2=9V 2=-090 sC A 0 9 C As ss CA99V小麦瓯团的应力松弛曲线从应力松弛试 验中得到的最重要的 粘弹参数之一是应 力松弛时间。松弛时 间是麦克斯韦体中应 力衰减到初始应力的 1 / e所需要的时 间。B 蠕变: 物料突然受到一个给定应力值并保持不变，应变随时间变化的函数关系。蠕变试验是将静载荷（应力） 突然地 施加到物体上并保持常值 ，测定变形 （应变） 和 时间的函数关系。试验时所施加的力不能超出物料的弹性极限点 ，否则会引 起大的应变，它将不再呈现出线性粘弹性。物料蠕变和卸载时复原的完整曲线如 图所示 。22

9、散粒体：是由许多松散、分离、形状尺寸差不多的颗粒所组成的群体。23. 摩擦特性:滑动摩擦角一表示散粒物料与接触固体相对滑动时，散粒物料与接触面间 的摩擦特性,其正切值为滑动摩擦系数。*测定方法：一种是物料相对于给定摩擦表面移动；另一种是给定摩擦表面相对于物 料移动。滚动稳定角反映单粒柱状，球形或类似球形物料与所接触表面的滚动摩 擦特性。它是物料输送机械、清选 机械等重要设计参数之一。*测定方法：滚动稳定角斜面仪测定。休止角一指散粒物料从一定高度自然连续的下落导平面上时，所堆积成的 圆锥体母线与底平面的夹角。*测定方法：A注入法b排出法C,倾斜法内摩擦角一一反映散粒物料间摩擦特性和抗剪强度的参数

10、，它是确定贮料仓仓壁压力以及设计重力流动的料仓和料斗的重要设计参数。*测定方法：为了测定散粒物料的内摩擦角，必须首先通过试验确定这种物料的莫尔 包络线。目前，农业散粒物料的莫尔包络线可采用两种测定方法。1.三轴压缩试验2.直 接剪切试验23.无侧限屈服应力：表示在该压实条件下，侧向应力为零时的主应力。休止角与内摩擦角的区别与联系：(1) 休止角和内摩擦角 都反映了散粒物料的内摩擦特性；(2) 休止角和内摩擦角两者概念不同。内摩擦角反映散粒物料层间的摩 擦特性，休止角则表示单粒物料在物料 堆上的滚落能力，是内摩擦特性的 外观表现；(3) 数值不同。对质量和含水率近似的同类物料，休止角始终大于内摩

11、 擦角，且都大于滑动摩擦角。对于缺乏粘聚力的散粒物料如砂子等，其休止 角等于内摩擦角。24. 粘附和粘聚：粘附是两种材料的粘合，粘聚是材料颗粒问的自身粘合，具有 粘聚性的散粒物料往往具有粘附性。产生粘附的主要原因：是粒子间的粘聚力和粒子与壁面间的作用力，包括分子间的引力、 附着水分的毛细管力以及静电引力等。测定粘附力和粘聚力的方法：(1)法向脱附法喷射气流法(3)离心力法粘结性法(5) 发尘性法(6)断裂法25结拱：物料有足够强度支持自重而固结在一起，使流动中断。防止结烘的办法有以下几种：(1) 加大排料口尺寸；(2) 减小料斗锥顶角；(3) 尽量使料斗光滑，减小摩擦力，(4) 将料斗作成非对

12、称形或在料斗内加纵向隔板，以形成左右非对称性，可有效地破 坏物料受力后形成的稳定静止层；(5) 在排料口上方加锥体结构，以减小排料口承受的物料压力；( 6)在料斗中悬吊链条或安装振动器。将屈服轨迹各终点连接起来， 可得到一条稳定线。它表示在 不同预压实状态下，散粒物料 的流动条件。如果物料的某一 受力情况在稳定流动线以下， 则它不会产生剪切流动；反之, 则会发生剪切流动。用FF表示，即吩箸26. 流动函数:流动函数FF仅和物料的特性有关，如物料 的内摩擦角、粘聚力、含水率以及压实程度等，它 反映了散粒物料的流动能力。FF值愈大，流动性 愈好。27. 离析：粒径差值大且重度不同的散粒混合物 料，

13、在给料、排料或振动时，粗粒和细粒以及密度 大和密度小的会产生分离。这种现象称为离析，又 称偏析。根据离析的机理，离析可分为附着离析、填充离析和滚落离析三种形态影响离析的因素：主要是由物料的特性决定的,如粒度分布、颗粒形状、密 度、表面特征、光滑性、体积质量、流动性、休止角、粘聚力、密度分布等。间 接影响离析程度的有料斗直径、排料口直径、料斗边壁倾斜度、装料高度、壁面 摩擦因数、料斗形状、装料位置、装料方法、卸料点和卸料方法等。降低离析程度的办法有:尽量使颗粒均匀,采用整体流动，尽可能避免形成料堆， 采用多点下料和阻尼下料等办法。28. 农业物料光学特性（一）反射特性：IR = x 100 %光

14、反射率 1 oI和I分别表示射向物料总辐射强度和反射回的uOR辐射强度（即单位面积上的光通量，W/m2）。探 不同物料或同物料的不同发育阶段其R不相同。（P27.图1-31）探 为了消除物料外形、光源的强弱所产生的误差，通常采用两种波长的光测其 反射率差R 或反射率比 R/R 作为判断标准。12（二）光透射特性透射率：T=I /I X100%TO1一A log（） 实际应用中，常采用吸光度T ，能够同时反映物料的外表特征和内部密度等。（三）延迟发光特性 物料经过照射，使叶绿素分子离子化，产生自由电子，使最低能级的叶绿素放出延迟光，然后逐渐衰减（P27.图1-32）。29.浅仓和深仓的定义有以下

15、几种定义方法：1以料仓当量直径定义：若物料深度为h，料仓的当量直径为De，则 当h De时为深仓。料仓当量直径为液力半径的4倍。料仓 液力半径为料仓横截面积和料仓周长之比。2以休止角定义：从仓壁和底板的交点画一条与底平面夹角等于物料休止 角的直线。当这直线和对面仓壁交点位于物料上表面的下方则为深仓，反之则为 浅仓。3以物料静滑动摩擦系数的压力比定义：若物料深度为h,圆仓直径为D， 则满足下式时为深仓oi =Yy浅仓内压力分布浅仓内压力分布直线分布1.距物料上表y处的物料压力在浅仓内物料的内摩擦力主要作用。 当K=o3/01时，在一定范围内时，式中 01压力；Y物料的重度；y测点距上表面的距离。

16、sm452侧压力当散粒体物料粘聚力c=0时，莫尔圆包络线通过原点:f Ko式中距离物料上表面y处的侧压力; Y物料的重度；9i物料的内摩擦角。3.侧压力的合力F作用在距物料表面2/3壁高处:深仓内压力分布 一一指数分布距物料上表y处的取出微小物料层，受力如图。f Ko+d图深仓内dy段物料层受力图若物料横截面积为A,周长为C,液力半径为Rh,则受力平衡方程可得物料对仓底的总压力：P=G-F30散粒物料在料仓和料斗内的重力流动形式:散粒物料在料仓和料斗内的流动情况不但受物料本身的物理特性，如粒 度、密度、擦特性，粘聚性的影响，而且和料斗的尺寸、锥顶角等有关。# 物料流动过程两种形式，即整体流和漏斗流。