本書介紹體工程的基礎理論及其在體操作單元中的應用。主要內容包括、顆粒物性、粉體物性、粉體靜力學、粉體動力學、料倉設計、氣-固兩相系統、粒體數值模擬、造粒、粉碎、混合等方面的內容。本書可供過程裝備與控制工程的本科生或研究生作為教材使用，亦可作為相關的工程技術人員的參考書。
劉志軍，大連理工大學，全國過程裝備與控制工程專業分教指委委員兼秘書長，教務處處長、教授。
寶鋼教育基金會優xiu教師特等獎，霍英東教育基金會青年教師獎、教育部國家大學生創新創業訓練計劃卓越成就獎。國家優xiu教學成果一等獎1項、二等獎2項；遼寧省教學成果一等獎7項。遼寧省百千萬人才工程千人層次人選、遼寧省高校優xiu青年骨干教師。
教育部國家大學生創新創業訓練專家工作組成員兼秘書長、教育部機械類過程裝備與控制工程專業教學指導分委員會委員兼秘書長、教育部卓越計劃專家工作組秘書、中國工程教育認證協會學術委員會委員、中國高等教育學會教學研究分會常務理事、中國機械工程學會高級會員、中國化工學會化工機械專業委員會委員；遼寧省高校創新創業教育指導委員會委員兼秘書長、遼寧省機械類專業教學指導委員會委員、遼寧省精品在線開放課建設與應用專家工作組成員。主要研究化工與環境流體特殊流動技術與裝備、多相流體、超臨界流體、超高壓流體理論與技術研究工作，發表學術論文50余篇；先后主持完成國家自然科學基金3項、遼寧省自然科學基金2項，主持完成中石化、中石油、中海油等企業委托的課題40余項，其中粉體相關課題約20余項，項目經費5000余萬元。
1顆粒物性
1.1顆粒的尺寸與尺寸分布1
1.1.1顆粒尺寸1
1.1.2顆粒的尺寸分布3
1.1.3顆粒的平均尺寸6
1.1.4尺寸分布寬度7
1.1.5顆粒密度和多孔率8
1.2顆粒的形狀8
1.2.1Heywood形狀系數9
1.2.2顆粒的球形度10
1.2.3Stokes形狀系數11
1.3顆粒的阻力系數與自由沉降速度13
1.3.1球形顆粒的阻力系數與自由沉降速度13
1.3.2非球形顆粒的阻力系數與自由沉降速度15
1.4顆粒間的作用力21
1.4.1分子間的范德華力21
1.4.2顆粒間的范德華力23
1.4.3顆粒間的毛細力29
1.4.4顆粒間的靜電力30
1.5顆粒的團聚性31
1.5.1團聚機理31
1.5.2聚團強度32
習題34
參考文獻34
2粉體物性
2.1粉體的堆積物性35
2.1.1粉體的堆積密度35
2.1.2粉體堆積的填充率和空隙率36
2.1.3顆粒的配位數38
2.2粉體的可壓縮性40
2.3粉體的安息角41
2.4粉體的摩擦性42
2.4.1庫侖定律42
2.4.2內摩擦角43
2.4.3庫侖定律的理論推導45
2.5Molerus粉體分類47
2.5.1Molerus Ⅰ類粉體47
2.5.2Molerus Ⅱ類粉體47
2.5.3Molerus Ⅲ類粉體47
2.6粉體的流動性48
2.6.1粉體的開放屈服強度48
2.6.2Jenike流動函數49
2.6.3拱應力分析50
習題50
參考文獻51
3粉體靜力學
3.1顆粒與連續介質52
3.2粉體的應力與應變52
3.2.1粉體的應力規定53
3.2.2莫爾應力圓54
3.3莫爾-庫侖定律55
3.4壁面最大主應力方向56
3.5朗肯應力狀態57
3.6粉體應力Janssen近似分析方法59
3.6.1柱體應力分析59
3.6.2錐體應力分析62
3.6.3Walters轉換應力64
3.6.4料倉應力分析66
3.7粉體應力精確分析方法68
3.7.1應力平衡方程68
3.7.2柱體應力分布的漸近解71
3.7.3錐體應力分布的漸近解72
習題75
參考文獻75
4粉體動力學
4.1粉體流動的流型76
4.2質量流量公式77
4.2.1經驗關聯式77
4.2.2最小能量理論78
4.3質量守恒方程78
4.4動量守恒方程79
4.5莫爾應變率圓80
4.5.1粉體微元體的運動分析80
4.5.2莫爾應變率圓83
4.6粉體流動的本構關系85
4.6.1共軸理論85
4.6.2從Jenike剪切儀獲得的應力-應變率關系86
4.6.3塑黏性本構關系89
4.6.4塑黏性流體模型90
4.7柱體內質量流動的速度分布91
4.7.1共軸理論的預測結果與實驗結果的比較91
4.7.2塑黏性模型的預測結果與實驗結果的比較92
4.8錐體內質量流動的速度分布93
4.8.1共軸理論的預測結果與實驗結果的比較93
4.8.2塑黏性模型的預測結果與實驗結果的比較96
參考文獻96
5料倉設計
5.1料倉內的流動98
5.1.1料倉內粉體的流型98
5.1.2偏析現象98
5.1.3料倉流動問題99
5.1.4Jenike的料倉設計步驟100
5.2料倉結構108
5.2.1流動性質對料倉性能的影響108
5.2.2料斗結構形式109
5.2.3改流體113
參考文獻117
6氣-固兩相系統
6.1氣-固的接觸形式118
6.2Reh氣-固兩相接觸操作圖120
6.2.1固定床顆粒的阻力系數120
6.2.2懸浮顆粒的阻力系數123
6.2.3Reh氣-固兩相接觸操作圖126
6.3流化床的應用130
6.3.1流態化技術發展現狀130
6.3.2流化床化學反應器133
6.3.3流化床物理操作133
6.3.421世紀的流態化技術134
6.4流態化特征與Geldart顆粒分類137
6.4.1流態化基本特征137
6.4.2最小流態化速度138
6.4.3最小鼓泡速度139
6.4.4流態化氣泡特征140
6.4.5Geldart顆粒分類147
6.5流化床化學反應器模擬149
6.5.1流化床反應器模型149
5.5.2氣泡與密相的傳質系數150
6.5.3氣泡與密相傳質系數的實驗結果152
6.5.4氣泡與密相傳質的理論分析152
6.5.5氣泡相與密相的傳質數156
6.5.6顆粒反應動力學160
6.5.7化學反應器的Damkoler數166
6.5.8流化床化學反應器模擬167
習題173
參考文獻174
7粉粒體數值模擬
7.1概述175
7.1.1粉粒體模擬的必要性175
7.1.2粉粒體行為的數值模擬177
7.1.3粉粒體數值模擬課題179
7.2連續介質力學的數值模擬方法179
7.2.1有限差分法179
7.2.2有限元法182
7.3顆粒單元數值模擬方法183
7.3.1數值模擬模型183
7.3.2數值模擬計算187
參考文獻190
8造粒
8.1造粒方法與顆粒尺寸191
8.2火焰CVD造粒192
8.2.1火焰CVD造粒技術192
8.2.2火焰CVD造粒過程模擬196
8.3噴霧造粒205
8.3.1噴霧干燥造粒205
8.3.2噴霧熱解造粒210
8.4機械化學法造粒技術211
參考文獻215
9粉碎
9.1顆粒的強度217
9.1.1顆粒的理想強度217
9.1.2顆粒強度218
9.2粉碎功221
9.3粉碎極限222
9.4研磨過程動力學223
9.4.1操作參數的影響223
9.4.2粉碎速率常數223
9.4.3粉碎分布系數225
9.4.4研磨過程模擬計算227
參考文獻230
10混合
10.1混合過程機理231
10.2混合度232
10.3取樣及樣品分析234
10.4混合設備235
10.5影響混合的因素237
附錄二維兩組分球形顆粒填充數值模擬計算程序
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