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    颗粒、颗粒学及其在一些工程领域的应用

    2014-07-02 10:05:29
           颗粒是物质经破碎或分裂加工过程(自然的或人工的)所得到的一组或一批在形状、体积线度等物化特性方面具某种共同特征的粒状物群体。它可以以单体存在,但却以其群体特性为科学与应用技术所关注。颗粒形状可以是球状的,也可以是非球状的;颗粒的体积线度可以为纳米级、微米级、毫米级,也可以更大或更小;颗粒可以是有机的(如生物菌等)或无机的。
           颗粒学是一门跨学科、跨技术、跨行业的综合性技术科学。它研究的内容包括颗粒的形成、颗粒的行为与性质和颗粒应用测试技术。由于其横跨范围的广泛性和基础理论的多科性,所以颗粒学可被看为是一门复杂于一般工程技术的工程科学。它既与若干基础科学相毗邻,又与工艺、工程应用技术密切相关。
           应该指出,随着光电技术、激光技术的发展,近三十年来,颗粒参数计量测试技术也发生了质的飞跃,半导体激光器取代了传统的白炽灯光源,不仅大大提高了测试灵敏度、稳定性,而且也大大地扩展了可测的粒径范围;也正是因为激光器的出现,才使得颗粒速度与粒径的同时测量成为可能。
           自然界中存在的物质大多是固体颗粒:土壤、砂石、大气与水中的有机与无机颗粒尘埃等等。它们有的造福于人类,有的则为害于人类,威胁着健康和各种机械的安全运转,被视为“污染颗粒”。广义地说,颗粒也可以由气体或液体组成,称液体颗粒或气体颗粒。如燃烧室中喷嘴喷出的雾滴,是气体中的液体颗粒,液压油、燃油中的水滴是液体中的液体颗粒;滑油、液压油、推进剂中的微小气泡和战斗机翻转时油箱中的气泡,是液体中的气体颗粒;在自然界则更是如此,人类环境、宇宙空间,从星际尘埃到足下土地,从天空、山川,到田地、河流,到处皆有颗粒。因此,从宏观上看,可以说物质的世界是颗粒的世界。自二十世纪四十年代开始,颗粒学作为一门学科,发展至今已有五十多年的历史。随着现代科学技术的发展,颗粒技术作为一门新兴的边缘学科,已深入到兵器、航空、航天、航海、化工、冶金、石油、煤炭、电力、轻工、环保、地质、水利、医药、食品、气象、材料以及交通运输等许多领域中。它在这些领域中的应用是十分广泛的。大到宇宙爆炸星球起源的研究,小至分子、原子技术、生物工程的开发利用。
           不同的颗粒粒径,使得颗粒呈现出不同的物化性能,从而有时对夹带它的流动介质功能产生不同程度的利和弊。燃油中适量的微小气泡可以提高喷嘴的雾化性能而促进其燃烧,提高发动机效率(如加气喷嘴等);过大的气泡则会导致燃烧恶化甚至熄火;火箭推进剂中的固体颗粒会堵塞喷嘴,使发动机工作失常;纳米级微粒则可能使一些物质具有独特的物化特性;在液压系统中大的颗粒易于被滤除,而小一些的颗粒则会进入系统破坏系统的可靠性、安全性。航空航天飞行器中三态颗粒污染对飞行可靠性、安全性的影响从六、七十年代开始就已引起了欧美、前苏联等国家的密切注意,近二十年来我国也大大加强了这方面的研究。部队、厂、所合作取得了可喜的成绩。

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    丁女士
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