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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