20160506-粉體工程.ppt

粉末的表征與測量,潘婷，畢春鑫，張艷，楊麗珪 龔慶方，王影，張婷月，孫銀秋,顆粒,粉體,顆粒大小和形狀表征,粉體特性的表征,材料的機械、物理和化學(xué)性質(zhì)描述了組成材料的物質(zhì)組態(tài)的基本特性， 當(dāng)物質(zhì)被“分割”成為粉體之后，上述三類性質(zhì)則不能全面描述材料的性質(zhì) 必須對粉體材料的組成單元顆粒，進行詳細描述。顆粒的大小和形狀是粉體材料最重要的物性特性表征量。,直徑D、高度H,？,顆粒的大小,直徑D,人為規(guī)定了一些所謂尺寸的表征方法,三軸徑 / 定向徑 / 當(dāng)量徑,設(shè)圖中顆粒處于一水小平面上，其正視和俯視投影圖如圖所示。 在兩個投影圖中，定義一組描述顆粒大小的幾何量：高、寬、長。,定義：沿一定方向的顆粒的一維尺度,定向徑包括三種,對于一個顆粒，定方向徑 隨方向而異，可取其所有方向的平均值； 對取向隨機的顆粒群，可沿一個方向測定。,定義：顆粒與球或投影圓有某種等量關(guān)系的球或投影圓的直徑,等體積球當(dāng)量徑：與顆粒同體積球的直徑,等表面積球當(dāng)量徑：與顆粒等表面積球的直徑,比表面積球當(dāng)量徑：與顆粒具有相同的表面積對體積之比，即具有相同的體積比表面的球的直徑,等周長圓當(dāng)量徑：與顆粒投影圓形周長相等的圓的直徑,投影圓當(dāng)量徑Heywood徑：與顆粒投影面積相等的圓的直徑,等效體積直徑,等效表面積直徑,等效重量直徑,最短直徑,最長直徑,等效沉降速率直徑,篩分直徑,各種粒徑是純粹的幾何表征量，描述了顆粒在三維空間中的線性尺度。,在實際粉末顆粒測量中 要依據(jù)物理測量原理，例如運動阻力，介質(zhì)中的運動速度等獲得的顆粒粒徑，這時的粒徑已經(jīng)失去了通常的幾何學(xué)大小的概念，而轉(zhuǎn)化為材料物理性能的描述。 因此，除球體以外的任何形狀的顆粒并沒有一個絕對的粒徑值，描述它的大小必須要同時說明依據(jù)的規(guī)則和測量的方法。,顆粒的形狀,與顆粒等體積的球的表面積與顆粒的表面積之比,可以看出： 1. ； 2. 顆粒為球形時， 達最大值。,一些規(guī)則形狀體的球形度,一個任意形狀的顆粒，測得該顆粒的長、寬、高為l、b、h，定義方法與前面討論顆粒大小的三軸徑規(guī)定相同,則：,扁平度,延伸度,若以Q表示顆粒的幾何特征，如面積、體積， 則Q與顆粒粒徑d的關(guān)系可表示為：,k即為形狀系數(shù)。對于顆粒的面積和體積描述,表面形狀因子,( j 表示征對于該種粒徑的規(guī)定 ),與的差別表示顆粒形狀對于球形的偏離,1,與 的差別表示顆粒形狀對于球形的偏離,體積形狀因子,2,表面形狀因子與體積形狀因子的比值,比表面積形狀系數(shù),3,一些規(guī)則幾何體的形狀因子,顆粒大小和形狀表征,粉體特性的表征,計算公式：,計算公式：,粒度分布依據(jù)的統(tǒng)計基準(zhǔn)：,例：以顯微鏡觀察測量粉體的Feret徑（測量總數(shù)為1000個）,頻度%,粒度,頻度%,粒度,正態(tài)分布：,（d+）,中位徑，統(tǒng)計學(xué)中的數(shù)學(xué)期望值 標(biāo)準(zhǔn)偏差,國際標(biāo)準(zhǔn)篩制：Tyler(泰勒)標(biāo)準(zhǔn) 單位：目 目數(shù)為篩網(wǎng)上1英（25.4mm）寸長度內(nèi)的網(wǎng)孔數(shù),(a，d單位mm),統(tǒng)計量大, 代表性強 便宜 重量分布,下限38微米 人為因素影響大 重復(fù)性差 非規(guī)則形狀粒子誤差 速度慢,采用定向徑方法測量,光學(xué)顯微鏡：0.25250m 電子顯微鏡：0.0015m,顯微鏡測定粒度要求統(tǒng)計顆粒的總數(shù)： 粒度范圍寬的粉末10000以上 粒度范圍窄的粉末1000左右,可直接觀察粒子形狀 可直接觀察粒子團聚 光學(xué)顯微鏡便宜,代表性差 重復(fù)性差 測量投影面積直徑 速度慢,測量原理,當(dāng)光入射到顆粒時，會產(chǎn)生衍射， 小顆粒衍射角大，而大顆粒衍射角小， 某一衍射角的光強度與相應(yīng)粒度的顆粒多少有關(guān)。,激光衍射 0.05500m X光小角衍射 0.0020.1m,測量方法,激光衍射,目前的,激光衍射法原理圖,激光衍射,測量原理示意圖,當(dāng)一個小顆粒通過小孔時，所產(chǎn)生的電感應(yīng)，即電壓脈沖與顆粒的體積成正比。,測量原理,無顆粒時單元的電阻：,有顆粒時單元的電阻：,在具有一定粘度的粉末懸濁液內(nèi)， 大小不等的顆粒自由沉降時，其速度是不同的，顆粒越大沉降速度越快。 如果大小不同的顆粒從同一起點高度同時沉降，經(jīng)過一定距離(時間)后，就能將粉末按粒度差別分開。,測量原理,測量原理示意圖,測量方法,優(yōu)點 測量重量分布 代表性強 經(jīng)典理論, 不