（农业机械化工程专业论文）有机粉状载体表面分形维数与其承载能力关系研究.pdf

摘要 粉状载体被广泛运用于化工、医药、食品、饲料等多个行业。载体的承载能力 是生产实际中载体选择、承载工艺优化的重要依据，是影响产品质量的重要因素。 目前，对于载体这种重要特性还没有可靠与公认的定量描述方法，这直接影响着与 载体相关的工业化生产过程的设计与操作。粉状载体的承载能力很大程度上取决于 粉体颗粒的微观表面性状( 表面凹凸粗糙程度、表面孔隙数量与大小等) 与颗粒群的 粒度分布，而颗粒微观表面性状与颗粒群的粒度分布正是近年兴起的分形理论研究 的重要领域。文献资料表明，粉体分形维数可以定量描述粉体颗粒的表面特征与粒 度分布。但前人很少涉及有机粉体的分形研究，关于有机粉状载体分形研究的文献 更为少见。 本课题利用前人在分形理论特别是分形维数测定方法方面的研究成果，建立有 机粉体表面分形维数的测定方法和一种承载能力的评价指标；以饲料行业常用的玉 米粉和米糠粉两种载体为研究对象，以f e s 0 4 - h 2 0 作为承载对象，研究粒径范围、 水分含量对载体承载能力的影响；建立在不同水分含量下有机粉状载体承载能力与 表面分形维数的定量表征模型。 首先，基于s e m 图像，分别应用豪斯道夫维数原理和差分计盒维数原理，采用 p h o t o s h o p 和m a t l a b 软件，建立了有机粉体颗粒表面分形维数测定方法。结果表 明，两种测定方法确定分形维数的回归方程均极显著( 尸 0 0 1 ) ，说明这两种测定方 法都是可行的。3 0 目1 0 0 目粒径范围内，利用豪斯道夫维数原理计算出来的玉米粉 和米糠粉表面分形维数d 。，在2 6 3 0 之间，表明这两种载体的颗粒表面不规则程度 较高；利用差分计盒维数原理计算出来的表面分形维数d 。：多数在2 1 2 6 之间，表 明玉米粉和米糠粉颗粒表面较粗糙，结构较疏松，具有一定的吸附和承载能力。统 计检验表明：利用豪斯道夫维数原理计算出来的维数值d 。要大于差分计盒维数值 d s 2 ( p 0 0 5 ) ；水分含量及粒径范围与水分含量的交互作用对其承载 能力有极显著影响( p 0 0 1 ) 。米糠粉在粒径3 0 目8 0 目范围内，水分含量为4 4 5 ， 5 6 9 ，7 0 9 ，8 3 8 时，水分含量对其承载能力的影响显著( p 0 0 5 ) ；粒径范围 及粒径范围与水分含量的交互作用对其承载能力均有极显著影响( p 0 0 1 ) 。采用最 小显著差数法( l e a s ts i g n i f i c a n t ed i f f e r e n c e s ，l s d ) 进行显著因素的多重比较，结 果表明：显著因素部分水平之间存在显著性差异。 最后建立在不同水分含量下有机粉状载体承载能力与表面分形维数的定量表征 模型。统计检验表明：所有模型的回归方程和回归系数均显著或极显著。 水分含量为4 8 0 、7 5 0 和8 4 1 玉米粉承载能力叩与表面分形维数d 蜘的关系 模型均属于一次线性，其模型方程分别如下： 水分含量为4 8 0 的模型方程为磅一9 1 6 9 0 2 7 3 8 1 d 水分含量为7 5 0 的模 型方程为， 巧a m1 6 9 0 0 0 5 2 3 1 1 d 剐；水分含量为8 4 1 的模型方程为 ，；。一2 8 2 0 5 0 + 9 8 9 8 1 d s ，。水分含量为7 0 9 米糠粉承载能力r 与表面分形维数d s ， 关系模型属于一次线性，其模型方程为巧= - 5 3 0 7 7 1 + 1 9 0 8 3 5 d 鲥。 水分含量为5 8 3 和7 5 0 玉米粉承载能力r 与表面分形维数d 。，的关系模型均 属于二次型，其模型方程分别如下： 水分含量为5 8 3 的模型方程为纾；一1 3 7 7 6 4 d s 2 + 6 7 2 3 7 0 d s 2 8 0 5 5 1 9 ； 水分含量为7 5 0 的模型方程为每一一1 2 4 7 7 9 d s 2 24 - 5 9 6 4 9 4 d s 2 6 9 3 4 9 7 ； 水分含量为水分含量为4 4 5 、5 6 9 和8 3 8 米糠粉承载能力叩与表面分形维数 j d 。，的关系模型均属于二次型，其模型方程分别如下： 水分含量为4 4 5 的模型方程为巧= 一1 8 8 5 2 4 d s 2 。4 - 9 1 0 8 2 1 d s 2 1 0 8 2 6 3 1 ； 水分含量为5 6 9 的模型方程为巧z 一7 0 4 0 9 d s 2 2 + 3 4 2 8 4 6 d s 2 4 0 4 9 0 7 ； 水分含量为8 3 8 的模型方程为，；- 一7 4 7 7 1 d s 2 z + 3 3 3 4 7 1 d s ：一3 5 9 1 2 0 。 关键词：载体；承载能力；分形；分形维数；表面分形维数；有机粉体 i l a b s t r a c t p o w d e r yc a r d e r sa r eu s e di nm u l t i i n d u s t r i e ss u c ha sc h e m i c a le n g i n e e r i n g ，m e d i c i n e ， f o o d s t u f f a n df e e d s t u f fs oo n c a r r y i n gc a p a c i t yo fc a r r i e r si sa ni m p o r t a n tg i s tt os e l e c t c a r r i e r sa n do p t i m i z ec a r r y i n gt e c h n i c s ，a n da ni m p o r t a n tf a c t o rf o rp r o d u c tq u a l i t y a t p r e s e n t ，t h e r eh a sb e e nn o ts t i l lc r e d i b l e ，r e c o g n i z e dq u a n t i f i c a t i o n a ld e s c r i p t i o na p p r o a c h t o w a r dc a r r y i n gc a p a c i t y ，w h i c hd i r e c t l yi n f l u e n c e s d e s i g na n do p e r a t i o n o ft h e i n d u s t r i a l i z e d p r o c e s s i n g c a r r y i n gc a p a c i t y o fp o w d e r yc a r r i e r sl a r g e l yr e s t so n m i c r o c o s m i cs u p e r f i c i a lp r o p e r t i e so fg r a n u l e ( s u r f a c er o u g h n e s s ，q u a n t i t ya n ds i z eo f s u r f a c ep o r e ) ，a n dp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fg r a i ng r o u p ，w h i c ha r er e s e a r c h e da sa s i g n i f i c a n tr e g i o ni n a r i s e nf r a c t a lg e o m e t r yt h e o r y t h ec i t a t i o ni n d e xs h o w e dt h a t p o w d e rf r a c t a ld i m e n s i o nc o u l db eu s e dt oq u a n t i f i c a t i o n a l l yd e s c r i b ep o w d e rg r a n u l a r c h a r a c t e r sa n dp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n h o w e v e r ，t h ed a t aa b o u to r g a n i cp o w d e rf r a c t a l w e r es e l d o mf o u n d e d ，a n dt h ei n v e s t i g a t i v el i t e r a t u r eo no r g a n i cp o w d e r yc a r r i e ra n di t s f r a c t a li n v e s t i g a t i o nw e r es t i l ls c a r c e u t i l i z i n gp r e d e c e s s o r sp r o d u c t i o no nt h ep a r to ff r a c t a lg e o m e t r yt h e o r y ，e s p e c i a l l y m e a s u r i n gm e t h o dt of r a c t a ld i m e n s i o n s ，m e t h o d st om e a s u r i n gs u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n a n dc a r r y i n gc a p a c i t y e v a l u a t i n gi n d i c a t o r so fo r g a n i cp o w d e r sw e r es e tu p t a k i n gc o r n p o w d e r sa n db r a np o w d e r s ，w h i c hw e r ec o m m o n l y u s e da sc a r r i e r si nf e e d s t u f fi n d u s t r y ， a n dt a k i n gf e s 0 4 h 2 0a sc a r r y i n go b j e c t ，t h ee f f e c to fr a n g e si np a r t i c l es i z ea n d m o i s t u r ec o n t e n to nc a r r y i n gc a p a c i t yo fc a r r i e r sw a si n v e s t i g a t e d a n dt h em o d e l s b e t w e e nc a r r y i n gc a p a c i t ya n ds u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n su n d e rd i f f e r e n tm o i s t u r ec o n t e n t w e r ef o u n d e d a tf i r s t ，u t i l i z i n gp h o t o s h o p ，m a t l a b ，a n dt w od i f f e r e n tp r i n c i p l e sw h i c hw e r e h a u s d o r f fd i m e n s i o na n dd i f f e r e n c eb o x i n g c o u n t i n gd i m e n s i o n ，t h ec a l c u l a t i o n m e t h o d st os u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n so ft h eo r g a n i cp o w d e rg r a n u l e sb a s e do nt h e s e m - i m a g e sw e r es e tu p t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e g r e s s i o ne q u a t i o n su s e dt o d e t e r m i n es u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n so ft h eg r a n u l e sd s l ( b a s e do nh a u s d o r f fd i m e n s i o n ) a n dd s 2 ( b a s e do nd i f f e r e n c eb o x i n g c o u n t i n gd i m e n s i o n ) w e r eh i g h l ys i g n i f i c a n t ( p 0 0 1 ) ；t h et w oc a l c u l a t i o nm e t h o d sw e r er e l i a b l e w i t ht h er a n g ef r o m3 0m e s ht o1 0 0 m e s hi np a r t i c l es i z e ，d s lw e r em o r et h a n2 6 ，w h i l ed 5 2w e r el e s st h a n2 6 ，a n ds t a t i s t i ct e s t i n d i c a t e dt h a ts u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o nd s lw a sl a r g e rt h a nd s 2f o rt h es a m eg r a n u l e ( 尸 0 0 5 ) ；t h ee f f e c to n c a r r y i n gc a p a c i t yb ym o i s t u r ec o n t e n ta n dt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nr a n g e si np a r t i c l es i z e a n dm o i s t u r ec o n t e n tw a sh i g h l ys i g n i f i c a n t ( p 0 0 1 ) b r a np o w d e r sw i t ht h er a n g e f r o m3 0m e s ht o8 0m e s hi np a r t i c l es i z e ，m o i s t u r ec o n t e n tf o r4 4 5 ，5 6 9 ，7 0 9 ， 8 3 8 ，t h ee f f e c to nc a r r y i n gc a p a c i t yb yp a r t i c l es i z ew a ss i g n i f i c a n t ( p 0 0 5 ) ；t h e e f f e c to nc a r r y i n g c a p a c i t yb ym o i s t u r ec o n t e n ta n dt h ei n t e r a c t i o nb e 佃e e nr a n g e si n p a r t i c l es i z ea n dm o i s t u r ec o n t e n tw a sh i g h l ys i g n i f i c a n t ( p - 矗 2 5 2 0 i 5 1 0 o - 5 - 2 0- 1 5 2 5 暑2 o 柚1 5 “1 0 o - 5 1 0- 0 5o 0 - 2 0- 1 s l g ( c ) m a 3 ) 一2 o1 5 2 5 暑2 o q 1 5 矗 “1 0 o 5 一1 o o 50 0 l g ( e ) m b 1 ) 一1 0- - 0 5 o 0- 2 0- 1 5 i g ( t ) m b 2 ) 2 o 1 5 1 o o 5 0 0 2 5 2 o 1 5 l f o o 5 i g ( 0 ) r c i ) - 2 。o 1 5 2 o 1 5 1 o o 5 0 0 - i 0_ o 50 0 i s ( 0 ) m b 3 ) - 2 0- i 51 。0吨5o 0 i g ( 0 ) = - c 2 ) 一1 0- 0 5o 0- 2 。01 5 l e ( c ) r c 3 ) - 2 0- i 5 2 5 逞2 o - 1 5 矗 “1 0 o 5 一1 0 o 5o o l g ( o ) m c 4 ) 一1 0- - 0 5o 0 2 01 5 i g ( c ) m d 2 ) - i 0- o 5o o i g ( ) m d 3 ) 图5 不同粒径范围玉米粉颗粒边界分形维数 f i g 5b o u n d a r yf r a c t a ld i m e n s i o n so f g r a n u l a rc o r np o w d e r sr a n g e si np a r t i c l es i z e a 1 ) 、a 2 ) 、a 3 ) 为3 0 目- 4 5 目玉米粉颗粒 c 1 ) 、c 2 ) 、c 3 ) 为6 01 z i 一8 0 目玉米粉颗粒 b 1 ) 、b 2 ) 、b 3 ) 为4 5 目一6 0 目玉米粉颗粒 d 1 ) 、d 2 ) 、d 3 ) 为8 0n i o on t 米粉颗粒 5 0 5 o 5 2 2 l i o j(_v1暑【 蚺于o b 镜扣描的载徘表丹形维的d 按照225 1 所述方法对不同粒径范围的米糠粉扫描电镜图像进行处理，圈像处理 结果如图6 、图7 所示；米糠粉颗粒边界的分形维数d 。、表面分形维数仇。和回归方 程的决定系数只2 的计算结果如表2 所示： 表2 米糠粉颗粒边界分形维数以及表面分形维数d ；。 t a b l e2 f r a c t a ld i m e n s i o n s d s 】o f g r a n u l a r b r a np o w d e r sb o u n d a r ya n ds u r f a c e 3 0 - 4 5 粒径范围h 颗粒l颗粒2颗粒3 d s 1 颗粒1颗粒2颗粒3 均d 值s ,均值 边界分形维d ， 18 6 2 618 2 9 918 1 0 61 7 9 5 2l8 5 2 717 9 5 2 28 1 4 表面分形维d 28 6 2 6 28 2 9 928 1 0 6 - 4 - 2 7 9 5 2 2 8 5 2 727 ”o 荔 决定系数只2 09 8 0 809 8 3 709 7 9 7 粒径范围h 颗粒1颗粒2颢粒3 均d 值s x 颗粒l颗粒2颗粒3 均d 值s l 边界分形维d 。 18 6 9 319 0 8 718 7 5 6 l7 8 1 9 17 6 7 017 6 3 7 2 8 2 6 收面分形维d s ， 28 6 9 3 29 0 8 7 2 8 7 5 6 挑定系数月2 08 6 6 809 9 3 809 7 1 6 囵囵 囫一 国一inn 一一一 一一 蟮于 u 镜描的藏体表分形镕教的测定 d 3 ) 图6 不同粒径范围米糠粉颗粒电镜图像的处理过程 f i g 6 t r e a t m e n tp r o c e s so f s e mi m a g e so f g r a n u l a rb r a np o w d e r sr a n g e si np a r t i c l es i z e a 1 ) 、a 0 、a 3 ) 为3 0 目4 5 目米辣柑颗粒 c ，) 、c 曲、c 3 ) 3 ：6 0 日- 8 0 目米糠粉颗粒 3 l j 引弋 i l5 3 3 ) b 1 ) 、b 2 ) 、b 3 ) 为4 5 目- 6 0 目米糠粉颗粒 d o 、d 2 ) 、d 3 ) 为8 0 目- 1 0 0 日米糠粉颗粒 a 0 b 1 ) 华中农业大学硕士学位论文 2 。5 2 0 1 5 i 0 0 5 2 o 1 5 1 o 0 5 o o - 2 0一1 5 2 5 昌2 o - 1 5 1 o o 5 一1 0- 0 50 0 - 2 0一i 5 i g ( c ) m b 9 2 o1 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 o 1 oo 5o o i g ( c ) u b 3 ) - i 0 o 5o 0- 2 0一1 5 i g ( c ) m c i ) - 2 0- i 5 2 5 _ 2 0 ：1 5 矗 “1 0 o 5 一i 0 o 60 o i g ( # ) m c 2 ) 一1 0- 0 50 0- 2 0- i 5 l g ( 。) m c 3 ) - 2 0 - i 5 2 5 詈2 o - 1 5 矗 “i 0 o 5 一1 o- o 50 0 l b ( c ) u d 1 ) - i 0 - 0 5 o 0- 2 0- i 5 i g ( e ) m 1 o吨5o o l g ( ) m d2)d3) 图7 不同粒径范围米糠粉颗粒边界分形维数 f i g 7b o u n d a r yf r a c t a ld i m e n s i o n so f g r a n u l a rb r a np o w d e r sr a n g e si np a r t i c l es i z e a 1 ) 、a s ) 、a 3 ) 为3 0 目一4 5 目米糠粉颗粒 c 1 ) 、c 2 ) 、c 3 ) 为6 0 目- 8 0 目米糠粉颗粒 b 1 ) 、b 2 ) 、b 3 ) 为4 5 目- 6 0 目米糠粉颗粒 d 1 ) 、d 2 ) 、d 3 ) 为8 0 目1 0 0 目米糠粉颗粒 采用表1 和表2 中的r 2 对确定表面分形维数d s 。的回归方程进行检验可知，这些 回归方程均极显著p 0 0 1 ) ，表明该测定方法是可行的。表面分形维数d s 。越大， 说明颗粒表面不规则程度越高。玉米粉和米糠粉的表面分形维数么。都介于2 6 3 0 之间，说明这两种粉体颗粒表面都是不规则的。两种粉体d s ，随颗粒粒径范围的变 化表现出致的变化趋势：6 0 目一8 0 目时的d s 。最大，3 0 目- 4 5 目时的仇。次之，而4 5 1 9 o 5 o 5 0 2 l l 0 o 目(i)1暑_f 5 o 5 d 5 2 2 l l 0 _v盲【 基于电镜扫描的载体表面分形维数的测定 目一6 0 目和8 0 目一1 0 0 目时的么。较小。这意味着这两种粉体的表面不规则程度并不随 颗粒粒径范围大小的变化而保持某种固定的变化趋势，对于每种粉体，在试验范围 内应该存在一个仇，最大即颗粒表面最不规则的粒径范围。 2 3 2 2 玉米粉和米糠粉颗粒表面分形维数皿：的测定结果与分析 按照2 2 5 2 所述方法计算玉米粉的差分计盒维数即表面分形维数仇：，结果如图 8 和表3 所示： m 0 拿i 丑e a f l ，r a i ) 仇e9 l z eo r l ， b 1 ) 仇e s i z e o f l r c 1 ) 曩聪鞭籍 _ | 粼 焉； 警 量；： ! ! ! ! ! l ! ! ! ! ”n l ! ，鬯球1 辫lf “l r i l l l e f l i , 1 1 1 瓣翳； 蟛掣瓣翱! l ：! “ ：硝 ： i l 捌! ! ! 螂! 壤! i ! g ：l 一l l ”h l 建 i ；i 糟女 f f ? ；醺嬲曩 1 1 噼孳萼： | = | l鬻誊躐 一 ， t h es i z e o f l r d 1 ) 嘲掣翳辅鬻：鬻鼍疆酬掣掣罂嘲! 嘲潜餐粥巨宰擎剿剐l i l l 旷l l l1 i i 嬲l o l f l ” 霉臻嚣烈猢掣掣孽嬲孵i i l l 1 l l 卜j l t l l l l l 州l , l i t i i i l l i 磐瘦蛔自搜蛐； i m 蟛蜘l i l l 卧呻自l 瞢j m 撇 矧驰! e 璋鐾 芝g 碰女哮甥嗍黜峨堂鲥螋l ”j ；- 一i 历；= ：；：；：二： 攀群掣簇矧嘲i l l i 戳期幽骶爹裂缝l ，p 。 ，一， i ! ! 扩孵瑚翱鲫嬲黝! ! ! ! 删恻嬲删 p ”。州杆：f ：m ：咿：卜；麟 l h e 暑i 叠e o f l r a 2 ) 椭es i z e o f l r b 2 ) t h e s i z e o f l ，r c 2 ) i 她i i i i 十l i l 。| l l i i i ；哮爨誊睡 燃爱睽镕 ”掣i i i 9 搏q 9e u ! ! ! ! ! l ! i 崩! 泌l ! ! ! ! !l ! ! g ! g “哦m ； i i i i i t i l i l i l i i l ，6 l：。耀liill 瓣蚓甥 掣! ! 一 g 目! 硒赫t l ! i ! ! ! ! ! 21 9 ! 1 8 - - “，l ； 燮粥糍辫望鐾糍差曩耱篓蹲引弼l 7 ：；：；：；： m es i z e o f l ，r d 2 ) t h es i z e o f l r a 3 ) 伪e $ i z eo f l r b 3 ) 付 es i z eo f l ，r c 3 ) t h es i z e o f l ，r d 3 ) 图8 不同粒径范围玉米粉颗粒差分计盒维数的计算 f i g 8c a l c u l a t i o no fd i f f e r e n c eb o x - c o u n t i n gd i m e n s i o n so f g r a n u l a rc o r np o w d e r sr a n g e si np a r t i c l es i z e a 1 ) 、a s ) 、a 3 ) 为3 0 目- 4 5 目玉米粉颗粒 c 1 ) 、c 2 ) 、c 3 ) 为6 0 日一8 0 目玉米粉颗粒 b 1 ) 、b 2 ) 、b 3 ) 为4 5 目- 6 0hi 米粉颗粒 a 1 1 ) 、d 2 ) 、d 3 ) 为8 0 目1 0 0 目玉米粉颗粒 z芑ozi竹霉# - z 芑o z i 竹尘#1z芑oz|霉耳 lz芑嚣暑-zjozl譬扫 j n j o o z i o 暑 lz芑ozisiz芑嚣尘#芝芑器丽霉# -z-on诌#iz芑oni霉# lz芎当暑 华中农业大学硕士学位论文 表3 玉米粉颗粒表面分形维数d s ： 3 0 4 54 5 6 0 粒径范围目 颗粒l颗粒2 颗粒3 均d 值s 2 颗粒1颗粒2颗粒3 均0 5 值2 表面分形维皿2 2 6 0 7 12 6 1 9 72 6 1 1 1 2 6 1 3 2 4 6 0 22 4 2 5 32 5 4 3 6 2 4 8 5 决定系数尺2 0 9 9 7 80 9 9 7 70 9 9 8 00 0 0 60 9 9 8 80 9 9 8 90 9 9 8 6 0 0 51 6 0 8 08 0 1 0 0 粒径范围目 颗粒1颗粒2颗粒3 均d 值$ 2 颗粒1颗粒2颗粒3 均o s 值2 表面分形维d s 2 2 3 2 9 62 2 31 02 2 7 1 0 2 2 7 7 2 4 2 0 42 4 2 3 12 4 3 2 3 2 4 2 5 决定系数r 2 0 9 9 9 50 9 9 9 70 9 9 9 60 0 5 00 9 9 8 00 9 9 8 10 9 9 8 10 0 0 6 按照2 2 5 2 所述方法计算米糠粉的差分计盒维数即表面分形维数d s ：，结果如图 9 5 f i 表4 所示： 价晒o f l ，r a 1 ) 攫 i i ；撞! a 拄i 融；撤i i ! 建! 锚：l l l ! l ! l ! ! l l i f g 壕 l b 强 蓄慧纛惹篱淼誊焉溢蒜i ：i ：t j f j f f l ，l ：j 一 ： jl i i ：i i l ：! ：if ：f - i = = = = 强： ：二! 一二 = ：= 出：书= = _ ：辩：警：= ： ! ! ! ! l ! ! ! l ! l ”e 捌孽l t ” i i g i l l q l l i2 l h ；! ! ! l i ! ! ! ! ! ! ! l b 疆 ：l 翱i t ! i ：l ：! 凰i , i l 骄rn 型m ：, = = = t i ；l ：l 甜 l i ：瓣l v l 。j 5 - ? ：* ：t ：j j 1 0 11 1 t h es i z e o fl t b o 啦；l ；幢；l i g 理 ： = ：! 垃 雌霉嬲爨 ! i l i 媲噻 坶辑 1 0 d t h es i z ea r l i t c 1 ) - 一i 。 ：一+ l i l l i i 睦照孵b 髅鞭l 群 剿r a 尊 菇! 段窑| l ! i疆e! i i 拄；摧3 宝控 l l 捌： 婴熟醺 囊蟛1 1 1 覃l i n i ：l i , i t m ! ! ! i m ；，西 菇! ! ! 画! ! ! i ! i 女，i m ! ! l l ”i 自t l i i l l l l 爹辫礁瞧避骥擎 鬻 ；l l l l ，j 口i i m 自 。；，；： l+导薯垮孙黔 t h e0 啪啊1 ，r a 2 ) t h es i z e o f1 1 b 2 ) 一 芝柚 售 量d 墨矿 d 黜! 妻夔攀望臻 翔冀嘤鞘嚣 搬l 撞l 刳l l ! ! 心l ! l ! 靴g g 鹕! ! ! ! ! ! l l l l 8 捧”8 鞫 = = 臻：瞄赫j 量：疆粥量誊：鬻：舅 l ，b ”h t 自h 口i 口t i ”t 酊”t n ，“i t i i i h 自l n 由 ：l = ：；： 嘲：旷，矾+ 旧孙：= ：i 弦j ：ii ：嘲 ? ? 。：一：；，：；：一 ! 呲! ! 蝗， 嘲! | ! ! 悱埠t e q 唯i i i h r 1 2 i e l i 畔弼 ： 谬鬻! ：燕甓孳矧弦善! 誉：霉 麟豢潮! ! ，! ! m 中i m 镰n l t l , ：掣ii i l 辨l h ! 掣孵n l 黑i l l l，卑； ；： ： 。rr ； ”f ：+ ：i ：# ；! f f 仇es i z e o f l # i c 2 ) 2 1 订 皇对 芎 黑，矿 墨一 柚 i - “ ；o | | | | | l | | | 糍嬲雕| | | | | 囊懿嚣 i ，一| ，+ t 驾瓣! 嘲1 垂唧睡，弧：矧： ： 7 f ：。r frf ：譬；：；：= ：；冀：；：；：”t “傅：。? i l ! ! i l ! g ! ! = i 证i g ”! ! ! ! ! ! i ! ! ! g l e ：并：o 睁；j ：； 嚣兰：? - ：。7 - - u = 1 i ! ! ! ! ! ! i ! ! ! i t l i t 7 擗 m es i z e o f l r a 3 ) 一 芝1 0 芑 嚣一 暑疗 一 墨l 霉潮裂霉霉鬻鬈事群瓣m - q 搿i 辫 蚴啦辫蛆控i i l 矧l l ! 自1 1 1 9 粥墩嬲；i ；i 拱塾 ：瞧盈 l i - 一t r 一i i l ，t 一；，；， 1 0 w m e s 眨ea f l ，r b 3 ) 一 芝帕 右 黑，一 耋一 d i 茹篇。赫： e ： 季睡瓣 搿搿掣u i 嘲l l i lu l t i | ! ：l l t l l l l i i 崔i i l l 瓣l i l l l l t 嘲i l i i l l 嘲 f ! j 州! i 郫唰珥 坤f 唧2 鸲弭 黑曼薯。ii j ：譬骶：量：；：j 毒z i ! ! ! ! i ! ! ! 蜘g ：l i u i m 。i t i5 窿繁掣黪 。 j ：。： 仇e s i z e o f l i t c 3 ) iz芑。簋譬扫iz奄嚣善 臻撼终：；鬻妊 f+i；十#= #+l：=：+瓣一雌：=奠辫必!，g：tt+t日1、，g：一十*，+： f手；，7 口9lre十；q；“p一十r百； -z|dzl暑-z葛。zi霉# * 譬鞭址 ；+：目l ；=t0一 ；yi j 一；-，：；i一 一-r：l一 ：”一拜：xh。4善”目， wk二i私；， #：；一y，：；vu4，g：一， +r： _工zjo簋孵尘扫 基于电镜扫描的载体表面分形维数的测定 ! ! ! l ：! ：! ：l i “- z l ! i t t ! i ! ! ! # ! i ：- l i 。! ! f ! ”i 口。 鬻雾氍琵臻雕誊戮潲 赢 ：；： ： ：j ： | | i | l嬲 ! ! * i e ：! ：l ! j n ! ：! ! ! ：l ：嬲! ：l i ：l! ：蝌 ： l ! ；g 掇l 罂妒黪；蒋鳃瞪嬲嚣 ”g 纠l 掰 “ ! | ! ! 赫妊：疆岱j ! ! ! ! ：蕊! 函”!, m m l ? zs j r 蜊中! 争f g ： g! 垮辨嬲 嚣 = ； = 骤 慷s i z eo r l ，r协e3 i 硝o f l ，r d x ) d 2 ) 图9 不同粒径范围米糠粉颗粒差分计盒维数的计算 f i g 9c a l c u l a t i o no fd i f f e r e n c eb o x - c o u n t i n gd i m e n s i o n so f g r a n u l a rb r a np o w d e r sr a n g e si np a r t i c l es i z e a 1 ) 、a 2 ) 、a 3 ) 茭j 3 0 目一4 5 目米糠粉颗粒 c 1 ) 、哟、c 3 ) 为6 0 目- 8 0 目米糠粉颗粒 b 1 ) 、b 2 ) 、b 3 ) 为4 5 目- 6 0 目米糠粉颗粒 d x ) 、d 2 ) 、d 3 ) 为8 0 目- 1 0 01 目米糠粉颗粒 表4 米糠粉颗粒表面分形维数d s ： 3 0 _ 4 54 5 6 0 粒径范围目 颗粒1颗粒2颗粒3 均o s 值2 颗粒1颗粒2颗粒3 均d 值s 2 表面分形维d s 2 2 5 4 1 22 5 2 6 52 4 9 2 8 2 4 9 9 2 3 1 3 52 2 6 3 22 2 4 0 5 2 2 7 2 决定系数r 2 0 9 9 8 30 9 9 8 30 9 9 8 10 0 6 10 9 9 9 10 9 9 9 50 9 9 9 7 0 0 3 7 6 0 8 08 0 1 0 0 粒径范围目 颗粒1颗粒2颗粒3 均d 值s 2 颗粒1 颗粒2颗粒3 均o 值s 2 表面分形维d s 2 2 1 9 1 82 1 3 6 62 1 8 3 8 2 1 7 1 2 3 9 6 72 4 1 3 92 3 6 5 5 2 3 4 9 决定系数r 2 0 9 9 9 80 9 9 9 90 9 9 9 8 0 0 3 00 9 9 8 30 9 9 7 8 0 9 9 7 9 0 0 9 8 从图8 、图9 可以看出，l g n ( r ) 与l g ( 1 r ) 的线性拟合度很高，采用表3 、表4 中的 尺2 对确定表面分形维数d 。，的回归方程进行检验可知，这些回归方程极显著 ( p 0 0 1 ) ，表明该测定方法是可行的。表面分形维数d 。，越大，说明颗粒表面越粗 糙，结构越疏松，其空间填充能力越大。玉米粉和米糠粉的d 。：都介于2 1 2 6 之间， 说明它们表面较粗糙，结构较疏松，有一定的吸附和承载能力。两种粉体的d 。，随 着颗粒粒径范围的变化表现出一致的变化趋势：3 0 目4 5 目时d 。：最大，4 5 目6 0 目和 8 0 目1 0 0 目时的d 。，较小，而6 0 目8 0 目时d 。，最小。这意味着这两种粉体的表面粗 糙程度和结构疏松程度同样不随颗粒粒径范围的变化而保持固定的变化趋势，对于 每种粉体，在试验范围内应该也存在一个d 。，最小即颗粒表面最光滑的粒径范围。 华中农业大学硕十学位论文 2 3 3 有机粉状载体颗粒表面分维数与粒径范围和粉体种类相关性分析 以粒径范围和粉体种类为试验因素，风，为试验指标，对表1 、表2 、表3 、表4 中的数据进行方差分析，可以分析粒径范围、粉体种类对d s 。和d 5 ：的影响，这实质 上相当于两因素等重复试验，因素水平表见表5 。利用s p s s 中的g e n e r a ll i n e a rm o d e l 分析模块下的u n i v a r i a t e 进行方差分析和显著因素水平的多重比较。 表5 因素水平表 t a b l e5f a c t o r sa n dl e v e l s n 袭 载体种类粒径范围目 i - 、 1玉米粉3 0 - 4 5 2 米糠粉4 5 6 0 36 0 8 0 48 0 - 1 0 0 2 3 3 1 有机粉状载体颗粒表面分形维数d s 。与粒径范围和粉体种类的相关性分析 以有机粉状载体颗粒的表面分形维数眈。为试验指标( 剔除异常数据) ，方差分 析结果如表6 所示： 。 表6 粉体种类和粒径范围对表面分形维数d s 。影响的方差分析 t a b l e6v a r i a n c ea n a l y s i so ft h es u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n s d s l 从表6 可以看出，粉体在3 0 目1 0 0 目粒径范围内，粒径范围和粉体种类对表面分 形维数值d 。，均有极显著影响( p 0 0 5 ) ；4 5 目6 0 目与6 0 目8 0 目、3 0 目一4 5 目之间差异均显著( 尸 o 0 5 ) ； 3 0 目4 5 目与8 0 目1 0 0 目之间、6 0 目8 0 目与8 0 1 0 0 目之间差异极显著( p 0 0 1 ) 。说 基于电镜扫描的载体表面分形维数的测定 明表面分形维数仇，在3 0 目一1 0 0 目粒径范围内，至少存在两个最大值，这有利于根据 所要求的d s 。和有机粉体原始的粒径束选择粉碎时所需要达到的粒径范围。 表7 粒径范围对表面分形维数d s 。影响的多重比较 t a b l e7m u l t i p l ec o m p a r i s o n so fr a n g e si n p a r t i c l es i z eo nt h es u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n sd s l 粒径范围目均数 差数 x i 一2 9 0 0 x i 一2 8 3 8x i 一2 8 3 0 2 3 3 2 有机粉状载体颗粒的表面分形维数仇：与粒径范围和粉体种类的相关性分析 以有机粉状载体颗粒的表面分形维数见：试验指标的方差分析结果如表8 所示： 表8 粉体种类和粒径范围对表面分形维数d 5 ：影响的方差分析 t a b l e8v a r i a n c ea n a l y s i so ft h es u r f a c ef r a c t a ld i m e n s i o n sd 。， 变异来源自由度平方和均方和f 值临界值 从表8 可以看出，粉体在3 0 目1 0 0 目粒径范围内，粒径范围和有机粉状载体对表 面分形维数值d s 。均有极显著影响( p o