3.颗粒的形状与测量ppt课件.ppt

颗粒的形状,粉体工程第三讲,1,颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上个点所构成的图像，它是除粒度外颗粒另一重要的几何特征。颗粒的形状对粉体的物理性能、化学性能、输运性能和工艺性能有很大的影响。,颗粒的形状,2,例如，球形颗粒粉体的流动性、填形性好，粉末结合后材料的均匀性高。涂料中所用的粉末则希望是片状颗粒，这样粉末的覆盖性就会较其他形状的好。科学地描述颗粒的形状对粉体的应用会有很大的帮助。同颗粒大小相比，描述颗粒形状更加困难些。为方便和归一化起见，人们规定了某种方法，使形状的描述量化，并且是无量纲的量。,3,4,颗粒形状术语,5,形状指数（shapeindex）,将表示颗粒外形的几何量的各种无因次组合称为形状指数，它是对单一颗粒本身几何形状的指数化。类别：与外形尺寸相关的形状指数与表面积和体积有关的形状指数与颗粒投影周长相关的形状指数,6,描述颗粒形状的参数,形状描述模型厚度-T短径-B长径-L,7,描述颗粒形状的参数,均齐度充满度球形度圆形度原角度表面指数形状系数,8,一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h，定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：,扁平度,延伸度,扁平度m与延伸度n,均齐度,9,充满度,FV=LBT/V体积充满度L：长径B：短径T：厚度V：颗粒体积,FA=LB/A面积充满度L：长径B：短径A：投影面积,10,与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比,球形度,可以看出：1.；2.颗粒为球形时，达最大值。,11,一些规则形状体的球形度：,12,圆形度,=d/L,D2=4A/,定义了颗粒的投影与圆的接近程度。,13,圆角度,F=ri/NR,表示颗粒棱角的磨损程度，即颗粒表面平滑程度,14,若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径d的关系可表示为：,式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积描述，k有两种主要形式，分别为：,形状系数,15,形状系数的表达,16,规则形状颗粒的形状系数,17,颗粒形状的数学分析,颗粒形状的数学分析是指将颗粒的几何形状用一些函数来表述，常见的表述方法有Fourier法方波函数法分数维法,18,Fourier法,Fourier法是由一系列正弦函数和余弦函数组成，这些函数相互叠加会产生不同的效应。如：半径向量法：极坐标法纯正弦函数法,19,20,傅里叶级数展开,21,几个低次项三角函数的波形及其生成的图像,22,颗粒轮廓的傅里叶分析,23,以傅里叶级数的系数表示颗粒形状和粒径,24,粒度的测定,显微观察法筛分法光衍射法测量电传感测量沉降法测粒度气体吸附法,25,显微观察法,26,显微观察法,27,显微观察法,28,显微观察法,29,显微镜方法的优缺点,优点可直接观察粒子形状可直接观察粒子团聚光学显微镜便宜,缺点代表性差重复性差测量投影面积直径速度慢,30,1筛分析法（40m）,利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把粉末分成若干等级，称量各级粉末重量，即可计算用重量百分数表示的粒度组成。,31,国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准单位：目目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔数,(a，d单位mm),25.4,a,d,32,筛分标准与筛分结果,33,举例,34,举例,35,筛分的优缺点,优点统计量大,代表性强便宜重量分布,缺点下限38微米人为因素影响大重复性差非规则形状粒子误差速度慢,36,3.光衍射法粒度测试,测量原理,当光入射到颗粒时，会产生衍射，小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小，某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少有关。,37,38,激光衍射0.05500mX光小角衍射0.0020.1m,测量方法,39,激光衍射法,40,4.电传感法粒度测试,测量原理,当一个小颗粒通过小孔时，所产生的电感应，即电压脉冲与颗粒的体积成正比。,41,无颗粒时单元的电阻,有颗粒时单元的电阻,仪器对脉冲计数并归档，即可计算出有关粒度参量,42,3.沉降法法粒度测试,测量原理,在具有一定粘度的粉末悬浊液内，大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，颗粒越大沉降速度越快。如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离(时间)后，就能将粉末按粒度差别分开。,43,测量原理示意图,光吸收率,时间,t1,t2,t3,0,44,重力沉降10300m离心沉降0.0110m,测量方法,45,自然重力状态下的dt的函数（Stokes）,离心力状态下的dt函数,46,优点测量重量分布代表性强经典理论,不同厂家仪器结果对比性好价格比激光衍射法便宜,缺点对于小粒子测试速度慢,重复性差非球型粒子误差大不适应于混合物料动态范围比激光衍射法窄,沉降法方法的优缺点,47,气体吸附法（BET法）,BET法是BET比表面积检测法的简称，该方法由于是依据著名的BET理论为基础而得名。BET是三位科学家（Brunauer、Emmett和Teller）的首字母缩写，三位科学家从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的BET方程，成为了颗粒表面吸附科学的理论基础，并被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。比表面积是指每克物质中所有颗粒总外表面积之和，国际单位是：m2/g，比表面积是衡量物质特性的重要参量，可由专门的仪器来检测，通常该类仪器需依据BET理论来进行数据处理。,48,BET法原理,基本原理：限定体系中，当物质表面吸附氮气时，引起测量体系中的的压力下降，直到吸附平衡为止。测量吸附前后的压力，计算在平衡压力下被吸附的气体体积；根据B.E.T.等温吸附公式，计算试样单分