粉体的流动性.ppt

改善无止境,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三、粉体的流动性,在粉体生产、制造、加工过程中，常需要进行粉体物料的储存、输送等操作。,粉体结拱是生产中的常见问题。直接影响到粉体的流动特性，乃至于影响到产品质量。,因此，实际要求尽可能地避免拱的产生。,粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围,很广，粉体的流动性对其生产、输送、储,存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中,不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒,等工艺过程都具有重要的意义。,在水泥厂中，许多操作过程都会涉及到粉,体的重力流动,。,研究粉体的流动性能，对于,粉体设备的设计，都具有十分重要的意义。,研究粉体流动性的意义,测量方法,静态法,动态法,剪切类,流动类,粉体的流动性（,flowability,）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。对颗粒制备的重量差异以及正常的操作影响很大。,粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流动等多种形式。,1,、概述,什么是粉体的重力流动？,粉体颗粒间的相互滑移，必须克服其内摩擦力。松散物料,由于自身重力克服料层内力所具有的流动性质，称为重力,流动性。物料从料仓中卸出就是依靠这种流动性。,粉体的重力流动,粉体重力流动的基本形态,实验表明，料仓内粉体物料在重力作用下的流动基本状,态有整体流和漏斗流两种,。,两种流动形态的特点,在卸料过程中，仓内物料全部处于均匀下降的运动状态，这种仓流,状态称为全流式流动或整体流。,若只有料仓的中心部分产生料流，而其他区域的物料停滞不动，流动,的区域呈漏斗状，流动沟道呈圆形截面，其底部截,面大致相当于卸料,口面积，这种仓流状态,这种仓流状态,称为穿流式流动或漏斗流。,整体流仓内没有死角，流,动均匀且平稳，能把粒度,分离的物料重新混合。整,体流需要增加料仓高度，,增加仓壁的磨损。,漏斗流对仓壁磨损较小，,但不会使物料粒度分离。,它是局部性的流动，存在,大量的死角，减少了料仓,的有效容积。,漏斗流是一种有碍生产的,仓流状态，而整体流才是,料仓正确设计的合理结果。,料仓的材料有水泥（钢筋混凝土）、钢板和木材。一般大型饲料厂原料仓常采用水泥结构，配料仓和成品仓常用厚,2,3mm,的钢板制成。料仓的形状有圆形和方形两种，方形的在交接处容易形成死角，而圆形的无此弊病。但对于仓群，方仓可相互利用仓壁。物料在料仓内排料情况与料仓的形状和物料本身的机械物理特性有关，一般可分为排空、“结柱”和“结拱”三种情况。,s,=,t,=0,t,=0,粉体的流动性,2,、粉体的开放屈服强度,由图,2-27,的几何关系可得,2-38,使拱破坏的最大正应力。是粉体的物性，称为开放屈服强度或者应力。,拱自由表面的应力状态,s,=t,=0,从上两式可得粉体的开放屈服强度,f,c,为,2-39,2-40,0,=0,，,f,c,=0,0,不等于,0,，,f,c,=,常数,f,c,随,0,的增加而增加,由式得：,Molerus I,类粉体,的开放屈服强度为,0,，即,Molerus I,类粉体不结拱；,Molerus II,类粉体,的开放屈服强度为常数，与预压缩应力无关；,Molerus III,类粉体,的开放屈服强度随预压缩应力的增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增加。,粉体的流动性,3,、,W.Jenlike,粉体流动函数,水泥粉体物料是,不均匀的,，是无限多种粒度、形状和空隙的组合体，因而我们可以用,连续介质的方法进行分析研究。,W.Jenike,等人提出了粉体的连续介质塑料模型，并发展了,流动,不流动,的判据，创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标，并且根据散状物料流动理论导出一套能根据所测得这些流动性的指标设计料仓等容器的实用方法。,流动函数,FF,2,2,FF,4,4,10,流动性,差，流不动,不易流动,容易流动,自由流动,水泥粉体的开发屈服强度,预压缩应力,Molerus I,类粉体的,Jenike,流动函数,FF,；,Molerus,类粉体的流动函数,FF,与预压缩应力有关。,Molerus,类粉体的流动函数,FF,是与预压缩应力无关的常数；,粉体的流动性,2-42,2-43,取图中的微元进行力学分析：,拱重可以近似为：,与自由表面垂直的面上的作用力：,拱应力分析,2-44,2-45,2-46,2-47,1.,增大粒子大小,对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力。,2.,粒子形态及表面粗糙度,球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩擦力。,3.,含湿量,适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。,4.,加入助流剂的影响,加入,0.5%,2%,滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大大改善粉体的流动性。但过多使用反而增加阻力。,4,、粉体流动性的影响因素与改善方法,粉体流动性的测定,目的与意义,熟悉测定粉体流动性的测定方法及影响流动性的因素,寻找改善流动性的方法,休止角法、内摩擦角法,小孔流出速度法、旋转圆筒法,粉末流速计法等,测量切向力与法向力的关系（得剪切方程）,剪切仪,测量一定条件下粉体流动的速率或流出的时间,流出时间法,狭缝流速测定法,测量参数,测量,装置,剪切,类,流动类,静态法,动态法,Jenike,仪,测 量 方 法,壁摩擦角法、滑动角法,综合流动指数法,测试原理,粉体是由无数个固体粒子组成的集合体。在制药行业中常用的粉体的粒子大小范围为,1m10 mm,。,粉体的第一性质：,组成粉体的单一粒子的性质，如粒子的形状、大小、粒度分布、粒密度等；,粉体的第二性质：,粉体集合体的性质，如粉体的流动性、填充性、堆密度、压缩成形性等粉体的流动性,种类,现象或操作,流动性的评价方法,重力流动,瓶或加料斗中的流出,旋转容器型混合器，充填,流出速度，壁面摩擦角,休止角，流出界限孔径,振动流动,振动加料，振动筛,充填，流出,休止角，流出速度，,压缩度，表观密度,压缩流动,压缩成形（压片）,压缩度，壁面摩擦角,内部摩擦角,流态化流动,流化层干燥，流化层造粒,颗粒或片剂的空气输送,休止角，最小流化速度,测定内容和操作,2,测定内容,（,1,）分别称取微晶纤维素粉末和微晶纤维素球形颗粒,20g,，测定休止角，比较不同形状与大小对休止角的影响；,（,2,）称取微晶纤维素粉末,15g,共,3,份，分别向其中加入,1%,的滑石粉、微粉硅胶、硬脂酸镁，均匀混合后测定休止角，比较不同润滑剂的助流作用；,（,3,）称取微晶纤维素粉末,20g,，依次向其中加入,0.2%,1%,2%,5%,10%,的滑石粉，均匀混合后测定其休止角，比较助流剂的量对流动性的影响。以休止角为纵坐标，以加入量为横坐标，绘出曲线。,（一）休止角的测定,1,物料,微晶纤维素粉末，微晶纤维素球形颗粒，滑石粉，微粉硅胶，硬脂酸镁。,休止角,休止角的测定方法有：,注入法、排出法、容器倾斜法等等。,休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的平衡状态下，与水平面所形成的最大角。,休止角的测定,h,tg,=h/r,r,常用的方法是固定圆锥法（亦称残留圆锥法）。固定圆锥法将粉体注入到某一有限直径的圆盘中心上，直到粉体堆积层斜边的物料沿圆盘边缘自动流出为止，停止注入，测定休止角,。,休止角的测定,支 架,漏 斗,圆平板,刻度尺,测定装置,测量方法,将粉体样品倒入漏斗内，使样品通过漏,斗落在下方直径,为,20 mm,的圆平板上，使,粉体逐渐堆积，直至不能继续堆积为止。,从刻度尺上读出粉堆的高度，再按公式,求出休止角。,休止角公式,休止角与流动性的关系,粉体的休止角,40%,，粉体的流动性急剧恶化,。,1,、称量,2g,样品放在,40,目筛网上，下面连接,60,目、,100,目和底盘；,2,、加盖放在电磁振动器上振动,2,分钟；,3,、称量每层筛网上残留样品质量。,综合指数的测定,测定装置,2,测定台,3,锁紧螺母,4,筛网,5,振动台,套筛（,40,目、,60,目、,100,目）,天平,电磁振动器等,凝聚度的测定,综合指数的测定,4,、,40,目筛网上每残留,0.1g,样品乘以系数,5%,；,5,、,60,目筛网上每残留,0.1g,样品乘以系数,3%,；,6,、,100,目筛网上每残留,0.1g,样品乘以系数,1%,。,1,、,2g,粉体全部残留在,40,目筛网上，,C=100%,；,2,、,2g,粉体全部通过在,100,目筛网上，,C=0,。,凝聚度的测定,评 价 方 法,根据已测样品的休止角、刮铲角、压缩率和凝聚度的测定值，在粉体流动性评价表中查出相应的分数，然后相加得总分，就可知道所测粉体的流动性状属于哪一类。,综合流动指数评价法,1,、信息量大，对粉体的处理有直接的参考作用；,2,、只能表示和比较粉体物料的相对流动性。,