粒度對(duì)粉體空隙率的影響
粉體空隙是指粉體中顆粒與顆粒之間的空隙以及顆粒內(nèi)的空隙??障堵适侵敢欢糠垠w的總空隙占粉體堆積體積的比例??障堵史从撤垠w的堆積性能,直接影響粉體的包裝、貯存、輸送、應(yīng)用等方面。本文通過(guò)測(cè)量粒度、真密度、振實(shí)密度和松裝密度,計(jì)算出不同粉體的空隙率,在展示空隙率測(cè)試方法的同時(shí),也提供了一種探索粒度與空隙率之間關(guān)系的方法。
空隙率的測(cè)試方法
粉體的空隙率是空隙體積V空與堆積體積V的比值,其是反應(yīng)粉體宏觀特性的重要參數(shù)。當(dāng)粉體處于自然堆積狀態(tài)下,堆積體積就是粉體的自然堆積體積,即松裝體積V松;當(dāng)粉體處于振實(shí)的狀態(tài)下,堆積體積就是粉體的振實(shí)后的體積,即振實(shí)體積V振。通常情況下,在松裝和振實(shí)狀態(tài)下,粉體顆粒與顆粒之間的空隙率差異較大;振實(shí)狀態(tài)顆粒之間的密實(shí)度增加,空隙較小。我們需要區(qū)別對(duì)待不同堆積狀態(tài)下粉體的空隙率。
目前,粉末的空隙體積是無(wú)法直接測(cè)量的。我們可通過(guò)測(cè)量粉體的松裝密度、振實(shí)密度和真密度來(lái)表征粉體的空隙率。根據(jù)以下公式分別計(jì)算出粉體的松裝堆積空隙率ε松和振實(shí)堆積空隙率ε振。
其中,VT為顆粒的總體積,ρ真為粉體的真密度。
粒度對(duì)粉體空隙率的影響
那么,粒度及其分布與空隙率之間有什么關(guān)系呢?
我們用了5種不同粒度的粉體,使用百特激光粒度儀Bettersize2600分別測(cè)出樣品的粒度及其分布,如表1所示。我們使用百特BetterPyc 380真密度儀、BT-312振實(shí)密度儀和BT-101松裝密度儀,分別測(cè)試五個(gè)樣品的真密度、振實(shí)密度和松裝密度,結(jié)果如表1所示。從表1中可知,五個(gè)樣品的真密度幾乎沒(méi)有變化,振實(shí)密度和松裝密度隨著粒度的增大而增大。圖1為五種樣品空隙率和特征粒徑D50的關(guān)系圖,其說(shuō)明空隙率隨著粒徑的增大而減小。
表1. 多種玻璃珠樣品的粒徑和空隙率
圖 1. 樣品空隙率和D50的關(guān)系圖
結(jié)論
在本實(shí)驗(yàn)中,玻璃珠粉體的粒度越細(xì),空隙率越大;粒度越大,空隙率越小。由于空隙率還與顆粒形貌、水分、振動(dòng)以及顆粒上的孔隙等眾多因素有關(guān),因此粒度和空隙率之間沒(méi)有定量的比例關(guān)系。要準(zhǔn)確地得到一種粉體的空隙率,唯一的方法就是直接測(cè)量。丹東百特為廣大用戶(hù)提供了完整的粉體空隙率測(cè)試方案。