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2 粒径的概念

  2 粒径的概念_能源/化工_工程科技_专业资料。?2006珠海欧美克科技有限公司 专业知识普及文档 本文是为颗粒仪器的使用者(用户)而编写 的,希望有助于用户提高粒度测试水平。由于 粒度测试是一门较特殊的测试技术,本身还不 成熟,加上作者的专业

  ?2006珠海欧美克科技有限公司 专业知识普及文档 本文是为颗粒仪器的使用者(用户)而编写 的,希望有助于用户提高粒度测试水平。由于 粒度测试是一门较特殊的测试技术,本身还不 成熟,加上作者的专业水平和经验都有限,文 中难免有不妥之处,欢迎广大读者提出批评和 讨论。 §2 粒径的概念 在此,我们将颗粒的大小称为“粒径”。 在有的文献或测试报告中,又称为“粒度”或 者“直径”。 如果颗粒是圆球形的(见图1(a)),那么粒 径的物理含义是非常清楚的,它就是颗粒的直 径。然而对于绝大多数粉体材料而言,颗粒的 形状是不规则的(见图l(b))。这时,“粒径” 表2 几种理论粒径的计算公式 平均值 计算式 直径的几何平均值 直径的算术平均值 直径的调和平均值 D max Di Di=D min D max Di Di=D min D max Di=D min 还是现代的)测量操作中, 我们都不是,也不 可能去测量所有通过重心连接颗粒表面两点之 间的距离,而是通过某种等效的方法测量颗粒 的大小,所以我们测得的粒径是等效粒径。 例如:在传统的过筛方法中,我们认为能通过 筛孔的颗粒,其粒径都小于筛孔的宽度。在此, 如果颗粒是圆球形的,结论当然正确。但是对 于非球形颗粒,颗粒能通过筛孔只表明颗粒落 向筛子表面将要通过筛孔时,颗粒在筛面上的 投影正好在某筛孔之内(见图2)。同样的颗粒, 平视图 (a)理想的圆形颗粒 (b)炭化硅微粉显微图像 图l颗粒的显微图像 如何描述呢? 文献(1)作了如下定义:“通过 颗粒重心,连接颗粒表面两点之间的线段的大 小。因此,在这种情况下,直径不是单一的 , 而是一个分布,即连续地从一个上限值变化到 一个下限值,这时的直径只能是所有这些直径 的统计平均值。因此,对于一个给定的非球形 颗粒,其粒度值还和计算的平均方法有关。” 表2是常见的几种统计平均方法 。 由此可 见,即使我们能够测量颗粒表面两点之间的距 离(迄今为止事实上是不可能的),我们也得不 到“唯一”的粒径值,因 为 它 还 跟平均方法 , 即人为的定义有关。 在现实的(不论是传统的 俯视图 横着落向筛面 不能通过筛孔 直着落向筛面 顺利通过筛孔 图2 颗粒能否通过筛孔跟其落向筛面时的取向有关 有时能通过筛孔,被认为小于筛孔;有时不能 通过筛孔,则被认为大于筛孔。 又如,在沉降原理的粒度仪中,粒径是根 据颗粒的沉降速度测得的。由于仪器所依据的 基本理论----斯托克斯(Stokes)公式只给出球 形颗粒的沉降速度同粒径之间的关系 ( 详见 §6.3),当颗粒是不规则物体时,沉降速度与 粒径之间的关系是未知的。所以沉降仪给出的 -2- ?2006珠海欧美克科技有限公司 专业知识普及文档 粒径的准确含义是:“被测颗粒就沉降速度而 言,相当于某一球体的大小”。通常把这种粒 径称为斯托克斯直径,也可称为等效沉降速度 粒径。类似地,激光粒度仪给出的粒径可称为 等效散射光粒径;库尔特计数器给出的粒径可 称为等效电阻粒径等等。总之,现有的所有的 粒度测量手段给出的粒径都是等效粒径。因此 除了球形颗粒以外,测试结果同仪器原理有关, 或者说同“等效”所参照的物理参数或物理行 为有关。仪器原理不同,一般来说测试结果是 不同的。只有当颗粒是球形时,不同原理仪器 的结果才可能相同。 根据现实的各种粒度测量仪器的工作原理, 不妨将“粒径”定义如下: 当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与 某一直径的同质球体(或其组合)最相近时,就 把该球体的直径(或其组合)作为被测颗粒的等 效粒径(或粒度分布)。 · 该定义包含如下几层含意: (1) 粒度测量实质上是通过把被测颗粒和 同一种材料构成的圆球相比较而得出的; (2) 不同原理的仪器选不同的物理特性或 物理行为作为比较的参考量,例如:沉降仪选 用沉降速度,激光粒度仪选用散射光能分布, 筛分法选用颗粒能否通过筛孔等等; (3) 将待测颗粒的某种物理特性或物理行 为与同质球体作比较时,有时能找到一个 ( 或 一组)在该特性上完全相同的球体(如库尔特计 数器,详见§6.2),有时则只能找到最相近的 球体 (如激光粒度仪,详见§5)。由于理论上 可以把“相同”作为“相近”的特例,所以在 定义中用“相近”一词,使定义更有一般性; (4) 将待测颗粒的某种物理特性或物理行 为与同质球体作比较时,有时能找到某一个确 定的直径的球与之对应,有时则需一组大小不 同的球的组合于之对应,才能最相近 (例如激 光粒度仪,参考文献3)。 §3 粒度分布及其表述 上一节介绍了粒径的概念。它是一个颗粒 大小的量度。而粉体样品是由成万上亿个颗粒 组成的,颗粒之间大小互不相同。此时,其大 小需要用粒度分布来描述。所谓粒度分布,就 是粉体样品中各种大小的颗粒占颗粒总数的比 例。 §3.1 粒度分布的表达 为了表达粒度分布,通常从小到大 (也可 以从大到小)按一定的规则选多个代表粒径 x0, x1,x2,………,xm,组成相应的粒径区间: [ x 0 , x 1 ] , [ x 1 , x 2 ] , [ x 2 , x 3 ] ,… … …, [ x m - , 1 x m ] , 各区间内的颗粒的相对重量: w1,w2,w3,………,wm, 就组成了粒度的重量分布。在此, 上述用各粒径区间上的颗粒重量表示的粒 度分布称为粒度的微分分布或频度分布。在实 际应用中,也有用累积值表示粒度分布的,称 为累积分布。它表示粒度从无限小到某代表粒 径之间的所有颗粒重量占总重量的百分比,用 W1,W2,W3,………,Wm 表示,式中, i Wi= wj , j=1 i=1,2,....m; 表示粒径小于xi的所有颗粒的 重量占总重量的百分比。这种累积方式称作从 小到大累积。 -3-

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