粉体的流动性PPT课件

1、三、粉体的流动性三、粉体的流动性 在粉体生产、制造、加工过程中，常在粉体生产、制造、加工过程中，常需要进行粉体物料的储存、输送等操需要进行粉体物料的储存、输送等操作。作。 粉体结拱是生产中的常见问题。直接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，乃至于影响影响到粉体的流动特性，乃至于影响到产品质量。到产品质量。 因此，实际要求尽可能地避免拱的产因此，实际要求尽可能地避免拱的产生。生。粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围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、医药中存、装填以及工业中的粉

2、末冶金、医药中不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒等工艺过程都具有重要的意义。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。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研究粉体流动性的意义测量方法测量方法静态法静态法动态法动态法剪切类剪切类流动类流动类 粉体的流动性（粉体的流动性（flowability）与粒子的形）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等状、大小、表面状态

3、、密度、空隙率等有关。对颗粒制备的重量差异以及正常有关。对颗粒制备的重量差异以及正常的操作影响很大。的操作影响很大。 粉体的流动包括重力流动、压缩流动、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。流态化流动等多种形式。1、概述、概述什么是粉体的重力流动？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。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的重

4、力流动粉体重力流动的基本形态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。态有整体流和漏斗流两种。 两种流动形态的特点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。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的区域呈漏斗

5、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。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，流整体流仓内没有死角，流动均匀且平稳，能把粒度动均匀且平稳，能把粒度分离的物料重新混合。整分离的物料重新混合。整体流需要增加料仓高度，体流需要增加料仓高度，增加仓壁的磨损。增加仓壁的磨损。 漏斗流对仓壁磨损较小，漏斗流对仓壁磨损较小，但不会使物料粒度分离。但不会使物料粒度分离。它是局部性的流动，存在它是局部性的流动，存在大量的死角，减少了料仓大量的死角，减少了料仓的有效容积。的有效容积。 漏斗流是一种有碍生产的漏斗

6、流是一种有碍生产的仓流状态，而整体流才是仓流状态，而整体流才是料仓正确设计的合理结果。料仓正确设计的合理结果。 料仓的材料有水泥料仓的材料有水泥（钢筋混凝土）、钢板（钢筋混凝土）、钢板和木材。一般大型饲料和木材。一般大型饲料厂原料仓常采用水泥结厂原料仓常采用水泥结构，配料仓和成品仓常构，配料仓和成品仓常用厚用厚2 23mm3mm的钢板制成。的钢板制成。料仓的形状有圆形和料仓的形状有圆形和方形两种，方形的在交方形两种，方形的在交接处容易形成死角，而接处容易形成死角，而圆形的无此弊病。但对圆形的无此弊病。但对于仓群，方仓可相互利于仓群，方仓可相互利用仓壁。用仓壁。 物料在料仓内排料情物料在料仓内排

7、料情况与料仓的形状和物料况与料仓的形状和物料本身的机械物理特性有本身的机械物理特性有关，一般可分为排空、关，一般可分为排空、“结柱结柱”和和“结拱结拱”三三种情况。种情况。s s = = t t = 0 = 0t t =0粉体的流动性 2、粉体的开放屈服强度、粉体的开放屈服强度由图由图2-27 的几何关系可得的几何关系可得2-38122sinccifoaf=使拱破坏的最大正应力。是粉体的物性，称为开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。放屈服强度或者应力。iccffoasin221=拱自由表面的应力状态拱自由表面的应力状态s s = = t t = 0 = 0从上两式可

8、得粉体的开放屈服强度从上两式可得粉体的开放屈服强度fc为为2-392-40tanicoa=2 cos1sinicifc=0 =0，fc=0 0 不等于不等于0，fc=常数常数 fc随随0 的增加而增加的增加而增加 由式得：由式得：molerus i 类粉体类粉体的开放屈服强度为的开放屈服强度为0，即，即molerus i 类粉体不结拱；类粉体不结拱；molerus ii 类粉体类粉体的开放屈服强度为常数，与预压的开放屈服强度为常数，与预压缩应力无关；缩应力无关；molerus iii 类粉体类粉体的开放屈服强度随预压缩应力的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

9、增增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增加。加。粉体的流动性粉体的流动性 水泥粉体物料是水泥粉体物料是，是无限多种粒度、形，是无限多种粒度、形状和空隙的组合体，因而我们可以用状和空隙的组合体，因而我们可以用的方的方法进行分析研究。法进行分析研究。 w.jenikew.jenike等人提出了粉体的连等人提出了粉体的连续介质塑料模型，并发展了续介质塑料模型，并发展了的判据，的判据，创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标，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

10、法。这些流动性的指标设计料仓等容器的实用方法。流动函数流动函数ff 22 ff 4410流动性流动性差，流不动差，流不动不易流动不易流动容易流动容易流动自由流自由流动动cfff/0s=判据：水泥粉体的开发屈服强度水泥粉体的开发屈服强度预压缩应力预压缩应力molerus i 类粉体的类粉体的jenike流动函数流动函数ff；molerus 类粉体的流动函数类粉体的流动函数ff与预压缩应力有与预压缩应力有关。关。molerus 类粉体的流动函数类粉体的流动函数ff是与预压缩应力是与预压缩应力无关的常数；无关的常数；粉体的流动性粉体的流动性20(sin)archbwrzg=0(2sin )(cos)

11、confcfrzf =2-422-43取图中的微元进行力学分析：取图中的微元进行力学分析：拱重可以近似为：拱重可以近似为：与自由表面垂直的面上的作用力：与自由表面垂直的面上的作用力： 拱应力分析拱应力分析00,(2sin )(cos )sinsin sin2confccfrzfr fz =002sin 22sincbfdrg=2-442-45max2cbfdg=2-462-47gfdbc)00467. 02(max=1.增大粒子大小增大粒子大小 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。的接触点数，降低粒子间的附

12、着力、凝聚力。2.粒子形态及表面粗糙度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，减少摩球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩擦力。擦力。3.含湿量含湿量 适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。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助流剂的影响 加入加入0.5%2%滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大滑石粉、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。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、粉体流动性的影响因素与改善方法粉体流动性的测定目的与意义目的与意义 熟悉测定粉体流动性的测定方法及影响流动性的因素l 寻

13、找改善流动性的方法 休止角法、内摩擦角法休止角法、内摩擦角法小孔流出速度法、旋转圆筒法小孔流出速度法、旋转圆筒法粉末流速计法等粉末流速计法等测量切向力与法向力的关系（得剪切方程）测量切向力与法向力的关系（得剪切方程）剪切仪剪切仪测量一定条件下粉体流动的速率或流出的时间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流出时间法狭缝流速测定法狭缝流速测定法测量参数测量参数测量测量装置装置剪切剪切类类流动类流动类静态法静态法动态法动态法jenike仪仪测测 量量 方方 法法壁摩擦角法、滑动角法壁摩擦角法、滑动角法综合流动指数法综合流动指数法测试原理测试原理 粉体是由无数个固体粒子组成的集合体。在制

14、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：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。 粉体的流动性种类种类现象或操作现象或操作流动性的评价方法流动性的评价方法重力流动重力流动瓶或加料斗中的流出瓶或加料斗中的流出旋转容器型混合器，充填旋转容器型混合器，充填流出速度，壁面摩擦角流出速度，壁面摩擦角休止角，流出界限孔径休止角，流出界限孔径振动流动振动流动振动加料，振动筛振动加料，振动筛充填，流出充填，流出休止角，流出速度，休止角，流出速度，

15、压缩度，表观密度压缩度，表观密度压缩流动压缩流动压缩成形（压片）压缩成形（压片）压缩度，壁面摩擦角压缩度，壁面摩擦角内部摩擦角内部摩擦角流态化流动流态化流动流化层干燥，流化层造粒流化层干燥，流化层造粒颗粒或片剂的空气输送颗粒或片剂的空气输送休止角，最小流化速度休止角，最小流化速度测定内容和操作测定内容和操作2测定内容测定内容（1）分别称取微晶纤维素粉末和微晶纤维素球形颗粒）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，测定休止角，比较不同形状与大小对休止角的影响；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）称取微晶纤维素粉末15g共共3份，分别向其中加入份，分

16、别向其中加入1%的滑石粉、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；流作用；（3）称取微晶纤维素粉末）称取微晶纤维素粉末20g，依次向其中加入，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。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（一）休止角的测定1物料物料微晶纤维素粉末，微晶纤维素球形颗粒，滑

17、石粉，微粉硅胶，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。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。休止角的测定休止角的测定htg=h/rr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。休止角的测定休止角的测定支支 架架 漏漏 斗斗 圆平板圆平板 刻度尺刻度尺测定装置测定装置测量方法测量方法 将粉体样品倒入漏斗内，使样品通过漏将粉体样品倒入漏斗内，使样品通过漏斗落

18、在下方直径斗落在下方直径为为20 mm20 mm的圆平板上，使的圆平板上，使粉体逐渐堆积，直至不能继续堆积为止。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，再按公式从刻度尺上读出粉堆的高度，再按公式求出休止角。求出休止角。 休止角公式休止角公式rh=tan休止角与流动性的关系休止角与流动性的关系粉体的休粉体的休止角止角40%q40%，粉体，粉体的流动性急剧恶化的流动性急剧恶化 综合指数的测定综合指数的测定测定装置测定装置2 2 测定台测定台 3 3 锁紧螺母锁紧螺母 4 4 筛网筛网 5 5 振动台振动台套筛（套筛（4040目、目、6060目、目、100100目）目）天平天平 电磁振动器等电磁振动器等凝聚度的测定凝聚度的测定综合指数的测定综合指数的测定4 4、4040目筛网上每残留目筛网上每残留0.1g0.1g样品乘以系数样品乘以系数5%5%；5 5、6060目筛网上每残留目筛网上每残留0.1