沉降终速与颗粒粒度测定

1、湖南化工第28卷第3期Vol.28No.31998年6月June1998HUNANCHEMICALINDUSTRY沉降终速与颗粒粒度测定何静张全茹(摘要;。关键词TheVelocityofUniformDescensionandDeterminationofParticleSizeHeJingZhangQuanru(ChangshaTechnicalCollege,410012)AbstractThemotionruleofparticleinthestaticflowisanalyzed.Andtheappli2cationofthevelocityofuniformdescensionin

2、determinationofparticlesizeanddistribu2tionisdiscussed.Itisalsointroducedhowtomeasurethepowderparticledistribution.Keywordsparticlesizevelocityofuniformdescensionparticledistribution为了鉴定粉末产品的质量和等级,也为制定一系列科研和生产方案等目的,需对一系列微粒粒度进行测定。确定单个颗粒大小的方法有很多种,如显微镜法、体积比较法、重量比较法等。在液体或气体中,球形和非球形的两颗粒作降落实验时,若它们的自由沉降速度相

3、等,便可认为两颗粒的粒径完全相等。用这些方法测定的颗粒粒径被称为有效粒径。经常遇到颗粒群。为了工程计算方便,经常需要用平均粒径(各粒径的平均值)来描述其粒度分布情况。1颗粒在静止流体中的沉降111单个颗粒在静止流体中的沉降的加速阶段;随着沉降速度的加快,颗粒沉降加速度很快减少至0,此时颗粒以匀速降落,这个速度称为沉降终速ut。由牛顿第二定律可知,三力平衡时,下式成立:Fg-Fb-Fd=6)g-d(s-34u2d0=022(1)us=ut=)(30(2)实验证明,颗粒在静止流体中沉降时,往往是以层流流动,阻力系数。将0=dut其代入(2)式得斯托克斯沉降终速:ut=()218g(3)(1)(2)

4、(3)式中,ut:沉降终速,m/s;s、对于粒径为d的球形颗粒,在重力场中受到了三个力的作用,即向下的重力Fg、流体的浮力Fb以及与颗粒沉降方向相反的流体阻力Fd。在三个力作用下颗粒将发生沉降。由于颗粒初始降落速度为0,故有短暂:分别为颗粒和流体的密度,kg/m3;g:重力加速度,g=9.81m/s2;:流体的粘度,Pas;d:颗粒体的粒径,m。112悬浮液中颗粒的沉降过程将稀悬浮液置于沉降皿中观察。沉降过程开始后,所有的颗粒都开始沉降,并且很第3期何静等:沉降终速与颗粒粒度测定41快达到沉降终速,于是就出现了4个区域:清液区,悬浮区,非均一浓度区,粗粒区。粗颗粒沉降速度大,先在底部出现粗粒区

5、,小颗粒沉降慢,形成了粒度分布不均匀区和漂浮状态的悬浮液区,最上面是沉降后的液体区;各区之间均有界线,尤其是液体和悬浮液区之间的界线非常清晰。,可用斯托克斯公式来描述,界面内颗粒粒径基本一致。2ut在粉末粒度测定中的应用211测试仪及Y-I曲线小。所以,当平均粒径dm=,时,lgIn=lgI0-lgI1,lgI1lgI2,lgInW=mn(8),g;d:,m;In:粒径为dn时悬浮液的透光率%。不同粒径范围内的粒度分布为:n%=W总(9)粒度分布的累积曲线:n%=1%+2%+n%(10)测定ut宜用WID-C301粉末粒度仪。它能够在一定范围内确定被测粉末的粒度及最大粒径。该仪器实际上采用的是

6、光透法,测试后绘制出透光强度Y-I曲线。Y-I曲线是由纵坐标Y和横坐标的值决定的。纵坐标Y(记录仪走纸记录值高度)与沉降皿中颗粒沉降高度h有如下关系:Y=212测定锌粉粒度21211制备悬浮液试剂:清洗剂为蒸馏水;用1%的葡萄糖水溶液作锌粉的分散剂;30%甘油水溶液作为分散介质,29时,其为1085144kg/m3,为2.81×10-3Pas。3试样:锌粉,s为7140kg/m。测试器皿:沉降皿、表面皿、搅拌、滴液管、烧杯、酒精温度计。21212测试结果将上述锌粉与分散介质配制成稀悬浮液,盛入沉降皿中,测试后得附图曲线。从图中查得起始透光强度为I9,相应Y9。该1-HKce(4)沉降

7、皿中颗粒的沉降时间t为:t=1-Ht=tKve(5)(4)(5)式中,H:光电扫描的高度,cm;K:记录仪走纸最大记录值高度(240mm);t:平行光束扫描时间,900s;h:颗粒的沉降高度,cm。沉降皿中颗粒的自由沉降速度为:ut=×10-2tm/sY=6.67×10-5(6)由(3)式可得,颗粒的粒径为:d=1.106×104mYs-(7)横坐标标示的是平行光束透过悬浮液的透光率(%)。在不同的粒径dm范围内,颗粒的重量不同,其透光强度亦不同;颗粒大,重量大,则所吸受的光多,透光率附图Y-I曲线湖南化工第28卷42点对应的颗粒粒径最大,由(7)式可得:dmax

8、=1.106×104将表2中有关数据代入(11)式得:d50=-3-1085.4449.5(5.5-4.5)+4.5=5.011(m)16.880m)=14.78(附表粒度分布粉末序号356789显然该锌粉粒径范围为014.78m,在此粒度内分为若干个不同粒径区域dn。根据In与Wm的关系可列附表。从附表可知,锌粉210md均0100%均d50,d50按下式计算:d50=lgIn0.0.1100.0690.0510.0400.0180.008m)dm(14.55.56.57.591113.395(n(%)0(%)62321.17717.57716.88012.51310.67010.

9、0445.5242.9902.62323.80041.37758.25770.77081.44291.48697.110100.000.0.6300.6050.4490.3830.3600.1980.1073.600n+1%(dm+1-dm)+dm(11)Wn=式中:n%:粒度累积至接近50%的值,n%50%;n+1%:对应于n+1%的粒度分布值;dm:对应于n%时颗粒的粒径,m。m)粒径范围(分布(%)m)d均(022.6232421.1774517.5775616.880以上测试结果(锌粉粒度分布及平均粒径)如下:6712.5137810.67281010.04410121214.795.

10、5242.990d均d50=5.0113结语况及其平均粒度的估计值。参考文献从WID2C301粒度分布仪测锌粉粒度的实例中可看出,利用沉降终速的概念,对细颗粒粒径的测定和粒度分布的确定是直观和方便的。通过沉降终速的计算,可以确定各种非球形细颗粒粒径,也可以根据沉降界面的下降规律,分析得出颗粒群中粒度分布情(上接第34页)1孙佩极冶金化工过程及设备北京:冶金工业出版社,19801032申丽,张殿印工业粉尘及其性质金属世界,1997,(6):10收稿日期:1998-01-21操作条件下控制反应过程,中和氯化物,生产杀虫双,结果如下:用NaOH作中和碱磺化平均收率为84119%,而用Na2CO3作中和碱磺化平均收率为8