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粒度儀基本測試方法利用的原理簡析
點擊次數:1282 發布時間:2015-12-05
粒度儀的粒度測試的方法很多,具統計有上百種。目前常用的有沉降法、激光法、篩分法、圖像法和電阻法五種,另外還有幾種在特定行業和領域中常用的測試方法。
① Stokes定律:在重力場中,懸浮在液體中的顆粒受重力、浮力和粘滯阻力的作用將發生運動,其運動方程為:
這就是Stokes定律。
從Stokes 定律中我們看到,沉降速度與顆粒直徑的平方成正比。比如兩個粒徑比為1:10的顆粒,其沉降速度之比為1:100,就是說細顆粒的沉降速度要慢很多。為了加快細顆粒的沉降速度,縮短測量時間,現代沉降儀大都引入離心沉降方式。在離心沉降狀態下,顆粒的沉降事度與粒度的關系如下:
這就是Stokes定律在離心狀態下的表達式。由于離心轉速都在數百轉以上,離心加速度ω2r遠遠大于重力加速度g,Vc>>V,所以在粒徑相同的條件下,離心沉降的測試時間將大大縮短。
② 比爾定律:
如前所述,沉降法是根據顆粒的沉降速度來測試粒度分布的。但直接測量顆粒的沉降速度是很困難的。所以在實際應用過程中是通過測量不同時刻透過懸浮液光強的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度的。那么光強的變化率與粒徑之間的關系又是怎樣的呢?比爾是律告訴我們:
設在T1、T2、T3、……Ti時刻測得一系列的光強值I1<I2<I3……<Ii,這些光強值對應的顆粒粒徑為D1>D2>D3>……>Di,將這些光強值和粒徑值代入式(5),再通過計算機處理就可以得到粒度分布了。
除了上述幾種粒度測試方法以外,目前在生產和研究領域還常用刮板法、沉降瓶法、透氣法、超聲波法和動態光散射法等。
(1) 刮板法:把樣品刮到一個平板的表面上,觀察粗糙度,以此來評價樣品的粒度是否合格。此法是涂料行業采用的一種方法。是一個定性的粒度測試方法。
(2) 沉降瓶法:它的原理與前后講的沉降法原理大致相同。測試過程是首先將一定量的樣品與液體在500ml或1000l的量筒里配制成懸浮液,充分攪拌均勻后取出一定量(如20ml)作為樣品的總重量,然后根據Stokes定律計算好每種顆粒沉降時間,在固定的時刻分別放出相同量的懸浮液,來代表該時刻對應的粒徑。將每個時刻得到的懸浮液烘干、稱重后就可以計算出粒度分布了。此法目前在磨料和河流泥沙等行業還有應用。
(3) 透氣法:透氣法也叫弗氏法。先將樣品裝到一個金屬管里并壓實,將這個金屬管安裝到一個氣路里形成一個閉環氣路。當氣路中的氣體流動時,氣體將從顆粒的縫隙中穿過。如果樣品較粗,顆粒之間的縫隙就大,氣體流邊所受的阻礙就??;樣品較細,顆粒之間的縫隙就小,氣體流動所受的阻礙就大。透氣法就是根據這樣一個原理來測試粒度的。這種方法只能得到一個平均粒度值,不能測量粒度分布。這種方法主要用在磁性材料行業。
(4) 超聲波法:通過不同粒徑顆粒對超聲波產生不同的影響的原理來測量粒度分布的一種方法。它可以直接測試固液比達到70%的高濃度漿料。這種方法是一種新的技術,目前國內外都有人進行研究,據說國外已經有了儀器,國內目前還沒有。
(5) 動態光散射法:前面所講的激光散射法可以理解為靜態光散射法。當顆粒小到一定的程度時,顆粒在液體中受布朗運動的影響,呈一種隨機的運動狀態,其運動距離與運動速度與顆粒的大小有關。通過相關技術來識別這些顆粒的運動狀態,就可以得到粒度分布了。動態光散射法,主要用來測量納米材料的粒度分布。國外已有現成的儀器,國內目前還沒有。
   

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