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粒度儀基本測(cè)試方法利用的原理簡(jiǎn)析

來源:珠海歐美克儀器有限公司   2015年12月05日 16:29  
粒度儀的粒度測(cè)試的方法很多,具統(tǒng)計(jì)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(yè)和領(lǐng)域中常用的測(cè)試方法。
① Stokes定律:在重力場(chǎng)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(fā)生運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)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(gè)粒徑比為1:10的顆粒,其沉降速度之比為1:100,就是說細(xì)顆粒的沉降速度要慢很多。為了加快細(xì)顆粒的沉降速度,縮短測(cè)量時(shí)間,現(xiàn)代沉降儀大都引入離心沉降方式。在離心沉降狀態(tài)下,顆粒的沉降事度與粒度的關(guān)系如下:
這就是Stokes定律在離心狀態(tài)下的表達(dá)式。由于離心轉(zhuǎn)速都在數(shù)百轉(zhuǎn)以上,離心加速度ω2r遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(cè)試時(shí)間將大大縮短。
② 比爾定律:
如前所述,沉降法是根據(jù)顆粒的沉降速度來測(cè)試粒度分布的。但直接測(cè)量顆粒的沉降速度是很困難的。所以在實(shí)際應(yīng)用過程中是通過測(cè)量不同時(shí)刻透過懸浮液光強(qiáng)的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度的。那么光強(qiáng)的變化率與粒徑之間的關(guān)系又是怎樣的呢?比爾是律告訴我們:
設(shè)在T1、T2、T3、……Ti時(shí)刻測(cè)得一系列的光強(qiáng)值I1<I2<I3……<Ii,這些光強(qiáng)值對(duì)應(yīng)的顆粒粒徑為D1>D2>D3>……>Di,將這些光強(qiáng)值和粒徑值代入式(5),再通過計(jì)算機(jī)處理就可以得到粒度分布了。
除了上述幾種粒度測(cè)試方法以外,目前在生產(chǎn)和研究領(lǐng)域還常用刮板法、沉降瓶法、透氣法、超聲波法和動(dòng)態(tài)光散射法等。
(1) 刮板法:把樣品刮到一個(gè)平板的表面上,觀察粗糙度,以此來評(píng)價(jià)樣品的粒度是否合格。此法是涂料行業(yè)采用的一種方法。是一個(gè)定性的粒度測(cè)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(cè)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?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〕鲆欢浚ㄈ?0ml)作為樣品的總重量,然后根據(jù)Stokes定律計(jì)算好每種顆粒沉降時(shí)間,在固定的時(shí)刻分別放出相同量的懸浮液,來代表該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的粒徑。將每個(gè)時(shí)刻得到的懸浮液烘干、稱重后就可以計(jì)算出粒度分布了。此法目前在磨料和河流泥沙等行業(yè)還有應(yīng)用。
(3) 透氣法:透氣法也叫弗氏法。先將樣品裝到一個(gè)金屬管里并壓實(shí),將這個(gè)金屬管安裝到一個(gè)氣路里形成一個(gè)閉環(huán)氣路。當(dāng)氣路中的氣體流動(dòng)時(shí),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小;樣品較細(xì),顆粒之間的縫隙就小,氣體流動(dòng)所受的阻礙就大。透氣法就是根據(jù)這樣一個(gè)原理來測(cè)試粒度的。這種方法只能得到一個(gè)平均粒度值,不能測(cè)量粒度分布。這種方法主要用在磁性材料行業(yè)。
(4) 超聲波法:通過不同粒徑顆粒對(duì)超聲波產(chǎn)生不同的影響的原理來測(cè)量粒度分布的一種方法。它可以直接測(cè)試固液比達(dá)到70%的高濃度漿料。這種方法是一種新的技術(shù),目前國內(nèi)外都有人進(jìn)行研究,據(jù)說國外已經(jīng)有了儀器,國內(nèi)目前還沒有。
(5) 動(dòng)態(tài)光散射法:前面所講的激光散射法可以理解為靜態(tài)光散射法。當(dāng)顆粒小到一定的程度時(shí),顆粒在液體中受布朗運(yùn)動(dòng)的影響,呈一種隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),其運(yùn)動(dòng)距離與運(yùn)動(dòng)速度與顆粒的大小有關(guān)。通過相關(guān)技術(shù)來識(shí)別這些顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),就可以得到粒度分布了。動(dòng)態(tài)光散射法,主要用來測(cè)量納米材料的粒度分布。國外已有現(xiàn)成的儀器,國內(nèi)目前還沒有。

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