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第二章粉体粒度分析及测量粉体粒度分布颗粒粒度的测量

用粒度来表征颗粒的大小01对规则的颗粒，其粒度可由某一尺寸来表示02对不规则的颗粒，其粒度按某些性质推导而得03单个颗粒大小的表示方法

规则颗粒图规则颗粒粒度的表征

STEP4STEP3STEP2STEP1三轴径：在一水平面上，将一颗粒以最大稳定度放置于每边与其相切的长方体中，用该长方体的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值。投影径：颗粒以最大稳定性置于一平面上，由此按其投影的大小定义的粒径球当量直径：亦称球相当径。筛分径：当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时，粗细筛孔的算术或几何平均值。不规则颗粒的粒度

颗粒外接长方形

三轴径的平均值计算公式

投影径Ferret径

Martin径

定方向最大径

投影面积圆相当径

体积直径dV：亦称等体积（球）相当径，是指与颗粒等相同体积的球的直径；A面积直径dS：亦称等表面积（球）相当径，是指与颗粒等表面积的球的直径；B面积体积直径dSV：亦称等比表面积（球）相当径，是指与颗粒等比表面积的球的直径；CStokes直径dst：亦称为沉降速度相当径或牛顿径，指与颗粒具有相同密度且在同样介质中具有相同自由沉降速度（层流区）的直径；D球当量直径

平均粒径定义：设颗粒群是由粒径d1、d2、d3·····组合而成的集合体，其物理特性f(d)可由各粒径函数的加成表示：式中：f(d)称为定义函数若将粒径不同的颗粒群想象成由直径D组成的均一球形颗粒，那么其物理特性可表示为01上式为平均粒径的基本式，D表示平均粒径02平均粒径

以个数为基准的平均径可归纳如下：以质量（体积）为基准的平均径表达如下：

在实际应用中，常用两个系列的平均径，以个数为基准加以说明：以上平均径的共同特征是以颗粒群的个数去均分粒度之和、总表面或总体积所得的平均径

（二）以上四个平均径的共同特征是，它们分别是以各粒级中颗粒个数、粒度之和、表面积和体积为权，对d进行平均得到的。

平均粒径计算公式

粉体的粒度及分布是利用统计学的知识，在单个颗粒粒度的基础上进行相应的统计而得到的；在讨论粉体的粒度分布时，我们不区分何种粒度，但讨论的方法适合于所有的粒度粉体是无数个颗粒的聚合体，因此，在了解单个颗粒粒度的基础上，要学习粉体的粒度及其分布；粒度分布

02采用不同的标准（质量或数量）得到不同的表达方式，与之对应的是个数基准和质量基准，常用质量基准。01粒度分布：指各种粒度的颗粒在总系统中所占的比例（可以是数量，也可以是质量），也即将粉体（颗粒群）以一定的粒度范围按大小顺序分为若干级（粒级），各级别粒子占颗粒群总量的百分数。粒度分布

粒度分布示意图

粒度分布的表达方式频率分布累积分布筛上累积分布筛下累积分布两者关系

表颗粒频率分布和累积分布

01粒度表格02粒度分布曲线03直方图04曲线图05粉体平均径06粒度分布方程表达形式

频率分布图Dmo

筛下累积分布图D(d)D50

粒度分布方程正态分布对数正态分布Rosin-Rammler分布

正态分布

对数正态分布

对数正态分布平均粒径通常以D50作为平均粒径，即考虑对D50的对数正态分布。通过对数正记分布可求得粉体的几何标准偏差、平均粒径及比表面积几何标准偏差

平均粒径

比表面积计算个数与质量互换参见例2-1

参见例2-2适用于粉尘、粉碎物料等粒径分布较广的粉体两边倒数后取二次对数后，可得：Rosin-Rammler分布

颗粒形状因数定义指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像颗粒的扁平度和伸长度

表面积形状因数和体积形状因系无孔隙的颗粒的表面积正比于该颗粒的某特征尺寸的平方，而体积正比于该尺寸的立方。故：

比表面积形状因数球形度（卡门形状系数、表面形状系数）与颗粒体积相同的球的表面积与颗粒表面积之比即为球形度

粒度测量的方法

沉降法粒度测定主要是指通过颗粒在液体中沉降速度来测量粒度分布；主要分重力沉降式和离心沉降式光透沉降粒度仪；根据斯托克斯定律：

颗粒在液体中的沉降状态示意图

目前市场上的沉降仪都可在电脑控制下具有自动数据采集、数据处理、结果打印等功能；测试时间大多在十几分钟左右，重复性误差小于4%；沉降仪为目前粒度测试的主要手段之一。特别是在金属粉末、磨料、造纸涂料、河流泥沙以及科研教学领域中一直是主要粒度测试手段之一。目前市售沉降粒度仪的特点

01测量原理：光在行进过程中，遇到粉体颗粒（障碍物）时，将偏离原来的传播方向继续传播，这种现象中叫光散射；02当颗粒尺寸愈小，散射角愈大，颗粒尺寸愈大，散射角愈小，即利用激光照射到不同大小的颗粒上时产生的散射光空间分布不同的原理进行测理。03本法属于静态光散射法激光粒度法

图激光粒度仪的原理结构

测量的动态范围大，动态范围越大越方便，目前先进的激光粒度可以超过1：