工科開題報(bào)告

粉體流動(dòng)性研究熱能與動(dòng)力工程081班(10084594)張志凱摘要：粉體與人類的生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥、電力、食品、農(nóng)業(yè)及涂料等行業(yè)，在粉體的粉碎、分級(jí)、混合、制粒、干燥、包裝、輸送、貯存等多個(gè)單元操作中都需要科學(xué)準(zhǔn)確的描述粉體的流動(dòng)性，以便更好地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。本文同過對(duì)不同粉體及同物質(zhì)不同粒度的粉體進(jìn)行物性測(cè)量，對(duì)各個(gè)參數(shù)比較并分析其對(duì)粉體流動(dòng)性的影響。因此，對(duì)粉體流動(dòng)性的研究具有重要的意義。關(guān)鍵詞：粉體、流動(dòng)性、顆粒、助劑1研究背景隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步，人類對(duì)能源的需求也越來越大，化石能源是主要的利用能源。對(duì)于中國的能源結(jié)構(gòu)，煤炭所占能源利用比重最大，2010統(tǒng)計(jì)占總能源利用的76.5%[1]。煤炭主要用于電力和部分的化學(xué)工業(yè)，在這些利用過程中，大多數(shù)是采用煤粉的形式加以利用，尤其是在電力行業(yè)里，煤炭的利用在儲(chǔ)備、輸送、氣化及燃燒過程都涉及到了煤粉流動(dòng)。在醫(yī)藥制藥行業(yè)中的口服固體制劑、農(nóng)業(yè)中糧食的機(jī)械輸送、化學(xué)工業(yè)中涂料、化肥、水泥及其他固體產(chǎn)品的生產(chǎn)與輸送都與粉體有著緊密聯(lián)系。在能源短缺的當(dāng)代，粉體技術(shù)的一個(gè)主要宗旨便是提高粉體加工過程的能量利用率。因此，粉體的研究對(duì)工業(yè)發(fā)展有著極其重要的作用。由于人類對(duì)粉體的需求提高到了一個(gè)新的高度，促使分散在各科學(xué)領(lǐng)域中的有關(guān)于粉體方面的知識(shí)獨(dú)立出來，得以重視、發(fā)展并逐漸完善，從而形成了獨(dú)立的科學(xué)體系一粉體技術(shù)，它是研究粉體的基本性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)。粉體是很多單個(gè)小于一定粒徑的顆粒集合，是固體的特殊形態(tài)，通俗來說粉體比顆粒具有更細(xì)微的粒徑尺寸，不能忽略分子間的作用力。少量的粉體主要體現(xiàn)粒子的微觀特性，大量時(shí)共同體現(xiàn)出宏觀特性。粉體對(duì)于人類并不陌生，人類無時(shí)無刻不在接觸粉體、制造并使用粉體。雖然人類對(duì)粉體的加工和利用有著悠久的歷史，但是對(duì)粉體科學(xué)系統(tǒng)的研究始于上世紀(jì)30年代，最先從事這一研究的是美國學(xué)者J.M.Dallavlle，他于1943年出版了世界上第一部顆粒學(xué)專著《Micromeritics》，這標(biāo)志著粉體工程的問世。日本于1957年成立了日本粉體工學(xué)會(huì)，并于1971年成立了日本粉體工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)。1960年德國學(xué)者I.R.Meldau編寫了《HandbuchderStaubtechntics》。1962年，英國Bradford大學(xué)設(shè)立了粉體技術(shù)學(xué)院。1966年，J.M.Dallavlle的學(xué)生Orr在繼續(xù)前人的研究基礎(chǔ)上出版了《Particulatetechology》。其后，20世紀(jì)70年代，美國也先后成立了粉體研究所(PSRI)和國際細(xì)顆粒研究所(IFPRI)。1979年日本學(xué)者久保、水渡、中川、早川合編了《粉體-理論及應(yīng)用》、1981年三輪茂雄編著了《粉體工學(xué)通論》。我國于1986年成立了中國顆粒學(xué)會(huì)，并逐漸開展了對(duì)粉體的研究。國內(nèi)的粉體工業(yè)隨著粉體技術(shù)的發(fā)展與普及逐漸形成規(guī)模，在粉體研究的領(lǐng)域內(nèi)也取得一定的成果⑵。粉體技術(shù)研究大概包括以下幾個(gè)方面：粉體性質(zhì)的研究；粉體制備技術(shù)方法及設(shè)備研究；制備粉體主要方法；粉碎工程學(xué)科分支；粉體工程技術(shù)及其優(yōu)化。其中在粉體性質(zhì)研究方面主要有三方面的內(nèi)容：(1)粉體幾何性能的測(cè)量，粉體顆粒的大小、形狀及其分布對(duì)粉體各種現(xiàn)象的影響至關(guān)重要，如：粉體黏附性與粉體的流動(dòng)性和粉體的形狀相關(guān)聯(lián)，粉末顆粒的尺寸、形狀及分布對(duì)粉體的性能有著十分重要的影響。(2)粉體力學(xué)，是粉體工程技術(shù)中工藝設(shè)備及裝置設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。它研究單顆粒和顆粒堆積體的力學(xué)性質(zhì)，如粉體的填充性、摩擦性、黏附性、流動(dòng)性、偏析、結(jié)拱、透過性、強(qiáng)度、硬度、腐蝕性等。粉體力學(xué)在料倉設(shè)計(jì)中的成功應(yīng)用，可以認(rèn)為是粉體力學(xué)實(shí)用的典范。(3)其它粉末性質(zhì)研究，如光、電、比熱等物理性質(zhì)，還有粉末顆粒表面特性，如吸附、濕潤(rùn)、活化、催化等。粉體力學(xué)的研究主要是從兩方面研究：（1）研究處于極限平衡狀態(tài)的粉體。實(shí)質(zhì)上就是研究粉體的屈服破壞階段，而不去研究它的變形和位移。（2）研究處于正常平衡狀態(tài)下的粉體。實(shí)質(zhì)上是研究處于穩(wěn)態(tài)或彈性平衡狀態(tài)下的粉體，這時(shí)要研究它的變形和位移[3]。粉體技術(shù)的主要任務(wù)是研究粉體的制備及其有效利用。從科學(xué)及應(yīng)用劃分，粉體技術(shù)可劃分為粉體科學(xué)和粉體工程。粉體科學(xué)是對(duì)各個(gè)粉體作基礎(chǔ)共性的研究，例如粉體粒度、粒度分布、粉體間的作用、粉體與介質(zhì)的作用及其系統(tǒng)內(nèi)熱質(zhì)量遷移等。粉體工程則是研究粉體在工程實(shí)踐操作中具體的單元操作和優(yōu)化組合，及其在過程中的監(jiān)測(cè)與控制。在粉體工程中，粉體物性是表征粉體特性的基本數(shù)據(jù)。但是，關(guān)于表征粉體流動(dòng)性、噴流性、流化性等操作特性還沒有定量的或統(tǒng)一的方法⑵。粉體特性在工程設(shè)計(jì)中有著重要的參考依據(jù)，在能源、化工、醫(yī)藥、環(huán)境工程和農(nóng)業(yè)等許多行業(yè)中生產(chǎn)原料使用的都是粉體。因此，對(duì)粉體特性的研究是許多工程設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)基礎(chǔ)。粉體流動(dòng)性研究是粉體工程的重要研究?jī)?nèi)容之一。在許多的粉體單元操作過程中都涉及到粉體的流動(dòng)性，例如在粉體的生產(chǎn)工藝、輸送、儲(chǔ)存、裝填以及混合等等。粉體的流動(dòng)性因產(chǎn)地、生產(chǎn)工藝、粒度、顆粒形狀、水分含量、物料混合量、壓實(shí)力大小及等因素的變化有明顯的不同。粉體流動(dòng)性的測(cè)量方法很多，包括靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法有休止角法、內(nèi)摩擦角法、壁摩擦角法和滑角法等；動(dòng)態(tài)法有小孔流出速度法、旋轉(zhuǎn)圓筒法、記錄式粉末流速計(jì)法、旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)法等。通過研究粉體各個(gè)參數(shù)對(duì)流動(dòng)性的影響，可提高對(duì)粉體在工業(yè)過程、制藥過程等領(lǐng)域中的監(jiān)測(cè)與控制，并在一定條件下可以預(yù)測(cè)各項(xiàng)單元操作中流動(dòng)狀態(tài)。通過改變相應(yīng)參數(shù)，可以提高粉體的流動(dòng)性。在生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，科學(xué)的設(shè)計(jì)和適宜的選擇也是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的重要因素。所以，粉體流動(dòng)性的研究對(duì)于粉體工程、生產(chǎn)、安全與高效節(jié)能等都具有重要的意義。本文以多種粉體作為研究對(duì)象，分別測(cè)量這些粉體的基本物性參數(shù)，在不同粉體間進(jìn)行比較，要就其流行性的影響。再對(duì)同物性不同粒度的粉體進(jìn)行比較，并添加助劑，尋找可能提高粉體流動(dòng)性的方法。2文獻(xiàn)綜述2.1粉體定義及分類粉體是一種干燥、分散的固體顆粒及顆粒間的空隙所構(gòu)成的一種分散體系，和顆粒不完全相同，通俗來說粉體比顆粒具有更細(xì)微的粒徑尺寸。從宏觀角度看，組成粉體的最小單位或個(gè)體稱為顆粒，其大小一般小于1000pm。工程上常把在常態(tài)下以較細(xì)的粉粒狀態(tài)存在的物料稱為粉體物料，簡(jiǎn)稱粉體⑸。粉體從顆粒的構(gòu)成來看，可以分成四大類型：原級(jí)顆粒型、聚集體顆粒型、凝聚體顆粒型和絮凝體顆粒型。最先形成粉體物料的顆粒，稱為原級(jí)顆粒，它是構(gòu)成粉體的最小單元，能夠真正反映出粉體物料的固有性能；聚集體顆粒是由許多原級(jí)顆粒靠著某種化學(xué)力與其表面相連而堆積起來所形成；凝聚體顆粒是在聚集體顆粒之后形成的，故又稱三次顆粒；絮凝體顆粒是粉體在液相介質(zhì)中構(gòu)成一定的分散體系，松散的粒子因各種物理力結(jié)合所形成［6］。上世紀(jì)70年代初，Geldart提出了氣一固接觸的四種流態(tài)化模式（即固定床、移動(dòng)床、流化床、氣流床/氣力輸送），并按照顆粒粒度和密度及流態(tài)化的四種模式將顆粒分為A、B、C、D四類。A類粉體：其尺寸較小，通常為幾十微米，具有很好的流態(tài)化特征，氣泡尺寸較小，氣一固接觸效率高；B類粉體：其尺寸較大，通常為幾百微米，氣固尺寸接觸效率低，顆粒不易循環(huán)；C類粉體：其尺寸小，通常小于20微米。由于顆粒間的作用力遠(yuǎn)大于顆粒的重力，顆粒表現(xiàn)為一定的團(tuán)聚性而不易流態(tài)化；D類粉體：尺寸大或密度高的顆粒，如谷物、鉛粒等。Molerus按粉體的摩擦行為把粉體分為三類。分別為MolerusI類粉體、MolerusII類粉體和MolerusII!類粉體。MolerusI類粉體，即簡(jiǎn)單庫侖粉體，其初抗剪強(qiáng)度為零，具有不團(tuán)聚、不可壓縮、流動(dòng)性與粉體預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)的特點(diǎn)。MolerusII類粉的體初抗剪強(qiáng)度不為零，具有一定的團(tuán)聚性、可壓縮性和流動(dòng)性，且流動(dòng)性與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)。MolerusII!類粉體的初抗剪強(qiáng)度不為零且與預(yù)壓縮應(yīng)力有關(guān)。2.2粉體流動(dòng)性的影響因素粉體流動(dòng)性主要與重力、空氣阻力、顆粒間的相互作用力相關(guān)，顆粒間的相互作用力包括范德華力、毛細(xì)管引力和靜電力冏。粉體流動(dòng)性的影響主要決定于粉體物質(zhì)本身的特性，如粒度及粒度分布、粒子的形態(tài)、比表面積、空隙率與密度、流動(dòng)性與充填性、吸濕性等。其次也與環(huán)境的溫度、壓力、濕度等有關(guān)。密度包括松裝密度、振實(shí)密度和真密度。2.2.1粒度顆粒的粒度是粉體諸物性中最基本的特性值，可決定粉體其他的性質(zhì)。一般情況下，粉體的流動(dòng)性與粒度大小成正相關(guān)，粉體粒度越大流動(dòng)性越好。當(dāng)粉體的粒度越小時(shí)，則比表面積越大，其微觀特性就越顯現(xiàn)出來。首先，粉體分子間的引力、靜電力作用增大，這將影響粉體流動(dòng)，使得粉體的流動(dòng)性減??；其次，粒度越小的粉體越容易吸附、團(tuán)結(jié)且黏結(jié)性增大，導(dǎo)致休止角增大，流動(dòng)性減??；再次，粉體的粒度越小越容易形成緊密堆積，導(dǎo)致了透氣率的下降和壓縮率的上升，使得粉體的流動(dòng)性下降。對(duì)粉體粒徑的表征方式有很多種，如等體積球當(dāng)量徑、等表面積球當(dāng)量徑、比表面積球當(dāng)量徑、等周長(zhǎng)圓當(dāng)量徑、投影圓當(dāng)量徑(也稱Heywood徑)。一般采用統(tǒng)計(jì)平均徑表示，其是平行于一定方向測(cè)得的線度，故又稱定向徑。定向徑又可分為定方向徑(Feret徑)、定方向等分徑(Martin徑)、定向最大徑。通常以下關(guān)系：Feret徑〉定向最大徑＞投影圓當(dāng)量徑＞Martin徑⑵。常用來測(cè)量粒徑的方法有篩分法、顯微鏡法、電傳感法、氣體吸附法、消光法、激光衍射法、激光散射法等冏，其中最為簡(jiǎn)單直接的測(cè)量方法是光學(xué)顯微鏡法和電子顯微鏡法(SEM)。電子顯微鏡法(SEM)測(cè)量粒徑簡(jiǎn)單直觀，還可用于觀測(cè)粉體形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。國外的研究學(xué)者在粉體技術(shù)研究的過程中，通常使用電子顯微鏡法(SEM)對(duì)粒子進(jìn)行研究。由于組成粉體的粒子形態(tài)不同且不規(guī)則，定向徑不同。在測(cè)量粒徑時(shí)，由于所用的測(cè)量原理不同，不同方法所測(cè)得的結(jié)果不可比較。即使采用同儀器測(cè)量，如果采用不同的方法計(jì)算，結(jié)果也不可作比較。故在實(shí)驗(yàn)測(cè)量和研究過程中，應(yīng)先將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化，所得的結(jié)果作比較時(shí)才有意義網(wǎng)。2.2.2粒度分布顆粒群是指含有許多顆粒的粉體或分散體系中的分散相。相等或近似相等的的顆粒粒度稱為單粒度的顆粒群。實(shí)際顆粒所含顆粒的粒度大都有一個(gè)分布范圍，常稱之為多粒度的顆粒群。實(shí)際顆粒群的粒度分布嚴(yán)格地說都是不連續(xù)的，但大多數(shù)顆粒群的粒度分布可以認(rèn)為是連續(xù)的。粒度分布的范圍越窄，其分布的分散程度就越小，集中度也就越高。粒度分布對(duì)粉體流動(dòng)性的測(cè)量和預(yù)測(cè)有著一定的指示作用，在一定條件下能表征粉體的其他特性。粒度分布的表示通常有三種方法：特性函數(shù)法、列表法和圖示法詢。圖示法常有矩形圖、扇形圖及分布曲線等，列表法雖然量化特征突出，但變化趨勢(shì)規(guī)律不直觀。對(duì)粉體的粒度分布最精確的描述是用數(shù)學(xué)函數(shù)，即用概率理論或近似函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)法來尋找數(shù)學(xué)函數(shù)。分布函數(shù)不僅可以表示粒度的分布狀態(tài)，還可以求各種平均徑、比表面積、單位質(zhì)量的顆粒數(shù)等粉體特性。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量時(shí)，還能減少?zèng)Q定分布所需的測(cè)定次數(shù)。粒度分布函數(shù)有許多種，常見的粒度分布有正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布以及羅辛-拉姆勒(Rsin-Rammler)分布。正態(tài)分布使用于自然界中的植物花粉粒度分布；該分布的局限性為分布曲線延伸至負(fù)粒度；工程技術(shù)上大多數(shù)顆粒的粒度分布曲線都是偏斜的，很少符合正態(tài)分布。對(duì)數(shù)正態(tài)分布的適用范圍很廣，例如巖石、石灰石、燃煤等粉碎場(chǎng)合；通過對(duì)數(shù)正態(tài)分布由解析法可求得個(gè)數(shù)基準(zhǔn)的平均粒徑計(jì)算式，也可進(jìn)行比表面積的計(jì)算；對(duì)數(shù)正態(tài)分布也同樣存在一定的局限性，對(duì)于粉碎產(chǎn)物、粉塵之類粒度分布范圍廣的顆粒群來講，在對(duì)數(shù)正態(tài)分布圖上所得的直線偏差很大。羅辛-拉姆勒（Rsin-Rammler）分布引入了均勻性系數(shù)n，表示粉體粒度分布范圍的寬窄程度，n值越小，粒度分布就越寬；反之亦然。對(duì)粉碎性產(chǎn)物n值通常小于1。當(dāng)n值大于1是可近似于對(duì)數(shù)正態(tài)分布。羅辛-拉姆勒分布也可用于求平均粒徑、比表面積及確定分布特征值。從事粉體的研究工作，必須深入了解測(cè)定粉體粒度的方法，并能夠用所測(cè)定的數(shù)據(jù)來描述粉體粒度的分布，以便合理地控制粉體的粒度和粒度的分布，從而獲得滿足科研需要的粉體性質(zhì)和生產(chǎn)工藝。2.2.3形態(tài)粉體顆粒的形態(tài)與其物性間存在著緊密的聯(lián)系，粉體形態(tài)會(huì)對(duì)顆粒群的許多性質(zhì)產(chǎn)生影響。例如，粉體的比表面、填充性、化學(xué)活性、流動(dòng)性、粉體層對(duì)流體的透過阻力，及顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)阻力等⑵。粉體的粒子形態(tài)是指一個(gè)粒子的輪廓或表面上各點(diǎn)構(gòu)成的圖像。當(dāng)粉體的粒徑大小相等時(shí)，形狀不同的粉體具有不同的流動(dòng)性。粉體粒子具有多種形態(tài)，例如球形、立方形、多面體狀、柱狀、棒狀、粒狀、針狀、片狀、鱗狀、枝狀、海綿狀等。球形粒子的相互間的接觸面積最小因而具有最好的流動(dòng)性，立方體的流動(dòng)性次之，其他不規(guī)則形狀粒子的流動(dòng)性一般，片狀、枝狀和針狀的粒子其表面有大量的平面接觸點(diǎn)和不規(guī)則粒子間的剪切力，故流動(dòng)性差。形態(tài)不規(guī)則的粉體粒子，粒度僅代表顆粒的某一線性尺寸，不能表達(dá)顆粒大小的全部信息。為此，人們采取了形狀因子來表征顆粒的形狀。形狀因子是一種無量綱量，其數(shù)值與顆粒的形狀有關(guān)，在一定程度上表征顆粒形狀對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)形狀（通常取球形）的偏離。通常由形狀系數(shù)和形狀指數(shù)來表示。此外，許多研究者還利用計(jì)算機(jī)對(duì)粉體顆粒進(jìn)行定量圖像分析，構(gòu)建測(cè)算顆粒投影輪廓分維、粒度分布分維、表面分維的數(shù)學(xué)模型，采用超聲波分散顆粒樣品，數(shù)字顯微系統(tǒng)獲取樣品圖像。經(jīng)過處理所得的結(jié)果更能反映粉體粒子的實(shí)際情況。2.2.4濕含量粉體中濕含量對(duì)粉體的流動(dòng)性會(huì)有一定的影響，尤其是在礦物粉體的加工及應(yīng)用過程中，測(cè)定粉體中的含水量對(duì)粉體研究與工程應(yīng)用都有重要作用。在一定條件下，為提高粉體物料的流動(dòng)性提供某些定量的數(shù)據(jù)和依據(jù)。礦物含有內(nèi)水、外水和結(jié)品水，對(duì)礦物粉體流動(dòng)性影響較大的通常為外水，在一定條件下（如較高溫度）時(shí)內(nèi)水與結(jié)品水會(huì)轉(zhuǎn)化為外水。當(dāng)濕含量很少時(shí)，最初水分都被吸附在粉體表面，這種吸附水對(duì)粉體的流動(dòng)性影響較小。隨著濕含量的增加，在吸附水的周圍形成了薄膜水，分體顆粒間就不容易發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，從而限制了粉體顆粒整體的流動(dòng)性。當(dāng)濕含量增加到超過最大分子結(jié)合水時(shí)，粉體的黏度增加，整個(gè)粉體顆粒的流動(dòng)性變差，嚴(yán)重時(shí)甚至整體會(huì)失去流動(dòng)性。王樹傳，高文元［11］等人定量研究了不同含水量不同粒度的硅酸鹽、純堿和石灰石對(duì)其粉體流動(dòng)的影響。結(jié)果表明，水分、粒度對(duì)粉體的流動(dòng)性都有明顯的影響，且水分對(duì)流動(dòng)性的影響是主要的。濕含量越高是，粉體的流動(dòng)性指數(shù)越低，粉體流動(dòng)性越差。而粉體干燥狀態(tài)時(shí)，流動(dòng)性一般較好，但是當(dāng)粉體太過于干燥時(shí)，由于靜電引力作用相互吸引黏結(jié)也會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性變差。2.2.5溫度粉體工業(yè)的制備、輸送、儲(chǔ)存、裝填及混合的過程中，溫度的變化同樣會(huì)給粉體的自身的物性及操作控制帶來一定的影響。曾富、黃立煥及蔣顯亮［12］等研究人員在熱噴涂用納米結(jié)構(gòu)Al2O3/TiO2/SiO2團(tuán)聚體粉末的研究指出：經(jīng)過熱處理的粉體，其松裝密度和振實(shí)密度有著隨熱處理溫度的升高而增大的趨勢(shì)，其原因可能是隨著溫度的升高，粉體顆粒的密度有所提高所引起。如果溫度不斷地升高，粉體的流動(dòng)性會(huì)下降，這是因?yàn)楦邷厝萜鲀?nèi)（如氣化室），粉體受高溫作用后黏附性有明顯的增加，這一現(xiàn)象在粉體間以及粉體與器壁間都易發(fā)生黏附。如果溫度更高時(shí)，粉體會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而少量液化，這會(huì)使得黏附作用進(jìn)一步增強(qiáng)。2.2.6振動(dòng)在粉體流動(dòng)工程控制中，通常振動(dòng)可用來提高黏性較大的粉體的在操作中的流動(dòng)性，尤其是裝在容器內(nèi)的松散物料。通過振動(dòng)作用使粘性粉體形成聚團(tuán)來改善其流動(dòng)性和應(yīng)用效果的新思路，對(duì)改善粉體造粒工藝，控制成顆粒的特性有著實(shí)際的科學(xué)意義。正確的使用振動(dòng)可以明顯地減少松散料強(qiáng)度，因而提高了物料的流動(dòng)性。在一些情況下振動(dòng)對(duì)粉體的流動(dòng)性是不利的，尤其是含有細(xì)微粒子的粉體，在振動(dòng)時(shí)很快地趨于密實(shí)，使得流動(dòng)性降低，嚴(yán)重時(shí)甚至可能發(fā)生流動(dòng)中斷。賈妍、侯書軍13］在振動(dòng)作用下黏性顆粒動(dòng)力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究中通過實(shí)驗(yàn)得出：通過振動(dòng)作用提高粉體形成聚團(tuán)的百分比能有效地改善粉體的流動(dòng)性。2.2.7顆粒間的相互作用粉體間的摩擦性質(zhì)和內(nèi)聚性質(zhì)對(duì)粉體的流動(dòng)性同樣用著很大的影響。粒度和形態(tài)不同的粉體，其摩擦性和內(nèi)聚性對(duì)粉體流動(dòng)性的影響程度是不同的，當(dāng)粉體粒度較大時(shí)，體積力遠(yuǎn)大于粉粒間的內(nèi)聚力，粉體的流動(dòng)性主要取決于粉體的形態(tài)和粒度，通常表面粗糙的粉體顆?；蚴切螒B(tài)不均勻的粉體顆粒的流動(dòng)性都較差。當(dāng)粉體顆粒很小，達(dá)到體積力遠(yuǎn)小于顆粒間的內(nèi)聚力，此時(shí)粉體的流動(dòng)性主要取決于粉體顆粒間的內(nèi)聚力。粉體間的內(nèi)聚力主要包括：范德華力、靜電力、固橋力和液橋力等。其中范德華力可在100nm甚至更大的距離內(nèi)起作用；顆粒間的靜電力及顆粒與平面間的靜電力，源于電位差、庫侖力和鏡像力；固橋力是顆粒經(jīng)燒結(jié)、熔融，或化學(xué)反應(yīng)和再結(jié)品時(shí)所產(chǎn)生的橋聯(lián)力；液橋力源于顆粒表面吸附或凝結(jié)的水膜。葉菁、李洪斌與王飛堯14］等人在沉淀硫酸鋇粉體流動(dòng)性及影響因素分析的研究中利用了范德華力計(jì)算式測(cè)量了三種不同粉體的松裝密度和振實(shí)密度，從而獲得了振實(shí)狀態(tài)下與松裝狀態(tài)下的范德華力之比與壓縮率之間的關(guān)系：振實(shí)狀態(tài)下與松裝狀態(tài)下的范德華力變化隨壓縮力的增大而增大，粉體的流動(dòng)性也隨之下降，這會(huì)導(dǎo)致粉體顆粒容易團(tuán)聚、結(jié)拱和板結(jié)。2.3粉體流動(dòng)性的表征方法在粉體的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，粉粒體物性是必不可少的數(shù)據(jù)。常用來表征粉粒體操作的特性有流動(dòng)性、流化性能和噴流性等。其中粉體的流動(dòng)性在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用范圍最為廣泛，其測(cè)量方法大致可分為兩類：剪切類和流動(dòng)類。剪切類測(cè)量裝置主要是測(cè)量切向應(yīng)力與法向應(yīng)力之間的關(guān)系，可得到剪切方程：c=C0+btan8。該方程只給出了破壞粉體試樣的起始應(yīng)力，而沒有考慮到剪切速率對(duì)剪切力的影響，在實(shí)際操作中，粒子運(yùn)動(dòng)速度或被剪切速度對(duì)分體流動(dòng)性都有很大的影響。這類裝置中具有代表性的有直剪儀、Jenike剪切儀等。流動(dòng)類是通過測(cè)量一定條件下粉體流動(dòng)速率或流出時(shí)間來表征粉體的流動(dòng)性，這類測(cè)量方法也有著一定的局限性，所測(cè)出的值只是一定性的值，同樣也不能用于工程計(jì)算。較具有代表性的測(cè)量方法有流出時(shí)間法、Carr指數(shù)法、狹縫流速測(cè)定儀等。2.3.1休止角法休止角是表示粉體顆粒間作用力的主要方法之一，也是最早用于表示粉體流動(dòng)性的方法，測(cè)定休止角的方法可以歸納為固定漏斗法、固定圓錐槽法、傾斜箱法、轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱體法4類。休止角是間接測(cè)量粉體的摩擦力，以休止角度數(shù)劃分粉體流動(dòng)性的等級(jí)：25°?30°，流動(dòng)性優(yōu)；31°?35°，流動(dòng)性良；36°?40°，流動(dòng)性好；41°?45°，流動(dòng)性合格；46°?90°，流動(dòng)性差。休止角越小，顆粒間摩擦力越小，表示粉體的流動(dòng)性越好，休止角與流動(dòng)性的關(guān)系可有圖1所示，其也只能粗略的表示粉體流動(dòng)性⑼。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或文獻(xiàn)，休止角應(yīng)保持在40°以下，以保證生產(chǎn)所需的流動(dòng)性。Ma等［15］報(bào)道，休止角可與分子間作用力呈線性關(guān)系。休止角可提示粉粒之間的黏附性，從而反映粉未流動(dòng)的難易程度，休止角大的表明粉體流動(dòng)性差，并且重復(fù)性差；休止角小則流動(dòng)性好，休止角法只能粗略地觀察粉體流動(dòng)性的大小，偏差也很大，具有很強(qiáng)的主觀性。60°流動(dòng)性比較差45'流動(dòng)性比較好30°流動(dòng)性良好圖60°流動(dòng)性比較差45'流動(dòng)性比較好30°流動(dòng)性良好圖2-1休止角與流動(dòng)性的關(guān)系流速法是測(cè)定粉體流動(dòng)性的一種方法，該方法能夠克服像休止角法過于簡(jiǎn)單且偏差較大的缺陷。流速發(fā)中流速是指粉體由一定孔徑或管中流出來的速度，一般來說，粉體的流速快，其流動(dòng)均勻性好，即流動(dòng)性好。流速即是粉體的粒度以是其均勻的函數(shù)，但是流速法不能定量地表示流出的速度，對(duì)于流動(dòng)性很接近的兩種粉體，小孔流出速度發(fā)不能將之區(qū)分出來。2.3.3振實(shí)法振動(dòng)可影響粉體的松裝密度進(jìn)而影響其流動(dòng)性，因此，振實(shí)法可做為測(cè)定流動(dòng)性大小的方法。粉末的黏附力系粉粒之間的相互作用力，它與粉末的流動(dòng)性密切相關(guān)，其值越大，粉末的流動(dòng)性越差。李忠全［16］測(cè)定了7種粉體的黏附力及流動(dòng)性并做了其中兩種粉體黏附力及流動(dòng)性的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：粉末的黏附力和流動(dòng)性與其松裝密度有一定的關(guān)系，隨著粉末松裝密度的增大，其黏附力隨之減小，而粉末的流動(dòng)性隨之變好，振實(shí)法測(cè)量粉末流動(dòng)性的重復(fù)性較好，而黏附力稍差。同時(shí)，振實(shí)法也可以通過粉體的振實(shí)密度來表征粉體的流動(dòng)性。將盛滿粉體的容器于一定高度豎直下落，如此反復(fù)多次，將質(zhì)量除以振實(shí)后體積得到的密度，又稱振實(shí)密度。若未知測(cè)量緊密度的條件，則測(cè)量結(jié)果無比較意義，若條件已知，可用Carr指數(shù)比較粉體流動(dòng)性。振實(shí)法把流動(dòng)性和黏附力、松裝密度聯(lián)系起來考察，直觀而有說服力，且重復(fù)性好，但依然沒有個(gè)量化的確定值。HR(Hausnerratio)法［17］HR定義為粉體的振實(shí)密度與松裝密度之比，該比值反應(yīng)了粉體的壓縮性和流動(dòng)性。用HR值來表征粉體流動(dòng)性大小的方法即為HR法，HR值越小，粉體壓縮性越弱，流動(dòng)性越好；反之亦然。與休止角法相同，HR法也被認(rèn)為是一種描述粉體流動(dòng)性最簡(jiǎn)便的方法，具有較大的主觀性和經(jīng)驗(yàn)性。HR指數(shù)、壓縮度和流動(dòng)性的關(guān)系如表1所示。

表2.1HR指數(shù)、壓縮度和流動(dòng)性的關(guān)系HR壓縮度（%）流動(dòng)性<1.2<15良好流動(dòng)性1.2—1.415—30較好流動(dòng)性1.4—2.030—50流動(dòng)性差>2.0>50不流動(dòng)Carr指數(shù)法Carr?過對(duì)2800種粉體試樣的測(cè)定，歸納提出了一套比較全面表征粉體流動(dòng)性的方法，以粒徑非常均勻的細(xì)砂作為參照，把粉體的流動(dòng)性指數(shù)（FlowabilityIndex）的最高值規(guī)定為100。采用粉體物性測(cè)試儀測(cè)量的休止角、平板角、壓縮度和凝聚度（均勻度）等4個(gè)指標(biāo)，來表征粉體的流動(dòng)性。將測(cè)定結(jié)果換算成表示高低程度的點(diǎn)數(shù)，每項(xiàng)指標(biāo)最高值均為25。然后采用點(diǎn)加法得出總點(diǎn)數(shù)作為流動(dòng)性指數(shù)玫，即：流動(dòng)性指數(shù)=休止角指數(shù)+壓縮率指數(shù)+平板指數(shù)+凝聚指數(shù)（均勻指數(shù)）用流動(dòng)性指數(shù)尸/來合評(píng)估粉體流動(dòng)性。流動(dòng)性較大的粉體使用均勻度計(jì)算噴流性指數(shù)；流動(dòng)性較小的粉體使用凝聚度計(jì)算流動(dòng)性指數(shù)。對(duì)于待測(cè)粉體，將4項(xiàng)指標(biāo)得分之和定義為流動(dòng)性指數(shù)，劃分為7檔（見表2）。得分越高，流動(dòng)性越好。表2.2Carr流動(dòng)性指數(shù)表流動(dòng)性指數(shù)FI流動(dòng)性能90~100流動(dòng)性極好，無需輔助設(shè)備，不會(huì)形成拱堆80?89流動(dòng)性良好，無需輔助設(shè)備，基本不形成拱堆70~79流動(dòng)性中等，無需輔助設(shè)備。如果需要，要振動(dòng)60~69流動(dòng)性一般，物料附著掛料的邊界線40?59流動(dòng)性不好，必須攪動(dòng)或振動(dòng)20?39流動(dòng)性非常不好，需更積極的攪動(dòng)0~19流動(dòng)性極不好，需特殊振動(dòng)料斗其中各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)表征如下：①休止角大，即休止角指數(shù)小，表明粉體的流動(dòng)性差且測(cè)定的重復(fù)性差，休止角小的粉體則相反；②平板角大，即平板指數(shù)小，表明粉體的流動(dòng)性差，平板角小的粉體則相反；③壓縮度是振實(shí)容重與松裝容重差值與振實(shí)容重的比值。壓縮度是與粉體流動(dòng)性相關(guān)顯著的一個(gè)指標(biāo)，壓縮度大，即壓縮率指數(shù)小，表明粉體的流動(dòng)性差，壓縮度小的粉體則相反；④凝聚度體現(xiàn)粉體凝聚程度，凝聚度大，即凝聚指數(shù)小，表明粉體的流動(dòng)性差，凝聚度小的粉體則相反。Carr指數(shù)法簡(jiǎn)單實(shí)用，既適用于流動(dòng)性好的粉體，又適用于黏附性強(qiáng)且流動(dòng)性差的粉體，適用范圍廣。其測(cè)量原理參照Carr指數(shù)表，通過測(cè)定樣品的每一項(xiàng)流動(dòng)性指數(shù)指數(shù)，并把其結(jié)果累加，即可得到卡爾指數(shù)，得出對(duì)流動(dòng)性狀的綜合評(píng)價(jià)見表1U8］。Carr指數(shù)法綜合了休止法、流速法和振實(shí)法，有所改進(jìn)，但仍然脫離不了經(jīng)驗(yàn)性，它實(shí)際上只能用以表示和比較粉體物料的相對(duì)流動(dòng)性。Jenike測(cè)試法Jenike以粉體力學(xué)理論為基礎(chǔ)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和深入的理論研究，提出了粉體的連續(xù)介質(zhì)塑料模型，并發(fā)展了流動(dòng)一不流動(dòng)的判據(jù)，創(chuàng)建了一套科學(xué)地表示散狀物料流動(dòng)性能的指標(biāo)，歸納了一整套表示料倉內(nèi)粉體流動(dòng)性的參數(shù)和料倉定量設(shè)計(jì)的方法及理論，表3U9］是」enike提出的表示流動(dòng)性的綜合性能參數(shù)。Jenike剪切實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示［20］。表2.3粉體流動(dòng)性能的基本表征參數(shù)指標(biāo)名稱符號(hào)說明濕度增大的變化壓緊的變化有效內(nèi)摩5(°)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)一般變大低壓實(shí)下變小擦角的摩擦情況內(nèi)摩擦角①(°)粉體起始滑移一般變小一般變大時(shí)的摩擦情況壁摩擦角①(°)67粉體和壁的變大或變小一般稍變小動(dòng)摩擦系數(shù)容重y/g/cm3單位體積的重量低壓實(shí)下變大變大無側(cè)界屈F/kg/cm3粉體的黏性飽和前明顯變大明顯變大服強(qiáng)度度量方法可壓縮性P容重和壓實(shí)力的變大一般變化不大但系數(shù)雙對(duì)數(shù)曲線斜率在高壓時(shí)變零透氣性K/m/s氣體通過粉體床壓飽和前一般變大明顯變小降梯度等于容重時(shí)的界面流速Jenike測(cè)試粉體物料的儀器主要有流動(dòng)性能測(cè)定儀、壓縮性測(cè)定儀和透氣性測(cè)定儀。但是，對(duì)于大多數(shù)粉體，主要用有效內(nèi)摩擦角、內(nèi)摩擦角、壁摩擦角、容重和無側(cè)界屈服強(qiáng)度等5個(gè)性能指標(biāo)來表示流動(dòng)性能，它們可以用流動(dòng)性能測(cè)定儀直接或間接測(cè)出。

對(duì)粉體在實(shí)際工程應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)研究中，重復(fù)性和可靠性高的測(cè)量數(shù)據(jù)更具有參考價(jià)值和指導(dǎo)作用。奚新國與張耀金［18］在粉體流動(dòng)性測(cè)試研究的實(shí)驗(yàn)中指出在實(shí)際應(yīng)用中Carr指數(shù)法所測(cè)數(shù)據(jù)的重復(fù)性和可靠性相對(duì)于Jenike測(cè)試法的較差，尤其是在指導(dǎo)工程應(yīng)用方面，如進(jìn)行粉體模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，Carr指數(shù)法的準(zhǔn)確性及有效性不夠，顯得更無能為力。圖2-2Jenike剪切試驗(yàn)裝置［20］(a)預(yù)壓密和扭轉(zhuǎn)(b)預(yù)剪切及剪切試驗(yàn)而Jenike法可以依據(jù)相似準(zhǔn)數(shù)指導(dǎo)料倉模擬。如果出料速率可控，如果要想讓粉體在縮小的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械牧鲃?dòng)在全尺寸的工業(yè)料倉中重現(xiàn)，只要使模型中粉體的有效內(nèi)摩擦角8、內(nèi)摩擦角中中、壁摩擦角O^、可壓縮性系數(shù)。等Jenike流動(dòng)性能參數(shù)與全尺寸的工業(yè)料倉一樣就可以了，目前Jenike法在工業(yè)上已經(jīng)有了較多的應(yīng)用。2.4流動(dòng)助劑對(duì)流動(dòng)性的影響表2.4滑石粉對(duì)粉體流動(dòng)性表征參數(shù)的影響表征參數(shù)粉料樣品空白樣滑石粉加入量(wt%)12345A52.144.142.341.141.441.3休止角/(°)B49.044.642.642.342.542.5C50.544.942.741.241.441.4D55.748.044.341.341.941.3E41.340.239.038.437.837.8A38.629.826.121.720.921.4崩潰角/(°)B34.725.922.321.822.222.1C36.633.331.626.626.626.5D42.936.734.231.230.029.6E21.620.519.218.918.818.6粉體的流動(dòng)性是粉體力學(xué)性能中重要的性能參數(shù)，測(cè)定并進(jìn)一步改善粉體的流動(dòng)性，對(duì)粉體的生產(chǎn)工藝、傳輸、儲(chǔ)存、裝填等具有重要意義。在改善粉體流動(dòng)性的方法中，添加流動(dòng)助劑是常用且有效的方法。馬靜、胡小芳與胡大為21］等人對(duì)此做了相關(guān)研究，他們質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%—5%的滑石粉作為助劑參入到不同粉體中，測(cè)量粉體的流動(dòng)性，做出比較并得出了結(jié)論：助劑（滑石粉）對(duì)粉體的流動(dòng)性的改善有明顯效果。表征參數(shù)的影響如表4所示。2.5粉體流動(dòng)性研究的應(yīng)用人們對(duì)粉體的加工與利用有著悠久的歷史。尤其是在當(dāng)代，隨著科技的發(fā)展、社會(huì)基礎(chǔ)的建設(shè)和人類基本生活的不斷需求，粉體對(duì)F人類來說已是息息相關(guān)。2008年，我國粉碎加工小麥1.1億噸，玉米1.7億噸，水泥13.9億噸，煤炭27.2億噸，鐵礦石8.2億噸，稀土礦石8.2億噸，以及鋁土礦石、銅礦石、金礦石等數(shù)億噸［22］。人們的衣、食、住、行無不與粉體密切相關(guān)，新材料、新能源、新工藝等領(lǐng)域的高新技術(shù)也無不滲透著粉體的貢獻(xiàn)㈣。以粉體特性為基礎(chǔ)，掌握粉體現(xiàn)象和規(guī)律，對(duì)粉體的加工過程實(shí)施不同單元作業(yè)構(gòu)成粉體工程的內(nèi)涵。粉體單元操作涵蓋了粉碎、分級(jí)、儲(chǔ)存、充填、輸送、造粒、過濾、沉降、濃縮、集塵、干燥、溶解、析品、分散、成型、燒成等工藝過程。根據(jù)各個(gè)作業(yè)中粉體加工對(duì)象的不同，粉體工程學(xué)已廣泛應(yīng)用到建材、機(jī)械、能源、塑料、橡膠、礦山、冶金、醫(yī)藥、食品、飼料、農(nóng)藥、化肥、造紙、資源、環(huán)保、信息、航空航天、交通等各個(gè)領(lǐng)域［24］。在如此廣泛的領(lǐng)域中，對(duì)粉體流動(dòng)性的研究可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，改善人們的生活質(zhì)量等等。所以粉體流動(dòng)性研究是非常重要且具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和意義。2.5.1粉體流動(dòng)，性研究在醫(yī)藥中的應(yīng)用在醫(yī)藥產(chǎn)品中固體藥物制劑約占70%?80%，含有固體藥物的劑型有散劑、顆粒劑、膠囊劑、片劑、粉針、混懸劑等；涉及到粉碎、分級(jí)、混合、制粒、干燥、壓片、包裝、輸送、貯存等多個(gè)單元操作。多數(shù)固體制劑在制備過程中需要進(jìn)行粒子加工以改善粉體性質(zhì)，從而滿足產(chǎn)品質(zhì)量和粉體操作的需求。特別是在現(xiàn)今的中藥制藥中，整個(gè)中藥制劑的過程都涉及到了粉體的研究與應(yīng)用。在制藥中以粉末直接混合的散劑或膠囊由于粉末流動(dòng)性差，各成分很難混和均勻而影響藥物的準(zhǔn)確含量，若將粉末制成一定大小的顆?？梢允蛊淞鲃?dòng)性增加；在顆粒劑、片劑、膠囊劑等的成型或填充時(shí)，流動(dòng)性差的粉粒往往表面粗糙或易黏結(jié)成塊不易分散不便患者服用，影響工藝過程順利進(jìn)行，同時(shí)增加制劑的成本；在外用散劑的涂布中，粉體流動(dòng)性差的散劑涂布不均勻，造成局部用藥過多或過少，影響療效；在制劑的貯藏和運(yùn)輸過程中，流動(dòng)性差的粉料制成的制劑更容易受環(huán)境溫度、濕度、壓力、機(jī)械力等的影響而降低藥物的穩(wěn)定性和有效性囹。因此，粉體流動(dòng)性的研究不僅在其他工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍廣泛，在整個(gè)醫(yī)藥制劑過程中同樣有重要意義。2.5.2粉體流動(dòng)性研究在涂料中的應(yīng)用涂料屬于化工一個(gè)門類［25］,其使用雖有著悠久的歷史，但涂料研究及工業(yè)化生產(chǎn)才始于上世紀(jì)60年代［26］。涂料的分類方法很多，按涂料的形態(tài)可分為水性涂料、溶劑性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等。粉末涂料是一種新型的不含溶劑的固體粉末狀涂料。具有無溶劑、無污染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和涂膜機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。用于涂料中的粉體材料可分為有機(jī)粉體粉體材料和無機(jī)粉體材料，包括顏填料、效應(yīng)顏料、防銹材料、粉體助劑和納米材料等。這些粉體材料是粉體涂料的組成部分，可使涂料具有遮蓋、著色、保護(hù)、防水、絕緣、防腐、耐溫、抗老化，美化環(huán)境和改善生活條件等基本功能［2刀。在粉體涂料的生產(chǎn)和使用過程中，需要對(duì)涂料的各個(gè)粉體原料和成品粉體涂料的基本特性加以研究，才能提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并在使用中充分發(fā)揮其最大性能。因此，粉體的流動(dòng)性的研究在配料生產(chǎn)、混合及噴涂等過程中有著重要的指導(dǎo)作用。2.5.3粉體流動(dòng)性研究在煤粉氣力輸送中的應(yīng)用煤炭作為常見且用量很大化石能源，有著相當(dāng)廣泛的使用范圍，在化工、食品、農(nóng)業(yè)及電力等許多行業(yè)都有應(yīng)用，煤粉是煤炭利用過程中一種常見的主要形式。流動(dòng)性是煤粉力學(xué)性能中最主要的性能之一，在煤粉的制備、儲(chǔ)存和輸送等操作過程中有著重要的實(shí)際意義。尤其是在煤粉輸送中，粉煤密相氣力輸送是粉煤加壓氣化技術(shù)的核心技術(shù)之一。其要求煤粉在高壓、密相條件下達(dá)到穩(wěn)定、可控的輸送狀態(tài)。這些控制會(huì)直接影響氣化爐安全穩(wěn)定運(yùn)行及氣化工藝指標(biāo)［28］。粉體在這些過程中的流動(dòng)性進(jìn)行科學(xué)的描述具有重要的意義，并可通過對(duì)煤粉流動(dòng)的研究準(zhǔn)確描述出操作單元中的流動(dòng)形式和狀態(tài)的］。了解影響粉體流動(dòng)性內(nèi)在的聯(lián)系，可改善粉體輸送過程中流動(dòng)性能，對(duì)提高輸送效率和穩(wěn)定可靠性提供相關(guān)依據(jù)。故粉體的流動(dòng)性研究在煤粉的氣力輸送的應(yīng)用中有著重要的作用。3技術(shù)路線3.1流程圖3.2實(shí)驗(yàn)樣品羊場(chǎng)彎粉煤北宿煤石英砂面粉FCC助劑（滑石粉或石墨）3.3實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定粉體流動(dòng)性的儀器分別是ShearTracH剪切儀和丹東百特BT-1000粉體綜合測(cè)試儀。3.3.1BT-1000粉體綜合特性測(cè)試儀BT-1000粉體綜合特性測(cè)試儀是丹東市百特儀器有限公司于清華大學(xué)粉體技術(shù)開發(fā)部聯(lián)合研制的一種主要用于評(píng)價(jià)粉體流動(dòng)特性的儀器。其測(cè)試項(xiàng)目包括休止角、崩潰角、平板角、分散度、松裝密度、振實(shí)密度等參數(shù)。通過上述數(shù)據(jù)可得到差角、壓縮度、空隙率、均齊度等指標(biāo)，還能通過卡爾指數(shù)得到流動(dòng)性指數(shù)、噴流性指數(shù)等參數(shù)。該儀器操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、測(cè)定條件靈活多樣且適合多種標(biāo)準(zhǔn)。該儀器設(shè)備如圖3所示。圖3-1BT-1000粉體綜合特性測(cè)試儀3.3.2ShearTracII剪切儀ShearTracII-DSS系統(tǒng)是一套通用的剪切實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以全自動(dòng)完成簡(jiǎn)單直剪實(shí)驗(yàn)中的固結(jié)和剪切階段。該系統(tǒng)是在60年代NGI系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。DSS系統(tǒng)可以在試樣中產(chǎn)生完全相同的剪切狀態(tài)，可以模擬野外實(shí)際條件提供初始應(yīng)力條件、應(yīng)力路徑和變形。該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)控制單元，利用微步進(jìn)馬達(dá)施加垂直和水平荷載。該系統(tǒng)可以自動(dòng)完成32級(jí)逐級(jí)增加的固結(jié)階段。水平剪切可以按照一個(gè)特定的應(yīng)變速率和加載速率施加。通過垂直位移傳感器和計(jì)算機(jī)維持整個(gè)剪切過程的體積不變。并可以實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和圖形。同時(shí)也可以在實(shí)驗(yàn)的過程中修改實(shí)驗(yàn)過程和條件。還可以按照ASTM規(guī)范D6528設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果、生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并打印出來。該儀器設(shè)備如圖4所示。ShearTracII剪切儀在測(cè)量粉體時(shí)是將正方形上、下兩個(gè)剪切盒重疊起來，盒內(nèi)填充被測(cè)粉體；通過傳壓板向粉體層施加鉛垂壓應(yīng)力。，再通過下盒向盒內(nèi)粉體層上、下盒分界面上施加剪應(yīng)力T，并逐步加大剪應(yīng)力；當(dāng)達(dá)到極限應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，剪切盒錯(cuò)動(dòng)，粉體層發(fā)生破壞。測(cè)定錯(cuò)動(dòng)瞬時(shí)的剪應(yīng)力，即可得粉體在極限應(yīng)力狀態(tài)下的，壓應(yīng)力。與對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力T；因此，在不同的壓應(yīng)力。作用下，可獲得粉體層在達(dá)到極限應(yīng)力狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的不同剪應(yīng)力T。以。對(duì)T建立坐標(biāo)系，可得到極限應(yīng)力狀態(tài)下的壓應(yīng)力與剪應(yīng)力的關(guān)系。圖3-2ShearTracII剪切儀3.4實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)中有用到多種粉體，首先選取數(shù)種不同的材料，再把每種材料分別制成粒度不同的粉體以備實(shí)驗(yàn)。分別測(cè)出同物料不同粒度粉體的物性（粒徑、粒徑分布、濕含量、堆積密度、振實(shí)密度、HR、休止角、下料流率等物性），并做初步的比較；再把不同物料間的粉體物性對(duì)流動(dòng)性的影響做橫向比較。對(duì)不同粉體物料分別加入助劑后再測(cè)量，對(duì)同種粉體加入不同量的助劑后流動(dòng)性進(jìn)行縱向比較。整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，標(biāo)繪出關(guān)系圖，進(jìn)行各粉體的流動(dòng)性對(duì)比，并得出結(jié)論。探索粉體流動(dòng)可能的因素，尋找提高粉體流動(dòng)性可能的方法。4進(jìn)度安排2012年2月?2012年3月：翻譯文獻(xiàn)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告，思考實(shí)驗(yàn)過程。2012年3月?2012年4月：繼續(xù)文獻(xiàn)的閱讀工作，掌握實(shí)驗(yàn)組織方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。2012年4月?2012年5月：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始數(shù)據(jù)處理，分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2012年5月?2012年6月：深度分析數(shù)據(jù)，確定實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，撰寫畢業(yè)論文。2012年6月?最后：論文答辯5參考文獻(xiàn)[1]國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒2011.中國統(tǒng)計(jì)出版社.⑵陸厚根.粉體工程導(dǎo)論[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,1993.吳延枝，胡曉軍.最小二乘法在直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江職工大學(xué)學(xué)報(bào)2000,17(2):38-39.章波，馮怡，徐德生，劉怡.粉體流動(dòng)性研究及其在中藥制劑中的應(yīng)用[J].中成藥，2008,30(6)，904-907.陶珍東，鄭少華