粉体流变学-分析粉体流与不流行为

FM 6h
2
5.1
附着力

AR • 球与平板的力为： FM 2 12 h
R1 R2
• （2） 颗粒间的静电作用力 • 荷电的起因：1.颗粒在其生产过程中颗 粒靠表面摩擦面带电。2.与荷电表面接 触可使颗粒接触荷电。3.气态离子的扩 散作用 • 颗粒间的静电力:
Q1Q2 F 2 Dp a 1 2 Dp
2 2
得出
dp B g dy
p y
B gy y 1 • 当y=H时，p=0，α≠1，解得 p 1 H H • 若α=1，则 p B g y ln y
• 当y=H时，p=p0 ，α≠1时，则

pp

oo
2 2



mm




• 图5-3
莫尔圆上倾角为最大的状态
2.内摩擦角的确定
• (1)三轴压缩试验 如图5-4所示将粉体 试料填充在圆筒状橡胶薄膜内，然后用 流体侧 向压制。用一个活塞单向压缩该 圆柱体直到破坏，在垂直方向获得最大 主应力，同时在水平方向获得最小主应 力，这些应力对组成了莫尔圆。以砂为 例的测定值见表5-1所示。
1—砝码 2—上盒 3中盒 4—下盒 图5-7 直剪试验
表5-2
垂直应力MPa
直剪试验的例子
0.253 0.505 0.755 1.01
剪切应力MPa
0.450 0.537
0.629
0.718
• （3） 破坏包络线方程式 用直线表示破坏包 络线时，可写成如下的形式 • τ=σtgφi+c=μσ+c （5-3） • 此式称为 Coulomb 公式，式中内摩擦系数为， 呈直线性的粉体称为库仑粉体。无附着性粉体， c＝0；对于附着性粉体，由于内聚力的作用， 引入附着力c项。 •

影响粉体流动性的五种因素，水分检测方法，粉体工程应用粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。

影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。

此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。

通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。

一、粉体的应用粉体加工技术与相关自然科学的理论应用到具体的粉体加工生产部门中所形成的综合知识和手段称之为粉体工程。

粉体技术是解决具体技术问题的思想和技巧，而粉体工程则是以粉体技术为核心与相关技术组合，形成解决工程化生产问题的专业系统手段。

作为材料类专业的学生，应该掌握这种工程化的粉体加工技术。

在实施特点上看，粉体工程是基于颗粒与粉体自身性质和过程现象，将系统化的知识和方法运用于工业生产中所采用的粉体应用技术的总称。

以粉体特性为基础，掌握粉体现象，对粉体的加工过程实施不同的单元作业。

从单元操作的纵向分类来看，粉体工程涵盖了破碎、粉碎、分级、贮存、充填、输送、造粒、混合、过滤、沉降、浓缩、集尘、干燥、溶解、析晶、分散、成形、烧成等。

根据各个产业中粉体加工对象的不同，粉体工程学已广泛应用到建材、机械、能源、塑料、橡胶、矿山、冶金、医药、食品、饲料、农药、化肥、造纸、资源、环保、信息、航空、航天、交通等几乎国民经济发展的各个领域。

二、影响粉体流动性的五种因素1.粒度:粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。

随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。

第四章-粉体流变学
粉体流变学研究的是粉体在外加应力下的变形和流动行为。

粉体是指细小颗粒的固体物质，如粉末、颗粒、颗粒团等。

粉体流变学的研究对于很多工业过程和产品设计都非常重要，特别是涉及到粉末冶金、陶瓷制备、药物制剂、食品加工等领域。

粉体流变学主要研究粉体在外加应力作用下的变形和流动行为。

其流变性质可以通过测量粉体的应力-应变关系来描述。

粉体的流变行为受到多种因素的影响，包括粉体的颗粒形状、颗粒尺寸分布、颗粒间的相互作用力等。

常见的粉体流变行为包括流动、变形和黏弹性行为。

在粉体流变学研究中，常用的实验方法包括剪切流变实验、振动流变实验和压缩流变实验等。

剪切流变实验是通过施加剪切应力来研究粉体的流动行为；振动流变实验是通过施加振动应力来研究粉体
1
的流动特性；压缩流变实验则是通过施加压缩应力来研究粉体的变
形行为。

粉体流变学的研究有助于了解粉体的流动性能和变形特性，为工程
应用提供理论基础和实验依据。

同时，粉体流变学的研究结果也对
设备设计和工艺控制具有指导意义，能够提高工艺效率和产品质量。

2。

28
设密度ρ1的大颗粒单独填充时空隙率为ε1，将ρ2、 ε2的小颗粒填充到大颗粒的空隙中，则填充体单位 体积大颗粒的质量W1为： W1＝（1－ε1） ρ1
小颗粒质量
W2＝ ε1 （1－ ε2 ） ρ2
混合物中大颗粒的质量比率为
f W1
(1 1)1
W1 W2 (1 1)1 2 (1 1)2
36
2.2 影响休止角的因素 （1） 颗粒的形状 （2） 颗粒的大小 （3 ）粉体的填充状态
对于不同粉体，空隙率越大，填充越困难，休止角越大 对于同种粉体，空隙率越小，休止角越大（接触点增多）
（4） 振动 （5） 粉料中通入压缩空气时，休止角显著地减小
37
3、 流出速度(flow velocity) 将物料加入漏斗中，测量全部物料流出所需的时
9
(a) 装配图
(b) 流速漏斗 松装密度测定装置一
(c) 量杯
10
(1) 漏斗 (2) 阻尼箱 (3) 阻尼隔板 (4) 量杯 (5) 支架
松装密度测定装置二
11
第二节 粉体的填充与堆积
一、粉体的空隙率 空隙率（porosity）是粉体中空隙所占有的比率。 粒子内空隙率 内=（Vg-Vt ） / Vg =1-g / t 粒子间空隙率 间= （ V-Vg ） / V = 1- b/g 总空隙率 总= （ V -Vt ） / V =1- b/t
粒子间的附着力、凝聚力。
2.粒子形态及表面粗糙度
球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩擦力。
3.含湿量
适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。
4.加入助流剂的影响
加入0.5%～2%滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大大改善粉
体的流动性。但过多使用反而增加阻力。

特点：
4、流送式
1）空气输送斜槽将空气不断通过多孔透气层充入粉状物料中，使物料变成类似流体性质，因而能由机槽的高端流向低端。2）物料集团输送也称为栓流气力输送，是通过气体压力将管道内的物料分割成许多间断的料栓，并被气力推动沿管道输送。
空气输送斜槽
栓流气力输送
1、输送管道结构简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。2、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损、飞扬量很少，环境卫生较好。3、设备操作控制容易实现自动化。4、输送量和输送距离较大，可沿任意方向输送。可把输送和有些工艺过程(干燥、冷却、混合、分选等)联合进行。
输送皮带
传动辊筒
园柱齿轮减速机
圆锥齿轮减速机
电动机
传动辊筒
油冷式电动辊筒
（3）传动滚筒的型式
为了有效的传递动力可通过下列途径增大胶带与滚筒表面的摩擦系数。光面 胶面增大胶带与滚筒间的接触面积，即增大包角。增大胶带对滚筒的压力—加压辊。
4 改向辊筒
作用：改变输送带的运行方向180o改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒 ；90o改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向轮；小于45o改向滚筒一般用作增面轮。
二、空气通过颗粒层的几种状态
是利用空气的动压和静压，使物料颗粒悬浮于气流中或成集团沿管道输送。前者称为物料悬浮输送，后者称为物料集团输送。
三、工作原理
四、类型
1、压送式气力输送装置
1）输送距离较远；可同时把物料输送到几处。2）供料器较复杂；只能同时由一处供料。3）风机磨损小。
特点：
2、吸送式气力输送装置
1）供料装置简单，能同时从几处吸取物料，而且不受吸料场地空间大小和位置限制。2）因管道内的真空度有限，故输送距离有限。3）装置的密封性要求很高；4）当通过风机的气体没有很好除尘时，将加速风机磨损。

利用粉体流变仪简易精准地测量粉体流动性流变仪工作原理分散性固体如粉体、颗粒材料遍布于几乎全部行业的很多加工过程中。

粉体的生产和研发可能会很困难，由于他们多而杂的物理特性取决于本身的性质和一系列外部因素。

粉体的特性物理在生产流程中可能发生变化，尤其在条件或者环境发生变化的时候。

例如，粉体从缝隙中释放时会表现为流体化特性，而在贮藏时又表现为固体化特性。

影响粉体流动性的因素粉体的流动性取决于一系列因素。

一方面是材料内部参数，比如颗粒大小、尺寸分布、颗粒形态能猛烈的影响粉体的处理。

另一方面，一系列外部因素也能更改粉体的流动性如湿度、温度等外部环境的变化，或者团聚体的处理加工过程。

为了确保顺当的处理加工，的质量掌控手段特别紧要。

粉体的特点可以通过安东帕流变仪的粉体测量单元来确定什么是内聚强度？内聚强度描述了粉体产生流动的内部阻力，因此用于测量粉体的流动本领。

它被定义为粉体颗粒之间的相互作用力强度。

基于内聚强度，您可以推想粉体是否能在加工过程中顺畅的流动，以及粉体的性质是否发生了变化。

这种测量方式用于质量掌控特别理想，由于它们可以快速有效地进行测量，同时供应重现性帮忙推想粉体的流动。

内聚强度测量还可以作为更加多而杂的质量掌控体系的基础，可以指明在加工或处理过程中可能会发生的问题。

此外，还可以供应更多的参数，如空气保持本领以及通过机械搅拌时的通气行为。

这可用于讨论粉体在气动输送、压片或装填等过程中的性能。

什么是流动指数？流动指数仿佛Carr指数和Hausner比值，通常通过察看粉体的可压缩性来测量。

可压缩性和粉体流动受到很多因素的影响，比如颗粒大小、形状、弹性、含水量和温度等。

推想这些因素对粉体流动性的影响很难很多而杂，因此通常直接讨论流动行为更简单一些。

为此，可压缩性通常通过对比自由放置的聚积密度和处理后的振实密度，得出Carr指数。

Hausner比值同样通过对比物质的聚积密度和振实密度来得到，但计算方式略微有些不同。

σ ①忽略中间应力的作用，即将应力系看成σ 1 、 3 的 忽略中间应力的作用， 二向应力系，此时， 方向上无应力作用， 二向应力系，此时，σ 2 方向上无应力作用，只增 加了一个压缩条件
②假定粉体层是完全均质的 ③假定粉体的整体的连续介质
整体连续介质模型，可求解某点任一截面上的应力 整体连续介质模型，可求解某点任一截面上的应力 某点
os 2θ ) 2 1 2 cos θ = (1 + cos 2θ ) 2 τ xy = τ yx
2
4.1.1 内摩擦角
二、莫尔应力圆
解之得： 解之得：
(σ x − σ y ) 1 ⋅ cos 2θ − τ xy ⋅ sin 2θ σ = (σ x + σ y ) + 2 2 (σ x − σ y ) τ= ⋅ sin 2θ + τ xy ⋅ cos 2θ 2
第四章 粉体流变学
粉体流变学是研究粉体流动与变形的科学， 粉体流变学是研究粉体流动与变形的科学，包 括：
粉体静力学： 粉体静力学：研究外界施予粉体的力和粉体粒子 本身相互作用的质量力、摩擦力、 本身相互作用的质量力、摩擦力、压力之间的平衡 关系，涉及粉体内部的压力分布 安息角、 压力分布、 关系，涉及粉体内部的压力分布、安息角、内摩擦 壁摩擦角等粉体静力学性质 等粉体静力学性质。 角、壁摩擦角等粉体静力学性质。 粉体动力学：研究粉体在重力沉降、旋转运动、 粉体动力学：研究粉体在重力沉降、旋转运动、 输送、混合、贮存、粒化、 输送、混合、贮存、粒化、颗粒与流体相互作用等 过程中的颗粒的相互间的摩擦力、重力、离心力、 过程中的颗粒的相互间的摩擦力、重力、离心力、 压力、流体阻力以及运动状态，涉及到粉体流动性 流动性、 压力、流体阻力以及运动状态，涉及到粉体流动性、 颗粒流体力学性质等动力学性质 颗粒流体力学性质等动力学性质

实验1 粉体综合流动性实验一、目的意义粉体是由不连续的微粒构成，是固体的特殊形态。

它具有一些特殊的物理性质，如巨大的比表面积和很小的松密度，以及凝聚性和流动性等。

在分体的许多单元操作过程中涉及粉体的流动性能，例如粉体的生产工艺、传输、贮存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中不同组分的混合等。

粉体的流动性能随产地、生产工艺、粒度、水分含量、颗粒形状、压实力大小和压实时间长短等因素的不同而有明显的变化，所以测定粉体的流动性和对粉体工程具有重要的意义。

而Carr指数法是工业上评价粉体流动性最常用的方法，由于这种方法快速、准确、适用范围广、易操作等一系列优点而被广泛应用于粉体特性的综合评判和粉体系统的设计开发中。

本实验的目的：（1）了解粉体流动性测定的意义；（2）掌握粉体流动性的测定方法；（3）了解粒度和水分对粉体流动性的影响。

二、基本原理Carr指数法是卡尔教授通过大量实验，在综合研究了影响粉体流动性和喷流性的几个单项粉体物性值得基础上，将其每个特征指数化并累加以指数方式来表征流动性的方法。

Carr指数分为流动性指数和喷流性指数。

流动性指数是由测量结果参照Carr流动性指数表得到与其相对应得单项Carr指数值（安息角、压缩率、平板角和粘附度/均齐度），将其数值累加，计算出流动性指数合计，用取得的总分值来综合评价粉体的流动性质；喷流性指数是单项检测项目（流动性指数、崩溃角、差角、分散度）指数化后的累积和。

卡尔流动性指数表见表1-1。

安息角：粉体堆积层的自由表面在平衡状态下，与水平面形成的最大角度叫做安息角。

它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。

安息角对粉体的流动性影响最大，安息角越小，粉体流动性越好。

安息角也称休止角、自然坡度角等。

安息角的理想状态与实际状态示意图如图示。

崩溃角：给测量安息角的堆积粉体上以一定的冲击，使其表面崩溃后圆锥体的底角成为崩溃角。

平板角：将埋在分体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由表面（斜面）和平板之间的夹角与收到振动之后的夹角的平均值称为平板角。

流化床燃烧技术通过将燃料与大量惰性颗粒混合，在流化状态下进行燃烧，能够实 现燃料与空气的充分混合，提高燃烧效率。
流化干燥技术
流化干燥技术是一种高效、节能的干燥技术，广泛应用于化工、制药、 食品等领域。
流化干燥技术利用流态化原理，将湿物料置于流化床上，通过热空气或 其它热源加热，使物料中的水分蒸发并带走热量，实现物料的干燥。
VS
传质特性
在流态化过程中，固体颗粒的运动和混合 促进了物质传递过程，提高了传质效率。
05
粉体流态化的影响因素
颗粒的物理性质
颗粒形状
颗粒的形状影响其与流体的相 互作用，进而影响流态化行为 。例如，球形颗粒具有最小的 流动阻力，而不规则形状颗粒 可能导致更高的流动阻力。
颗粒大小和粒度分布
颗粒的大小和粒度分布影响流 体的穿透能力和颗粒间的相互 作用，从而影响流态化效果。
流体压力
流体压力影响流体作用于颗粒的 力，从而影响流态化效果。较高 的流体压力可能导致更好的流态 化效果。
操作条件的影响
温度
温度影响流体的粘度和颗粒的物理性质，从而影响流态化 效果。在一定范围内，较高的温度可能导致更好的流态化 效果。
压力
压力影响流体的流动特性和颗粒的物理性质，从而影响流 态化效果。在一定范围内，较高的压力可能导致更好的流 态化效果。
安息角是粉体堆积形成的锥体坡面与水平面之间的夹 角，反映了粉体的松散性和稳定性。
摩擦角和安息角是评价粉体流动性的重要参数，对于 粉体的运输、装填、搅拌等工艺过程具有指导意义。
粉体的屈服值
屈服值是指粉体在受到压力时 开始发生形变所需的力值。
屈服值反映了粉体抵抗形变的 能力，是衡量粉体力学稳定性 的重要参数。
了解粉体的屈服值有助于优化 粉体加工工艺，防止粉体在加 工过程中发生形变或破坏。

4.2.1 质量流量经验关联公式 因次分析
qm C B g D
2.5 0
C －常数，与内摩擦角有关
不同粉体实验结果的关联表明 qm K B D
n 0
K 是与粉体有关的常数，指数n在2.5～3.0之
间，通常取2.7
4.2.1 质量流量经验关联公式
粉体从柱体底部开口流出或从处于中心流动 的锥体流出时，质量流量常采用关联式
角变形速度（角应变率） 流体微元的角变形率是流体中两条互相垂直的 微元线段旋转角度的平均值
单元操作 装置设计 储存 给料 输送 混合 造粒 分级
力学行为
流动特性
4.4 料仓设计
储料设备的分类
堆场与吊车库 储料设备的作用
1、必须储存一定量的原料，以备不时之需 ；
储料设备分类 地上、地下 2、为保证连续生产，主机设备在检修与停车时，应考虑能满足下一
料仓的有效容积还应考虑安 装料位计、设置安全阀、排
VR— 料仓的容积
VL— 料仓的损失容积 D— 料仓圆筒的内径
气口和人孔等。计算所得的
料仓容积总比实际需要的小， 因此，一般需将计算所得数 据加大1.05～1.18倍。
d— 料仓卸料口的内径
h1— 料仓圆筒的高度 h2— 料仓圆锥部分的高度
料仓的卸料能力
料仓的容量居中，使用周期以天 工序需要的足够储存量，如料仓； 或小时计，主要用于配合几种不 3、 质量均化。典型的设备有预均化堆场和均化库； 储存粉状料的储料设备分类 砖砌、金属、混凝、复合 4、保证上下工序的匹配和平衡 。 同物料或调节前后工序物料平衡。
料库、料仓与料斗
料仓的形状
一、料仓的结构形式
圆筒部分仓壁压力
要点
几点基本假设 当料仓中装满物料时，由于物料与仓壁之间的摩擦力作 料仓中物料层的作用力 1、料仓内物料全部装满；

第三种情况： 摩尔圆与临界曲线相切（圆II），说明该点所代表的
平面上，应力正好等于相应面上的极限强度。因此，该 点处于临界流动的极限应力状态，称为极限平衡状态。 与临界曲线相切的圆II，称为极限应力圆。
内摩擦力产生的原因？？？
① 内摩擦力主要是由于层中粒子相互啮合产生的内 聚力
② 和其内部粒子间存在摩擦力所导致 ③ 影响因素***
• 内部：粗糙度、附着水份、粒度分布、空隙率 • 外部：静止存放时间、振动、加压 ④ 影响内摩擦角的因素
对同种粉体，内摩擦角一般随空隙率增加，大 致呈线性减少
5.1.2 粉体的安息角
安息角（休止角）：
粉体自然堆积时的自由表面在静止平衡状态下与 水平面所形成的最大角度。
用途: 用来衡量评价粉体的流动性 实质:可将安息角看作粉体的“粘度”。实质上安息角是
• 在后面的分析中，假定粉体完全均质（填 充状态，力学性质）并且是连续体 。
5.1 粉体的摩擦角
5.1.1 内摩擦角 粉体层中，压应力和剪应力之间有一个引起破坏的极限。即 在粉体层的任意面上加一定的垂直应力σ，若沿这一面的剪 应力τ逐渐增加，当剪应力达到某一值时，粉体沿此面产生 滑移，而小于这一值的剪应力却不产生这种现象。
粉体沿粉体内某一平面滑移：该平面上的应力满 足库仑定律
粉体内任一平面上的应力，不会发生：
粉体所处流动状态的判断
已知库仑粉体的临界流动条件曲线（抗剪强度曲 线），以及粉体中某点的应力状态，判断该点是否发 生流动！！
如何判断？？？
将粉体的临界流动曲线与莫尔圆画在同一坐标图 上，如下图所示，它们之间的关系有下列三种情况。
粉体力学与工程05粉体 的流变学
2020/8/21
• 粉体有一系列松装性质，例如力学性质、 热性质、电性质、磁性、光学性、声学性 及表面物理化学性质等。

粉体流动性概念及粉体流动性检测方法粉* 体* 圈粉体流动性概念及粉体流动性检测方法一、粉体流动性基本概念粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。

对颗粒制备的重量差异以及正常的操作影响很大。

粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流动等多种形式。

粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。

影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。

此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。

二、影响粉体流动性的主要因素1、粉体的粒度分布：随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。

2、粉体颗粒形貌形：除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。

粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。

显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。

针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差3、粉体温度：热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。

因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。

但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附，使得粉体流动性降低。

如果温度超过粉体熔点时，粉体会变成液体，使黏附作用更强4、粉体的水分含量：粉末干燥状态时，流动性一般较好，如果过于干燥，则会因为静电作用导致颗粒相互吸引，使流动性变差。

当含有少量水分时，水分被吸附颗粒表面，以表面吸附水的形式存在，对粉体的流动性影响不大。

流动性好 基本满足 流动性差
粘性粉体或粒径小于100~200μm的粉体粒子 间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休 止角较大。
2、流速
流速:单位时间内粉体由一定孔径的孔或管中 流出的速度。
粉体流动性差时可加入100 μm的玻璃球助流。 流出速度越大，粉体流动性越好。
（1）莫尔圆
3、内摩擦系数
将式5-13进行处理、积分后得 即为Janssen（詹森）公式。
粉体压力饱和现象 当粉体填充高度达到一定值后，p趋于常数值，
这一现象称为粉体压力饱和现象。
五、粉体在料仓中的流动模式 (1)粉体从直筒 形料仓口流出
(2)漏斗流
漏斗流料仓的缺点： ① 出料口的流速可能不稳定。 ② 料拱或穿孔崩塌 ff，即fc < fc crit为结拱时的临界开放屈服强度，则有
fc crit < 整理可得
，取
式中ρB—物料容积密度； B—卸料口宽度
H(θ)—料斗半顶角的函数
八、颗粒贮存和流动时的偏析
（1）粉体偏析的机理 a. 细颗粒的渗漏作用 b. 振动 c. 颗粒的下落轨迹 d. 料堆上的冲撞 e. 安息角的影响
2 空隙率ε：空隙体积占粉体填充体积的比率。
第三章 粉体的润湿性
润湿性 (wetting) 是指固体界面由固-气界面 变为固-液界面现象。
固体的润湿性用接触角θ表示。 液滴在固体
表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式： γsg=
γsl+ γlgcosθ 式中， γsg、 γsl、 γlg分别固-气、固-液、气-
是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积 V求得的密度，亦称堆密度。
ρb= w/V
填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测

测定内容和操作
（一）休止角的测定
1．物料 微晶纤维素粉末，微晶纤维素球形颗粒，滑石粉，微粉硅胶， 硬脂酸镁。
2．测定内容 （1）分别称取微晶纤维素粉末和微晶纤维素球形颗粒20g，测定休 止角，比较不同形状与大小对休止角的影响； （2）称取微晶纤维素粉末15g共3份，分别向其中加入1%的滑石粉、 微粉硅胶、硬脂酸镁，均匀混合后测定休止角，比较不同润滑剂的助 流作用； （3）称取微晶纤维素粉末20g，依次向其中加入0.2%, 1%, 2%, 5%, 10%的滑石粉，均匀混合后测定其休止角，比较助流剂的量对流动性 的影响。以休止角为纵坐标，以加入量为横坐标，绘出曲线。
流出速度的测定
移去挡板的同时 开始计时
（三）压缩度的测定
1. 物料 微晶纤维素粉末、微晶纤维素球形颗粒、淀粉。
2．测定内容 取微晶纤维素粉末、微晶纤维素球形颗粒和淀粉 各15g，测定压缩度，比较不同形状与大小或不 同物料的振动流动性。
3．测定方法 将欲测定物料分别精密称定，轻轻加入量筒 中，测量体积，记录最松密度；安装于轻敲测 定仪中进行多次轻敲，直至体积不变为止，测 量体积，记录最紧密度。 根据公式计算压缩度C。
由图2-27 的几何关系可得
OA
1 2
fc
=
fc
2sin i
2-38
OA
1 2
fc
=
fc
2sin i
拱自由表面的应力状态 s = t = 0
OA = c
tan i
2-39
从上两式可得粉体的开放屈服强度fc为
fc
=
2 cosi 1 sin i
c
2-40
• 0 =0，fc=0
• 0 不等于0，fc=常数

r
tgα=h/r
影响粉体流动性的因素 01 粒度 一般来讲，粒径下降，粒子间内聚力上升，摩擦阻 02 01 粒度 力加大。粒径＞200um,粉体流动性好，粒径＜100um,粒 03 子内聚力超过所受重力，粒子易聚集，流动性差。 04
影响粉体流动性的因素 粉体流动性的影响因素
粒子形状 粒子形状越不规则，偏离球形越远，表面越粗
具有固体的抗变形能力 原因浅析 粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，
流动性的分类与评价方法 粉体流动性的种类以及评价方法
种类 种类 重力流动 流动性的评价方法 流动性的评价方 其他 现象或操作 法 瓶或加料斗中的流出 流出速度、壁面摩擦角 旋转容器型混合器，充 休止角、流出界限孔径 填
流出速度 振动加料，振动筛 瓶或加料斗的 休止角、流出速度、压 壁面摩擦角 缩度、表观密度 流出 充填，流出 休止角
现象或操作
振动流动
重力流动
压缩流动
压缩成形（压片）
流出界限孔径
压缩度、壁面摩擦角、 内部摩擦角
液态化流动
流化层干燥，流化层造 粒 休止角、最小流化速度 颗粒或片剂的空气输送
在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平 定义 粉体流动性的评价方法 —休止角
休止角
面之间的最大可能角度 定义 在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平面之间的最大可能 角度，常用ψ表示 表达式在下滑面上粒子间产生的内摩擦力与粒子所受到的重 力相平衡，使休止角为定值，ψ角的正切就等于粒子间的摩 擦系数 u tanψ=u=h/r 休止角与粉体流动性的关系 一般来讲，当休止角≤30º时， 流动性良好，当休止角在30 45º 时，流动性 较好，当休止 角45º 60时，流动性较差，当休止角在60 90时，流动性差， 局限性 用休止角评价粉体的流动性能，只能大致定性地表示 定义 流动性的好坏，或者用于比较同种粉体因粒度和水分等引起 的流动性差别。

化工中的粉体流动性研究引言：粉体流动性是指粉体在外力作用下的流动性能。

在化工工业中，粉体的流动性对于生产过程的顺利进行和产品质量的稳定性有着重要的影响。

因此，研究和掌握粉体流动性的规律对于提高化工工业的效率和质量具有重要意义。

一、粉体的流动性概述1.1 粉体流动性的定义粉体流动性是指粉体在外力作用下的流动性能，即粉体在一定条件下的流动性能。

1.2 粉体流动性的重要性粉体流动性对于化工工业的生产过程和产品质量有着重要的影响。

良好的粉体流动性可以保证生产过程的顺利进行，避免堵塞和停机等问题的发生；同时，粉体流动性的稳定性也可以保证产品的质量稳定性，避免因流动性不佳而产生的不均匀混合或分层等问题。

二、粉体流动性的影响因素2.1 粉体颗粒特性粉体颗粒的形状、大小、粒度分布等因素会直接影响粉体的流动性。

例如，颗粒形状不规则、粒度分布不均匀的粉体流动性较差。

2.2 粉体物性参数粉体的密度、比重、粘度等物性参数也会对粉体的流动性产生影响。

例如，粉体的密度较大、粘度较高的话，其流动性往往较差。

2.3 外界环境因素外界环境因素，如温度、湿度、气压等变化，也会对粉体的流动性产生一定的影响。

例如，在高温环境下，粉体的流动性可能会变差。

三、粉体流动性的测试方法3.1 流动性指数法流动性指数法是一种常用的测试粉体流动性的方法。

通过测量粉体在一定条件下的流动时间或流动速度，计算出粉体的流动性指数，从而评估粉体的流动性能。

3.2 倾角法倾角法是另一种常用的测试粉体流动性的方法。

通过倾斜试验仪器，测量粉体在不同倾角下的流动性能，从而评估粉体的流动性能。

3.3 堵塞试验法堵塞试验法是一种直接测试粉体流动性的方法。

通过将粉体装入试验装置中，施加外力使其流动，观察是否会发生堵塞，从而评估粉体的流动性能。

四、粉体流动性的改善措施4.1 粉体的表面改性通过表面改性技术，如涂覆、包覆等，改变粉体颗粒的表面性质，从而改善粉体的流动性能。

4.2 粉体的湿法处理通过湿法处理，如湿混、湿制粒等，改变粉体的物理状态，从而改善粉体的流动性能。

粒子比表面积
❖ 比表面积表示方法： ❖ 1、体积比表面积 ❖ 2、重量比表面积
一、粉体的基本性质
（三）粒径与粒度分布
粒径：粒子的大小，是决定粉体其他性质的最基本 的性质。
粒子径：几何学径（长、短径、定向径、等价径 等）、比表面径、有效径、平均径
❖ 粒子径的测定方法：光学显微镜法、筛分法、库尔 特计数法、沉降法、比表面积法
粉体基础与流变学 基础(ppt)
（优选）粉体基 础与流变学基础
一、粉体的基本性质
（一）定义
❖ 粉体是无数个固体粒子的集合体 在制药行业常用研究范围：1µm~10mm 纳米级别的研究正在深入发展
❖ “第四态”：流动性、压缩性、抗形变
❖ 粉（Powders):≤100µm 粒（Particles):＞ 100µm
一级粒子：单一粒子——结晶、实体颗粒
二级粒子：单一粒子的聚结物——造粒物
一、粉体的基本性质
（二）形态和比表面积
❖ 形态：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、 棒状、针状、块状、纤维状等。
❖ 比表面积：单位重量（或体积）粉体所具有 的表面积
粒子形态
❖ 形状指数： ❖ 1、球形度 ❖ 2、圆形度 ❖ 形状系数 ❖ 1、体积形状系数 ❖ 2、表面积形状系数 ❖ 3、比表面积形状系数
❖ 6、水溶性成分在粒子的接触点析出结晶形成 固体桥。
二、粉体学在药剂中的应用
1．在处方设计中的应用
➢ 保证药物制剂的质量：溶出、崩解、稳定性、外观、活性物 质的均匀性、强度等。
➢ 保证生产过程的顺利进行：流动性、充填性、压缩成形性、 粘冲、退片等。
粒子大小及分布 粒子形态及表面粗糙性 含湿量 加入助流剂、润滑剂
改善流动性的方法