1、粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 球當量徑2.1.2 三軸徑2.1.3 統計平均徑2.1.4 篩分徑（sieving diameter）2.1.5 自由沉降直徑（Strokes直徑）2.1.6 粉體粒度分布12.1 粒度2粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑/等體積球當量直徑dV等表面積球當量直徑dS比表面積球當量直徑dSV2.1 粒度1-11-21-53粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒度儀測試范圍寬（最好的激光粒度儀的測量范圍是

2、0.042000mm，一般的也能達到0.1-300mm），測試速度快（1-3分鐘/次），自動化程度高，操作簡便，重復性和真實性好，可以測試干粉樣品，可以測量混合粉、乳濁液和霧滴等4粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒度儀5粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒度儀大顆粒的衍射角小小顆粒的衍射角大2.1 粒度夫瑯霍夫(Fraunhofer)衍射理論顆粒直徑遠大于入射波長的情況，即幾個微米至幾百微米的測量；米氏(Mie)衍射理

3、論用于幾個微米以下的測量。激光衍射法原理圖激光器激光束透鏡樣品池透鏡衍射光束未衍射光束光傳感器列陣中心傳感器粉末2.1 粒度8粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒度儀9粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒度儀BT-9300H結構原理示意圖10粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV2.1 粒度激光粒徑譜儀OPSTSI 333011粉體力學 大連理工大學流體

4、與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑 等體積球當量直徑dV庫爾特(Coulter counter method)顆粒計數器及粒度分析儀儀器利用庫爾特原理（電阻變化原理），可對顆粒進行計數和粒度分析，適合樣品包括：各類粉體、水中雜質粒子、油中雜質粒子、各種細胞、酵母、海藻、浮游生物、海水沉淀物、大小輸液、乳液、食品添加劑、涂料、染料、高分子聚合單體、生化制品等。2.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 粒度或當量直徑/球當量徑等表面積球當量直徑dS1-31-2 對于無孔顆粒，可由顆粒的比表面積求得：比表面積顆粒密度122.1 粒度13粉體力學

5、大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 球當量徑2.1.2 三軸徑2.1.3 統計平均徑2.1.4 篩分徑（sieving diameter）2.1.5 自由沉降直徑（Strokes直徑）142.1 粒度最大穩定度重心最低表面積S體積V三軸幾何平均徑： 與顆粒外接長方體體積相等的立方體的棱長三軸平均值：立體圖形的算術平均三軸調和平均徑： 與顆粒外接長方體比表面積相等的球的直徑2.1.2 粒度或當量直徑/三軸徑2.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 16粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1

6、.2 粒度或當量直徑/三軸徑2.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 球當量徑2.1.2 三軸徑2.1.3 統計平均徑2.1.4 篩分徑（sieving diameter）2.1.5 自由沉降直徑（Strokes直徑）172.1 粒度18粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.3 粒度或當量直徑/統計平均徑2.1 粒度定方向徑(Feret徑)定方向等分徑(Martin徑)定向最大徑投影圓當量徑(Heywood徑)Feret徑投影圓當量徑(Heywood徑)Martin徑準確性？ Heywood徑與顆粒投影面積a相等的圓的直徑稱為投影圓當量徑(Hey

7、wood徑)與顆粒投影圖形周長相等的圓的直徑稱為等周長圓當量徑19粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.3 粒度或當量直徑/統計平均徑圓當量徑與顆粒投影輪廓性質相同的圓的直徑表示粒度2.1 粒度20粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.3 粒度或當量直徑/統計平均徑2.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.3 粒度或當量直徑/統計平均徑212.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 球當量徑2.1.2 三軸徑2.1.3 統計平均徑2.1.4 篩分徑（sieving diameter）2.1.5 自由沉降直

8、徑（Strokes直徑）222.1 粒度23粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）2.1 粒度當顆粒通過粗篩網并停留在細篩網上時，粗細篩孔的孔徑范圍稱為篩分徑。例如：粉末的粒徑為4560目表示該粉末可通過45目粗篩網，而停留在60目篩網上。絲網篩24粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）25粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）26粉體力學

9、 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）2.1 粒度國際用標準：順序排列的各層篩的篩孔尺寸形成以幾何級數，主序列的公比是21/2=1.414，稱為篩比。主序列相鄰的兩層篩的篩孔的凈面積相差一倍插入好幾個輔助系列27粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）2.1 粒度我國的實驗篩標準GB6005-2008參照ISO565-1990制定。金屬絲編織網篩（方孔）的篩孔尺寸從125mm到20mm穿孔板篩方形篩孔的尺寸從125mm到4mm圓形篩孔的尺寸從125m

10、m到1nm電成型薄板方形和圓形篩孔尺寸從500mm到4mm實驗室中已經使用小至1mm的微孔篩標準篩篩孔的大小直接用篩孔的凈尺寸表示28粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）2.1 粒度英美篩制以篩目作為篩號表示篩孔大小篩目就是每英寸長度上的篩孔數。25.4ad (a，d單位mm)29粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）2.1 粒度2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設

11、計所 302.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）312.1 粒度32粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度粒度特性曲線33粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.4 粒度或當量直徑篩分徑（sieving diameter）粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 342.1 粒度粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.1 球當量徑2.1.2 三軸徑2.1.3 統計平均徑2.1.4 篩分徑（sieving diameter）2.1.5

12、自由沉降直徑（Strokes直徑）352.1 粒度36粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.5 粒度或當量直徑自由沉降直徑（Stokes直徑）層流區2.1 粒度1-6由沉降法所測的尺寸為Stokes尺寸 、f分別為沉降介質的粘性系數和密度ut球形顆粒的等沉降速度g重力加速度37粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.5 粒度或當量直徑自由沉降直徑（Strokes直徑）2.1 粒度1-6沉降法是根據不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測量粒度分布的一種方法。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，其運動方程就是St

13、okes定律。(Natusch Wallace, 1974)不同粒徑粒子在人體內的沉積位置2.1 粒度39粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.5 粒度或當量直徑MDI 二苯基甲烷二異氰酸酯DPI(Dry powder inhaler) 干粉吸入劑是一種利用專屬設備將藥物以干粉形式傳達到肺部的制劑。TSI 332140粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.5 粒度或當量直徑總采樣氣體經過等速分流成為鞘氣和樣氣；樣氣經過噴嘴加速并在鞘氣的包裹下通過激光檢測器不同粒徑的粒子經過噴嘴由于慣性作用會產生不同的加速度，從而導致通過檢測器的時間產

14、生先后；粒子的飛行時間與粒徑一一對應，使得檢測器得以甄別粒子。內噴嘴流量 1L/min外噴嘴/鞘氣流量 4L/min總流量 5L/min濾膜和鞘氣采樣泵孔板流量計鞘氣流量傳感器總流量傳感器二極管激光器濾膜和總采樣泵加速孔檢測點束流收集器橢圓定鏡絕壓傳感器波形調整光路進樣口41粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.5 粒度或當量直徑激光經過極化、分光分成水平和垂直兩路光，然后聚焦到氣路。從噴嘴向下分別是水平光和垂直光。粒子經過這2束激光產生連續雙峰譜圖，2峰間距離為飛行時間（TOF）加速孔雙束激光光散射信號轉換為脈沖飛行時間光散射強度2.1 粒度43粉體力學 大連理

15、工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1 粒度2.1.5 粒度或當量直徑必須根據具體條件選用合適的方法:顯微鏡統計眾多的顆粒直徑，Martin徑或Feret徑篩分法，以一個主尺寸（篩孔尺寸）表示顆粒的大小沉降法，用沉降速度當量直徑表示顆粒的大小2.1 粒度等體積球直徑等表面積球直徑等效重量直徑最短直徑最長直徑Stokes直徑篩分直徑45 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粒度分布的數學描述分布函數可表示粒度分布狀態可用解析法求各種平均徑、比表面積、單位質量的顆粒數等粉體特性實際測定時，減少決定分布所需的測定次數46 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1

16、.6 粉體粒度分布的數學描述當D 很微小因而 f 很微小時， 稱為分布函數或概率密度。 范圍內的百分數 是歸一到個數/質量百分數 為100%的分布函數47 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布2.1.6.1 實際粉體粒度分布取決與其生成條件，常見的三種分布：正態分布對數正態分布Rosin-Rammler分布2.1.6.2 粉體平均粒徑48 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/正態分布隨機事件 偶然性、必然性有統計規律的在某一常數附近擺動正態分布鐘形對稱曲線，統計學上稱為高斯曲線氣溶膠、沉淀法制備的粉體頻率函數分布函數49

17、 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/正態分布越小，頻度分布曲線越“瘦”，分布越窄。當=0.2時，有68.3%顆粒的粒度集中在 這一狹小范圍內。把0.2的粉體近似稱為單分散的體系。50 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/正態分布D84.13、D15.89表示小于該D的累積百分數分別為84.13%和15.87%。51 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布大多數情況的粉體和分散系都近似符合頻率分布曲線不對稱，曲線頂峰偏于小粒度一側，以lgD和lgg分別代替正態分布中的D和

18、，便可得到對數正態分布函數52 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 正態分布對數正態分布對稱非對稱2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布53 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布相對頻率d（）粒度D(m)54 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布如果累積分布在對數正態概率紙上呈一條直線，表明符合對數正態分布。55 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布56 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 顆粒的尺寸分布（size dis

19、tribution）表示方法：表格法、作圖法。其中的關系式有：尺寸區間、平均尺寸、顆粒數、顆粒百分數、單位尺寸區間的顆粒百分數、單位對數尺寸區間的顆粒百分數。表格法 P2表1-12.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布表1 某粉體顆粒尺寸的分布數據x1-x2/mdx/mx/ mdN/ 個d/d/dxd/dlgD1.4-2.02.0-2.82.8-4.04.0-5.65.6-8.08.0-11.211.2-16.016.0-22.422.4-32.032.0-44.844.8-64.064.0-89.60.60.81.21.62.43.24.86.49.612.819.225.61.72.43.4

20、4.86.89.613.619.227.238.454.476.8142269134249259160732162N=10000.10.42.26.913.424.925.916.07.32.10.60.20.20.51.84.35.67.85.42.50.80.20.013154689167173107491441其中：58尺寸分布圖有尺寸頻率分布圖積累尺寸分布圖作圖法 P2圖1-1圖1-4d/%d0.10.42.26.913.424.925.916.07.32.10.60.20.10.52.79.62347.973.889.897.199.299.8100 xd2.1.6 粉體粒度分布/對

21、數正態分布59 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 顆粒百分數達到50%時的顆粒尺寸不能直觀地反映出分布特征或狀況2.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布60 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 1-101-112.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布隨尺寸區間的減小，尺寸頻率分布圖可變為一條連續的曲線。此時尺寸頻率分布可表示為：61 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所 課本P4 公式1-141-20 同 pptP10&P152.1.6 粉體粒度分布/對數正態分布D84%、D16% 分別為顆粒累計百分數為84和16所對應的顆粒尺寸。62 粉體力學 大連理工大學流

22、體與粉體工程研究設計所 2.1.6 粉體粒度分布/Rosin-Rammler分布對于像粉碎產物、粉塵之類粒度分布范圍廣的顆粒群來說，在對數正態分布上作圖所得的直線偏差很大。Rosin與Rammler等人通過對煤粉、水泥等物料粉碎實驗的概率和統計理論的研究，歸納出用指數函數表示粒度分布的關系式，即式中 為小于D的質量百分數，n、b為常數。積分后，得 f=1001-exp(-bDn)若以R表示大于D的質量百分數，則 R=100-f=100exp(-bDn)如取 b=1/Den，則指數一項可寫成無因次項，即 R(D)=100exp-(D/De)n 式中 R(D)累計篩余質量百分數； De特征粒徑，表示顆粒群的粗細程度； n均勻性系數，表示粒度分布范圍的寬窄程度。n值越小，粒度分布范圍越廣，對于粉塵及粉碎產物，往往n1。63 粉體力學 大連理工大學流體與粉體工程研究設計所