粉体流动性Jenike法与卡尔Carr指数法应用特点

粉体流动性Jenike 法与卡尔(Carr)指数法应用特点

在粉体工业中，流动性的测量是非常重要的指标，几乎贯穿了从生产工艺、料仓、生产设备、仓储、运输及实际上下游的应用.在材料采购、供应QC检验、研发部门等息息相关，任何数据的差异都可能造成品质判断的差异，常用的也是比较成熟和国际认可的方法包括：

卡尔(Carr)指数法和Jenike 法也是行业上下游厂商研发品质管控常用手段.但在实际过程中，两种方法各有优劣势.

下面我们就对两种方法进行分析：

一.卡尔(Carr)指数法

卡尔通过对2800种粉体试样进行测定，归纳提出了一套比较全面的表征粉体流动性的方法，即对粉体的安息角、压缩率、平板角(铲板角)、凝集率(对于细粉料)或均匀性系数(对于粗粉料)等指标进行测定，将测定结果换算成表示其高低程度的点数(每项以25点为满值)，然后采用“点加法”得出总点数作为流动性指数Ⅳ；并以此流动性指数来评估粉体的流动性。

卡尔流动性指数法评定分级：

Ⅳ≥60的粉体为流动性较好的粉体，便于输送操作；

60>FI≥40的粉体容易发生输送管道的堵塞；

FI<40的粉体为流动性不好的粉体，不便于输送操作，并且后两者在生产过程中都需要采取助流活化措施。

例如，ROOKO瑞柯仪器公司制作的FT-2000A就是在卡尔流动性指数法的基础上建立的，该测试仪可以同时测定卡尔指数所必需的检测项目。

如下图所示：

1.1.Carr指数法检测项目及内容分析

1. 松装(自然堆积)密度bulk density

2. 振实密度tap density

3. 安息角（休止角）Angel of repose

4. 质量流速mass flow velocity

5. 体积流速volume flow rate

6. 崩溃角 Angle of collapse

7. 平板角Flat Angle

8. 空隙率Voidage

9. 时间 time

10. 差角angle of difference

11. 分散性dispersibility

12.流动指数（卡尔指数和豪斯纳比）Flow index

13.压缩度

14.凝集度

15.均齐度

16.筛分粒度

1.2.Carr指数法实际应用说明：

Carr指数法从粉体的休止角(自然坡度角)、压缩度、板勺角(平板角)和凝集度对奶粉的流动性进行表征，

Carr 指数法测试手段比较简单，但具有一定的经验性，只能用以表示和比较粉体物料的相对流动性，其数据的重复性虽然可以通过全自动测量仪器来实现.但是数据的可靠性相对低于Jnike 方法，毕竟测试和分析的是物料的表面状态，缺少对物料内部流动数据的分析.

一般适用于来料检验和QC在生产过程中的质量把控数据来的直观些.

二.流动性Jenike法

2.1.工作原理：装满一定质量粉体样品的剪切盒，通过剪切盖垂直负载到粉体上的压力，剪切盒旋转运动，此时粉体受到作用力与反作用力影响而相互摩擦.通过传感器获得数据.剪切单元的旋转速度及负载压力来分析粉体流动性能

2.2.Jenike法检测项目及内容分析

从粉体流动函数、壁面摩擦、松装密度、时间固结、拱架、鼠孔、料斗半角等方面对流动性进行表征。

具体分析和测试如下数据：莫尔应力圆、内摩擦角、主应力、剪切力、屈服轨迹、稳太流、流动函数、开放屈服强度（无侧限屈服强度）、内摩擦时间角、时效屈服轨迹、堆积密度、密度轨迹、壁摩擦角、附着力、壁剪切力、壁应力、壁轨迹、运动摩擦角、静态摩擦角、料仓设计的料斗半顶角、卸料口径、流与不流判定、流动因子、初始抗剪强度（内聚力）等数据分析.

2.3.流动与不流动判据：Jenike指出，如果颗粒在流动通道内形成的屈服强度不足以支撑住流动的堵塞料（这种堵塞料以料拱或穿孔的形式出现），那么在流动通道内将产生重力流动。

物料在整体流料仓内流动，那里的物料连续地从顶部流入，随着一个物料单元体向下流动，它将在料仓内密实主应力 1的作用下密实并形成开放屈服强度f c。

密实应力先增加，然后在筒仓的垂直部分达到稳定，在过渡段有一个突变，然后一直减小，到顶点时为零，与此同时，开发屈服强度也作类似变化。

2.4. Jenike 法实际应用说明：

Jenike 法虽然涉及的参数多，计算量大，但其对安全生产和质量控制的实际指导意义优于 Carr 指数法；更多数据反应物料的内在性质特征.

实际应用于研发、实验室、品质管控.

图片为粉体流动行为分析仪（FT-3400）