粉体流动性参数计算
粉体流动性测试方法
粉体的流动性2012-01-16 12:01:04粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达。
然而粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影响较大，是保证产品质量的重要环节。
粉体的流动形式很多，如重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动等，相对应的流动性的评价方法也有所不同，当定量地测量粉体的流动性时最好采用与处理过程相对应的方法，表12-7列出了流动形式与相应流动性的评价方法。
流动形式与其相对应的流动性评价方法种类现象或操作流动性的评价方法重力流动瓶或加料斗中的流出旋转容器型混合器，充填流出速度，壁面摩擦角休止角，流出界限孔径振动流动振动加料，振动筛充填，流出休止角，流出速度，压缩度，表观密度压缩流动压缩成形（压片）压缩度，壁面摩擦角内部摩擦角流态化流动流化层干燥，流化层造粒颗粒或片剂的空气输送休止角，最小流化速度（一）流动性的评价与测定方法1．休止角休止角（angle of repose）是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。
常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等，如图12-10所示。
休止角不仅可以直接测定，而且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得。
即tanθ=高度/半径。
休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法。
休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤40°时可以满足生产流动性的需要。
粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的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。
值得注意的是，测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所以不能把它看作粉体的一个物理常数。
分形维数在粉体流动性中的应用
粉体是一类特殊固体,它具有一些特殊的物理性质,如一般具有较大的比表面积,一定的孔隙率、凝聚性和流动性等。
测定粉体流动性的方法主要有Carr 指数法、Jenike 法等。
1粉体流动性理论1.1Jenike 理论Jenike 测试粉体物料的仪器主要有流动性能测定仪。
主要用有效内摩擦角δ、内摩擦角Φ、壁摩擦角Φw 、容重γ和无侧界屈服强度F 等5个性能指标来表示流动性能[1-3]。
Jenike 定义流动函数FF 为预压缩应力δ0与粉体的开放屈服强度f c 之比,即FF=δ0/f c 。
1.2Carr 理论参照Carr 指数[4]表,通过测定样品每一项流动性指数,把结果累加得到流动性状和喷流性状综合评价。
流动性参数主要有休止角、压缩率、平板角、凝集度等。
流动性指数公式:F=C+θ+C+θ休止角、压缩度、平板角越小,粉体的流动性越强。
平板角大于休止角。
以一定的粒度分布判定粉体颗粒凝集度指标,间接反映了粉体压缩性对流动性的影响。
凝集度系数愈小,粉粒愈均匀,粉体流动性愈好。
2粉体颗粒分形理论Mandelbrot [4]在对皱折曲线进行广泛研究后,引入分数维的概念[5],此后便在各学科领域中得到广泛应用。
近年来分形理论逐渐应用到粉体领域,用于表征颗粒的各种物理及化学性质。
分形理论的主要特征是自相似性与标度不变性。
根据粉体颗粒的形状,可以看出其自身是分形的。
计算机图形学的发展,为测定粉体颗粒的分形维数提供了现实的可操作性。
求图形的分维方法很多,有变步长法、覆盖法、分布函数法、谱分析法、盒维数法、方差法和轮廓均方根法等。
数字光学显微系统具有同时测量颗粒粒径和颗粒几何特征的能力,可以建立颗粒的SEM 图形分维模型。
几何特征主要包括颗粒投影面积、最投影直径、轮廓周长、比表面积等。
豪斯道夫(Hausdorff )维数[6]认为对于任何一个有确定维数的几何体,若用与它相同维数的“尺”去测量,则可得到一确定的数值N ;若用低于它的维数的“尺”去量它,结果为无穷大;若用高于它的维数的“尺”去量它,结果为零。
2粉体工程-粉体流变学
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-
定义流动因数ff= σ1/ 用来描述流动通道或 料斗的流动性。流动函数FF和流动因数ff差异：前 者数值越大，粉体流动性越好；而后者数值越大， 粉体流动性则越差。
流动函数FF 和流动因数ff 的关系
问题： 对料仓中颗粒进行流动分析的用途是什么?
七、整体流料仓的设计
设计要求：料斗必须足够陡峭，使粉体物料能沿 斗壁流动，而且开口也要足够大以防止形成料拱。
粉体工程与设备
烟台大学环境与材料工程学院
学习重点
1、休止角及内摩擦系数 2、 Janssen（詹森）公式 3、流动与不流动的判据
对数正态分布应用示例
(1)可计算出平均粒径
(2)可计算出每千克样品中含有的颗粒个数n
(3)可计算出比表面积Sw
当颗粒为球形时 =6
(4)个数与质量两种基准分布的变换关系
粒度：在临界粒子径以上，随粒子径增加，粉体流 动性增加。
临界粒子径：当粒子径小于100微米，粒子容易发 生聚集，内聚力超过粒子重力，妨碍了粒子的重力 行为，这时的粒子径称为临界粒子径。
粒子形状和表面粗糙性：不规则、粗糙，流动 性差。
吸湿性：吸湿性大，休止角大，流动性差。但当吸 湿量超过一定值后，水分起到润滑作用，流动性增 加。
再慢慢地使其倾斜，当粉体滑动时，板面和水平 面所形成的夹角。
精选粉体流动与输送设备概论
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。
粉体流动性测试方法
粉体的流淌性2012-01-16 12:01:04粉体的流淌性与粒子的外形.大小.概况状况.密度.闲暇率等有关粉体的流淌性（flowability）与粒子的外形.大小.概况状况.密度.闲暇率等有关,加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的庞杂关系,粉体的流淌性无法用单一的物性值来表达.然而粉体的流淌性对颗粒剂.胶囊剂.片剂等制剂的重量差别影响较大,是包管产品德量的主要环节.粉体的流淌情势许多,如重力流淌.振动流淌.紧缩流淌.流态化流淌等,相对应的流淌性的评价办法也有所不合,当定量地测量粉体的流淌性时最好采取与处理进程相对应的办法,表12-7列出了流淌情势与响应流淌性的评价办法.流淌情势与其相对应的流淌性评价办法种类现象或操纵流淌性的评价办法重力流淌瓶或加料斗中的流出扭转容器型混杂器,充填流出速度,壁面摩擦角休止角,流出界线孔径振动流淌振动加料,振动筛充填,流出休止角,流出速度,紧缩度,表不雅密度紧缩流淌紧缩成形（压片）紧缩度,壁面摩擦角内部摩擦角流态化流淌流化层湿润,流化层造粒颗粒或片剂的空气输送休止角,最小流化速度（一）流淌性的评价与测定办法1．休止角休止角（angle of repose）是粉体聚积层的自由斜面与程度面形成的最大角.经常运用的测定办法有注入法,排出法,竖直角法等,如图12-10所示.休止角不但可以直接测定,并且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后盘算而得.即tanθ=高度/半径.休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到均衡而处于静止状况下测得,是磨练粉体流淌性的利害的最轻便的办法.休止角越小,摩擦力越小,流淌性越好,一般以为θ≤40°时可以知足临盆流淌性的须要.粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的粒子间互相感化力较大而流淌性差,响应地所测休止角较大.值得留意的是,测量办法不合所得数据有所不合,重现性差,所以不克不及把它看作粉体的一个物理常数.2．流出速度流出速度（flow velocity）是将物料参加于漏斗中测定全体物料流出所需的时光来描写,测定装配如图12-11所示.假如粉体的流淌性很差而不克不及流出时参加100μm的玻璃球助流,测定自由流淌所需玻璃球的量（w%）,以暗示流淌性.参加量越多流淌性越差.3．紧缩度紧缩度（compressibility）将必定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积;采取轻敲法（tapping method）使粉体处于最紧状况,测量最终的体积;盘算最松密度ρ0与最慎密度ρf;依据公式12-31盘算紧缩度c.（12-31）紧缩度是粉体流淌性的主要指标,其大小反应粉体的凝集性.松软状况.紧缩度20%以下时流淌性较好,紧缩度增大时流淌性降低,当C值达到40%~50%时粉体很难从容器中主动流出.4．内部摩擦系数μ内部摩擦系数(coefficient of internal friction)测定装配如图12-12所示,对静止的粉体层施加垂直应力σ(normal stress),在程度偏向施加剪切应力τ(shear stress),当τ值较小时粉体层处于静止状况,τ值逐渐增大到某一值时粉体层开端滑动,这种方才使粉体层开端滑动的状况叫限界应力状况.在限界应力状况下垂直应力σ与剪切应力τ之间的关系.粉体层的τ与σ之间的关系为经由原点的直线（如a）时,叫自由流淌粉（free flowing powder）.μ暗示内部摩擦系数,叫内部摩擦角.假如直线不经由原点（如b线）时,该粉体为粘附性粉体(cohesive powder).C—粘附力(cohesive force).粉体层的τ与σ之间的关系为直线时,叫Coulomb粉体,依据μ.以及C的大小评价流淌性,这些数字越小流淌性越好.假如粉体层的粘附性较强时,τ与σ之间为非直线（如C线）关系,此时粉体的剪切特征可用Warren-Spring式.σT—抗张强度;n—剪切指数,n值接近于1时,曲线近于直线.（二）流淌性的影响身分与改良办法粒子间的粘出力.摩擦力.范德华力.静电力等感化阻碍粒子的自由流淌,影响粉体的流淌性.粉体流淌性与组成粉体的粒子大小.形态.概况构造.粉体的孔隙率.密度等性质有关.经由过程转变这些物理性质可改良粉体的流淌性.粒径对粉体流淌性有很大影响,当粒径减小时,概况能增大,粉体的附着性和集合性增大.一般而言,当粒径大于200 mm时,休止角小,流淌性好,跟着粒径减小（200~100 mm之间时）休止角增大而流淌性减小,当粒径小于100 mm时,粒子产生集合,附出力大于重力而导致休止角大幅度增大,流淌性差.所以恰当增大粒径可改良粉体的流淌性,如在流淌性不好的粉体中参加较粗的粉粒也可以战胜聚合力,流淌性增大.粉体性质不合,流淌性各别,粒子内聚力大于自身重力所需的粒径称为临界粒径,掌握粒径大小在临界粒子径以上,可包管粉体的自由流淌.粉粒平日吸附有<12％的水分,水分的消失使粉粒概况张力及毛细管力增大,使粒子间的互相感化加强而产生粘性,但流淌性减小,休止角增大.掌握粉粒的湿度在某必定值（平日为5％阁下）是包管粉体流淌性的主要办法之一.当水分含量进一步增长时,固体粉粒概况吸附力减小,粉体休止角急剧降低,但此时的粉体已不克不及再运用,在粉体中参加适量的润滑剂,如滑石粉.氧化镁.硬脂酸镁等,可进步粉体的流淌性.平日,参加比粉粒还要细的物资会使粉体流淌性变差,润滑剂固然是细粉末,但润滑剂能降低固体粉粒概况的吸附力,改良其流淌性.此外,润滑剂的参加量也很主要,当粉粒的概况刚好使润滑剂笼罩,则粉体的润滑性加强,假如参加过量的润滑剂不单不克不及起润滑感化,反而形成阻力,流淌性变差.各类润滑剂的经常运用量为：氧化镁1％.滑石粉1％~2％.硬脂酸镁0.3％~1％.氢氧化铝1％~3％.微粉硅胶1％~3％阁下.4. 粒子形态及概况光滑度球形粒子的滑腻概况,削减接触点数,削减摩擦力.。
粉体颗粒状态与流动性的关系资料讲解
青岛大学
目录
摘要 ....................................................................................................................................I.... abstract.................................................................................................................................. II 0 引言 ................................................................................................................................... 1
0.1 研究背景 ............................................................................................................... 1 0.2 粉体流动性的表征方法 ....................................................................................... 1 0.3 粉体流动性的影响因素 ....................................................................................... 2 1.实验样品与实验方法 ........................................................................................................ 4 1.1.......................................................................................... 4 1.2 实验方案 .................................................................................................................. 4 1.3 试验仪器 ............................................................................................................... 4
粉体的密度及流动性
4、滑动角 angle of lide 滑动角代表散体与倾料固体表面的摩擦特性。此角在研究捕
集于旋风分离器或料斗中的颗粒沿器壁下降摩擦时将用到，但是 散体几乎不会一次全部降落，滑动角值的范围相当宽，因此需求 出滑落的散体量与滑动角之间的关系。
滑动角的测量是将载有散体的平板逐渐倾斜，当散体开始滑 动时，平板与水平面间的夹角即滑动角。
比重瓶法是一种应用液相置换的方法测定颗粒的真密度或表观
密度的方法，测定的设备包括比重瓶，精密天平，真空系统和恒
温系统。测定时，称出空比重瓶的质量m，再加入约1／3瓶容量的 试样并称其质量 (试样+瓶) m1 ，然后注入部分湿润介质，轻微振 荡，待试样充分湿润后，继续注入介质直到将瓶注满。接着进行
真空脱气，脱气时间约30分钟，脱气时的真空度约2kPa，脱气后 注入介质至刻线处，盖严瓶盖，擦干、称量，其质量为m2 ，比重 瓶的体积V(cm3)按式（3-1）计算。
存储粮食的各 种料仓结构
搅拌机中沙石混合
2、内摩擦角 angle of internal friction 表示散体内部颗粒层间的摩擦特性。如考虑散体内部的某一
点，则四周散体对该点将产生产力作用。现假定取通过该点的任 一平面，求出作用于该面上的垂直应力σ与切线应力τ之间的关系， 则在极限平衡状态下，多数散体存在如下关系：
MT1001多功能粉体物性分析仪
粉体的流动特性
散体即使处于静止状态，也是一种两相并存的体系。如果将散体从一容器 注入另一容器中，不仅会出现固体颗粒的交换，同时也会伴随有颗粒间隙中流 体的交换。此外，散体中颗粒之间以及颗粒同边界表面的摩擦将会产生一些特 殊的现象，这些对设计散体加工设备，将是十分重要的。
V m3 m （1）
粉体流动性测定指导原则公示稿
附件：粉体流动性测定指导原则公示稿粉体流动性测定指导原则粉体流动性与制剂生产过程及制剂产品质量密切相关，因此在制药工业中应用广泛。
目前，粉体流动性的表征方法有很多，而且影响因素较多，这对准确表征粉体流动性带来一定困难。
本指导原则旨在描述药学领域中最常用的粉体流动性表征方法。
虽然没有一种单一而简单的测定方法能够充分表征药用粉体的流动性，但本指导原则提供了在药品研发和生产过程中可参考的标准化测定方法。
常用于测定粉体流动性的基本方法有四种：（1）休止角，（2）压缩度和豪斯纳（Hausner）比，（3）流出速度，（4）剪切池法。
每种方法都有多个变量。
考虑到不同测定方法的相关变量，尽量使测定方法标准化是非常必要的。
因此，本指导原则重点讨论了最常用的测定方法，阐明了重要的试验注意事项，并提出了方法的标准化建议。
一般而言，任何测定粉体流动性的方法都应具有实用性、有用性、可重现性、灵敏性，并能获得有意义的结果。
需要说明的是，没有任何一种简单的粉体流动性测定方法能够充分而全面地表征制药工业中所涉及的所有粉体的流动性。
建议根据科学研究的需要，使用多种标准化的测定方法从不同的方面来表征粉体的流动特性。
休止角休止角已被广泛用于多个分支学科以表征固体的流动特性，是一种与颗粒间摩擦力或颗粒间相对运动阻力相关的特性参数，其测定结果很大程度取决于所使用的测定方法。
在锥体的形成过程中由于粉体的离析、聚结或粉体中空气的混入而增加试验的难度。
尽管存在很多困难，但这种方法仍然在制药工业中广泛应用，许多研究实例都证明了休止角在预测生产过程中可能出现的流动性问题具有一定的实用价值。
休止角是物料以圆锥体呈现时所形成的稳定的三维角（相对于水平基座），圆锥体可通过以下几种方法中的任何一种形成。
基本方法休止角的测定方法有多种。
测定静态休止角最常用的方法可以基于以下两个重要的试验变量来分类:（1）粉体通过“漏斗”的高度相对于底盘而言是固定的，或者其高度可以随着锥体的形成而变化。
粉体学-粉体的流动性
有些粉体性质松散，能⾃由流动；有些粉体则有较强的粘着性，粘结在⼀起不易流动。
粉体的流动性是粉体的重要性质之⼀，对于药剂⼯作意义重⼤。
例如散剂分包，胶囊剂充填、⽚剂压⽚分剂量等均受粉体流动性的影响。
（⼀）粉体的流动性及表⽰⽅法 粉体的流动性与粒⼦的形状、⼤⼩、表⾯状态、密度、孔隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦⼒和粘附⼒等的复杂关系，其流动性不能⽤单⼀的值来表达。
粉体的流动性，常⽤休⽌⾓和流速表⽰。
1、休⽌⾓系指在⽔平⾯堆积的⼀堆粉体的⾃由表⾯与⽔平⾯之间可能存在的⾓度，即将粉体堆积成尽可能陡的圆锥体形状的“堆”，堆的斜边与⽔平线的夹⾓即为休⽌⾓，常⽤α表⽰。
其可以由以下公式求得。
休⽌⾓是检验粉体流动性好坏的最简便⽅法。
粉体流动性越好，休⽌⾓越⼩；粉体粒⼦表⾯粗糙，粘着性越⼤，则休⽌⾓也越⼤。
⼀般认为，休⽌⾓≤30o，流动性好；休⽌⾓≤40o，可以满⾜⽣产过程中流动性的需要；休⽌⾓≥40o，则流动性差，需采取措施保证分剂量的准确。
休⽌⾓常⽤的测定⽅法有注⼊法、排出法、容器倾斜法等，如图5-3. 2、流速系指单位时间内粉体由⼀定孔径的孔或管中流出的速度。
其具体测定⽅法是在圆筒容器的底部中⼼开⼝，把粉体装⼊容器内，测定单位时间内流出的粉体量，即流速。
⼀般粉体的流速快，流动性好，其流动的均匀性也较好。
（⼆）影响流动性的因素 药物或辅料的流动性好坏，⾸先与其本⾝的特性有关，除此之外，粉体的其它特性如粒⼦的⼤⼩及其分布、粒⼦的形态、粒⼦表⾯粗糙程度等对流动性也有显著的影响。
1、粒⼦⼤⼩及其分布⼀般认为，当粒⼦的粒径⼤于200µm的时候，粉体的流动性良好，休⽌⾓较⼩；当粒径在200～100µm范围时，为过渡阶段，随着粒径的减⼩，粉体⽐表⾯积增⼤，粒⼦间的摩擦⼒所起的作⽤增⼤，休⽌⾓增⼤，流动性变差；当粒径⼩于100µm时，其粘着⼒⼤于重⼒，休⽌⾓⼤幅度增⼤，流动性差。
粉体的粒度分布对其流动性也有影响。
饲料粉料流动性测定方法
饲料粉料流动性测定方法1、适用范围粉状原料、成品、半成品的流动性粗测定2、仪器设备支架、漏斗、圆平板、刻度尺、量筒、电子天平、40目、60目、100目筛各一个。
3、测定方法3.1 休止角的测定休止角是粉料堆积层的自由斜面在静止的平衡状态下，与水平面所形成的最大角。
（休止角示意图）用支架将漏斗固定，将粉料样品倒入漏斗中，使样品轻轻地、均匀地落入漏斗下方直径为20mm的圆平板中心部上，粉料逐渐堆积，当物料从粉体斜边沿圆盘边缘中自由落下时停止加料。
从刻度尺上读出粉堆高度h，按公式求出休止角θtgθ=h/r （1）式中，r——圆平板半径，mm。
3.2 刮铲角的测定将刻度尺水平插入一堆待测物料中，然后垂直升举到脱离物料堆，此时留在直尺上的物料所呈现的堆积角度即为刮铲角（计算方法同3.1）。
3.3 压缩度的测定将欲测定物料精密称定重量M（15g），轻轻加入量筒中，测定体积，记录最松密度ρ0；轻敲震动多次，直至体积不变为止，测量体积，记录最紧密度ρ1。
根据公式计算压缩度Cρ=M/V （2）C=（ρ1-ρ0）/ρ1×100% （3）3.4 凝集度的测定将筛子清洗整洁待用。
用万分之一的天平称取2g粉料样品放在40目筛上，下面连接60目、100目筛子和底盘，加盖后震动过筛，充分震动过筛后，称量每层筛子上残留的粉料样品。
在40目筛子上每残留0.1g样品乘以系数5%，在60目筛子上每残留0.1g样品乘以系数3%，在100目筛子上每残留0.1g样品乘以系数1%。
按公式求出凝集度C凝集度C=C1+C2+C3 （4）式中C1=W40/0.1×5%，C2=W60/0.1×3%，C3=W100/0.1×1%，4、评价根据已测定样品的休止角、刮铲角、压缩度、凝集度测定值，在粉体流动性评价表上查出相应的分数，然后相加总分，即可得出粉料的流动性水平。
附1：参考资料1、王树传等.含水量和粒度对粉粒状物料流动性的影响.大连：大连轻工业学院学报，19962、胡庆轩等.有机粉体流动性的测定.北京：中国粉体技术，1999部分资料试验结论：1）、休止角与流动性的关系用休止角评价粉料的流动性能，只能大致定性地表示流动性的好坏，或者用于比较同种粉料因水分和粒度等引起的流动性差别。
[物理]3 粉体静力学及粉体流动
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3.1 粉体的压力计算
3.1.1 圆筒形容器粉体层压力分布 (詹森Janssen公式)
了解堆积状态下的粉体层压力分布是仓料设计的基础。 (1) 容器内的粉体层处于极限应力状态；（受力最大状态） (2) 同一水平面的铅垂压力相等；(水平和垂直方向的应力是主应力) (3) 粉体物性和堆积结构均一，（内摩擦系数为常数 φi=常数）。
2 2 化简后得： y tan d Pv B g d y 2W Pvdysin Ka cos
3 粉体静力学及粉体流动
3.1 粉体的压力计算
3.2 粉体贮仓的容积计算
3.3 粉体的压缩 3.4 粉体流动
2018年11月28日星期
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3.1 粉体的压力计算
粉体力学 分体在输送、储存中。粒子与粒子之间、粒子与器壁之间由于相 对运动产生摩擦，构成粉体力学。 静力学：研究外力与粉体粒子本身的相互作用力(重力、摩擦力压 力等)之间的平衡关系，如粉体内的压力分布、休止角、内摩擦角、 壁摩擦角等。 动力学：研究粉体在重力沉降、旋转运动、输送、混合、储存、 粒化、颗粒与流体的相互作用等过程中的粒子相互之间的摩擦力、 重力离心力、压力、流体阻力以及运动状态如粉体流动性、颗粒 流体力学性质等。
Pv
Ph
y H
沿壁面的摩擦力为：
2 π rpv d yKa cos tan si n w
2
垂直方向上的力平衡：
π y tan
Pv d Pv B g d y
2018年11月28日星期
制药工程中粉体流动性及其测量方法研究
制药工程中粉体流动性及其测量方法研究一、引言制药工程中，粉体材料在生产、制备、加工、储存等过程中广泛应用。
粉体材料的流动性在生产效率、质量、产品成本等方面都有着重要的影响。
因此，研究粉体流动性及其测量方法具有重要的理论和实际意义。
二、粉体流动性及其影响因素1. 粉体流动性的定义粉体流动性是指粒子间相互作用条件下，粉体在管道或容器中通过的能力。
通俗来说，就是流体通过空间的能力。
粉体流动性的好坏直接影响粉体的输送、搅拌等工艺过程，并且还与粉体的堆积密度、比表面积、形状和大小分布等因素有关。
2. 影响粉体流动性的因素（1）粉体本身的特性：如质量分数、密度、比表面积、含水率、颗粒形状等。
（2）粉体的运动状态：如粉体的堆积密度、振实密度、离散度、流动方式等。
（3）外部环境：如温度、湿度、空气流通等。
三、粉体流动性的测量方法1. 测量粉体堆积密度粉体堆积密度是指一定体积的粉体在加压后所获得的密度。
常见的测量方法有振实密度法和压实法。
2. 测量粉体流动性参数（1）流动角度：流动角度是指一个静置的粉体振荡一定角度之后，粉体开始流动的最小角度。
测量方法有越重法、扭矩法、倾角法等。
（2）干流速和张力指数：干流速是指一定高度和管径上的流速，张力指数是指粉体在流动时的剪切应力与剪切应变率之间的关系。
测量方法有差压法、恒压法、视觉法等。
四、粉体流动性的改良方法（1）改变粉体粒径分布和颗粒形状；（2）添加流化助剂或润滑剂；（3）控制外部环境，如温度和湿度；（4）选择合适的流动设备和管道。
五、结论粉体流动性是制药工程中非常重要的一项指标，影响着制品的生产效率、质量、产品成本等。
粉体流动性的测量方法主要有堆积密度法、流动角度法、干流速法和张力指数测量法等。
改善粉体流动性可以选择改变粉体本身的属性、添加流化助剂或润滑剂、控制环境和选择合适的流动设备等方法。
粉体实验报告
粉体实验报告
实验名称：粉体流动性测试
实验日期：2021年1月1日
实验地点：***实验室
实验人员：A、B、C、D
一、实验目的
通过对不同粉体材料的流动性测试，了解各种粉体在不同条件下的流动性能。
二、实验原理
粉体材料的流动性能与其粒径、形状、表面状态等因素有关。
在实验中，我们采用震荡漏斗法对不同粉体材料的流动性进行测试。
实验中我们将粉体样品装入漏斗中，然后通过震荡设备进行
震动，当样品全部通过漏斗时，记录下用时，通过计算得到粉体
的流动性参数。
三、实验设备
1.震荡漏斗
2.粉体样品
四、实验步骤
1.准备不同种类的粉体样品，分别编号。
2.将粉体样品装入震荡漏斗中，以尽可能相同的条件进行测试。
3.开启震动设备，记录下样品通过漏斗所用时间。
4.对每个样品进行3次实验，并计算平均值。
五、实验结果
编号流动时间（秒）平均流动时间（秒）
样品1 45 43.5
样品2 50 49.3
样品3 38 36.9
六、数据分析
通过实验结果可以看出，不同粉体材料的流动性能存在着差异。
其中样品3的流动性能最好，平均流动时间最短，而样品2的流
动性能最差，平均流动时间最长。
七、结论
粉体材料的流动性能与其粒径、形状、表面状态等因素有关。
通过震荡漏斗法可以对不同粉体材料的流动性进行测试。
本实验结果表明，不同粉体材料的流动性能存在着差异。
3粉体堆积和流动性能测试技术(精)
• 休止角是粒子在粉体堆积层的自由斜面上滑 动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处 于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好 坏的最简便的方法。
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➢休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认 为θ≤40°时可以满足生产上对流动性的需要。
➢ 粘性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～ 200μm以下粉体的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。值得注意的是， 测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所 以不能把它看作粉体的一个物理常数。
表 12-7 流动形式与其相对应的流动性评价方法
种类
现象或操作
流动性的评价方法
重力流动
瓶或加料斗中的流出 旋转容器型混合器，充填
流出速度，壁面摩擦角 休止角，流出界限孔径
振动流动
振动加料，振动筛 充填，流出
休止角，流出速度， 压缩度，表观密度
压缩流动 压缩成形（压片）
压缩度，壁面摩擦角 内部摩擦角
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2．压缩度（compressibility） • 将一定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体
积；采用轻敲法（tapping method）使粉体处 于最紧状态，测量最终的体积；计算最松密度
ρ0与最紧密度ρf ；根据下式计算压缩度C 。
C ρf ρ0 1 0 0 ( % ) ρf
压缩度C反映了粉体的凝聚性、松软状态：C<20%时, 流动性较好；C值增大时，流动性变差；C值增大达到 40%-50%时，粉体将很难从容器中自动流出。 17
2．颗粒密度ρg（granule density） • ρg是粉体质量除以包括封闭细孔在内的颗粒体积 Vg所求得密度，也叫有效颗粒密度； • 粉体质量除以包括开孔及闭孔在内的颗粒体积所 求得密度为表观颗粒密度；
制药工程中固体粉末流动性测试与数据分析方法
制药工程中固体粉末流动性测试与数据分析方法制药工程中，固体粉末的流动性是一个重要的性质，对于生产工艺的设计和产品质量的控制具有重要意义。
固体粉末的流动性测试与数据分析是评估粉末流动性的标准化方法，能够为工程师提供需要的信息以准确分析并优化制药工艺的参数。
固体粉末的流动性是指粉末在一定条件下的流动性能。
粉末在制药过程中可能会遇到不同的流动条件，如斜面流动、漏斗流动、倾倒流动等，因此准确测量和分析固体粉末的流动性非常重要。
一种常用的固体粉末流动性测试方法是哈雷斯定指数法，它可以通过测量固体粉末在某个试验设备中的流动时间与参考物质的流动时间进行比较来评估粉末的流动性能。
该方法简便易行，可以快速获得流动性的定量数据。
然而，哈雷斯定指数法有一定的局限性，因为它只能提供单一的流动性指标，并不能全面评估粉末流动性的各个方面。
为了更全面地评估固体粉末的流动性，研究人员开发了一系列基于流动性测试的数据分析方法。
其中一个常用的方法是流变学方法，通过测量粉末在剪切力作用下的变形行为来描述其流动性。
流变学方法可以提供流变学参数，如流变指数、剪切应力和动态黏度，这些参数可以更详细地描述粉末的流动性和变形特性。
然而，流变学方法需要复杂的仪器设备和较长的测量时间，不适用于一些实际生产环境中的快速分析。
除了流变学方法，还有一些数据分析方法可以进一步评估固体粉末的流动性。
例如，可以使用统计学方法，通过测量多个样品并统计其流动性指标的变异性来评估粉末的均匀性和一致性。
另一种方法是使用图像处理技术，通过分析粉末颗粒的形状、大小和分布来评估其流动性。
这些数据分析方法可以为制药工程师提供更全面的流动性信息，帮助他们更好地理解粉末的流动性及其影响因素。
在固体粉末流动性测试和数据分析方面，还有一些注意事项需要特别关注。
首先，测试条件应该与实际生产环境尽可能接近，以保证数据的准确性和可靠性。
其次，应选择合适的样品制备方法和测试设备，以避免因样品不均匀或测试装置不适用而导致的误差。
木粉磨制机械的粉体流动性分析
木粉磨制机械的粉体流动性分析近年来，随着环保概念的普及和人们对可再生资源利用的重视，木粉作为一种常见的可再生资源受到了广泛的关注和应用。
木粉在建筑材料、纸浆和木质制品等领域具有广泛的应用前景。
然而，木粉的应用受到粉体流动性能的制约，因此对木粉磨制机械的粉体流动性进行分析和优化具有重要的意义。
一、粉体流动性的定义与测定方法粉体的流动性是指粉体在外力作用下，单个颗粒或整个颗粒堆中颗粒之间相互滑动的能力。
粉体流动性好的特点包括排空性好、流动性好和稳定性好等，而流动性差的粉体会出现堵塞、流动不稳定等问题。
常见的测定粉体流动性的方法包括流动角度测定、质量法、振荡法和流变学方法等。
流动角度测定法是通过测定颗粒在堆积时形成的锥形堆体的坡度角来判断流动性能。
质量法通过测量在一定时间内粉体从容器中流出的质量来评估粉体的流动性能。
振荡法是将容器中的粉体在水平方向上来回震动一定次数，然后测量震动后粉体剩余体积的变化来评估流动性能。
而流变学方法则是通过施加剪切力来研究粉体的流动行为。
二、影响木粉流动性的因素1. 粒径分布：粒径分布对粉体流动性有着重要的影响。
较大的颗粒会阻碍流体的流动，而较小的颗粒则容易引起粉体的聚结。
2. 颗粒形状：颗粒的形状也会影响粉体的流动性能。
较规则的颗粒形状容易形成较好的排空结构，有利于流动，而不规则形状的颗粒则会造成颗粒间的堵塞现象，影响流动性。
3. 颗粒表面性质：颗粒表面的粗糙度和润湿性会影响粉体的流动性。
较粗糙的颗粒表面会增加颗粒间的摩擦力，从而影响流动性能。
而润湿性差的颗粒表面则容易引起颗粒间的聚结。
4. 粉体含水率：粉体的含水率也会对流动性能产生影响。
适当的含水率可以增强粉体的流动性，但过高的含水率会引起颗粒间的粘结，影响流动性。
5. 细粉掺量：细粉的掺量也会对流动性产生一定的影响。
少量的细粉可以填充颗粒间的空隙，有利于粉体的流动；但过多的细粉则会增加粘结力，造成流动性的下降。
三、优化木粉磨制机械的粉体流动性1. 优化磨制机械结构：通过调整磨制机械的结构参数，如转速、研磨介质等，可以改善颗粒的粒径分布和形状，从而提高粉体的流动性能。
粉体的流动性
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 。
粉体流动性的测定
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。
Molerus III 类粉体的开放屈服强度随预压缩应力的 增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增 加。
3、 W.Jenlike粉体流动函数
水泥粉体物料是不均匀的，是无限多种粒度、形 状和空隙的组合体，因而我们可以用连续介质的方
法进行分析研究。 W.Jenike等人提出了粉体的连 续介质塑料模型，并发展了流动—不流动的判据， 创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标， 并且根据散状物料流动理论导出一套能根据所测得 这些流动性的指标设计料仓等容器的实用方法。
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。
粉体密度及流动性
2、颗粒密度（granule density) ρg
ρg = w/Vg
是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在 内的颗粒体积Vg所求得密度。
3、松密度（bulk density) ρb
ρb= w/V
指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V（堆积体 积：包括颗粒体积及颗粒之间空隙的体积）求得的 密度，亦称堆积密度(表观密度、容积密度)。
颗粒或片剂的空气输送
二、粉体流动性的评价与测定方法
粉体的摩擦角 粉体流动即颗粒群从运动状态变为静止状态所形 成的角是表征粉体流动状况的重要参数。
由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为 摩擦角。
1、休止角（安息角）( angle of repose) 休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的平衡状 态下，与水平面所形成的夹角。 用表示， 越小流动性越好 可视为粉体的“粘度”
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。
3、内摩擦角 粉体层受力小，粉体层外观上不产生变化 作用力达到极限应力，粉体层突然崩坏 极限应力状态，由一对正压力和剪应力组成 在粉体层任意面上加一垂直应力，并逐渐增
四、粉体的填充率 在一定填充状态下，颗粒体积占粉体体积的比率
粉体 粉填 体充 填体 充的 体颗 积 M M 粒体 bg 积 bg
第二节 粉体的流动性 一、粉体的流动性 粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、 表面状态、密度、空隙率等有关。
粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流 动等。
(a) 装配图
(b) 流速漏斗
(c) 量杯