第三章 粉体密度及流动性
粉体的流动性
粉体简介中粉体的流动性：
（1）意义：流动性与多种因素有关，是粉体的重要性质之⼀。
对散剂、颗粒剂、胶囊的分装、⽚剂的分剂量有较⼤影响。
（2）评价⽅法：休⽌⾓：⼀定量的粉体堆层的⾃由斜⾯与⽔平⾯间形成的夹⾓。
tanθ= h/rθ称为休⽌⾓。
θ越⼩，表明粉体的流动性越好，θ≤400，流动性满医学教|育搜集整理⾜⽣产的需要。
θ＞400，流动性不好。
淀粉θ＞450，流动性差。
粉体吸湿后，θ↑.细粉率⾼，θ↑.流出速度：是将粪体加⼊漏⽃中测定粉体全部流出的时间。
粒⼦间的黏着⼒、⼒范得华⼒静电⼒等作⽤阻碍粒⼦的⾃由流动，影响粉体的流动性。
（3）改善粉体流动性的措施：
1）通过制粒，减少粒⼦间的接触，降低粒⼦医学教|育搜集整理间的吸着⼒；
2）加⼊粗粉、改进粒⼦形状可改善粉体的流动性；
3）改进粒⼦的表⾯及形状；
4）在粉体中加⼊助流剂医学教|育搜集整理可改善粉体的流动性；
5）适当⼲燥可改善粉体的流动性。
实验-粉体流动性的测定
粉体流动性的测定一、实验目的1. 掌握测定休止角的方法以评价颖粒的流动性。
2. 熟悉润滑剂或助流剂及其用量对颗粒流动性的影响。
二、实验原理药物粉末或颗粒的流动性是固体制剂制备中的一项重要物理性质，无论原辅料的混匀、沸腾制粒、分装、压片工艺过程都与流动性有关。
特别是在压片工艺过程中，为了使颗粒能自由连续流入冲模，保证均匀填充，减少压片时对冲模壁的摩擦和黏附，降低片重差异，必须设法使颗粒具有良好的流动性。
影响流动性的因素比较复杂，除了颗粒间的摩擦力、附着力外，颗粒的粒径、形态、松密度等，对流动性也有影响。
目前在改善颗粒流动性方面的措施，主要从改变粒径和形态，添加润滑剂或助流剂等方面着手。
本实验首先制成颗粒，使粒径变大，然后添加润滑剂或助流剂以改善流动性。
表示流动性的参数，主要有休止角、滑角、摩擦系数和流动速度等。
其中以休止角比较常用，根据休止角的大小，可以间接反映流动性的大小。
一般认为粒径越小，或粒度分布越大的颗粒，其休止角越大；而粒径大且均匀的颗粒，颗粒间摩擦力小，休止角小，易于流动。
所以休止角可以作为选择润滑剂或助流剂的参考指标。
一般认为休止角小于30℃者流动性好，大于40℃者流动性不好。
休止角是指粉末或颗粒堆积成最陡堆的斜边与水平面之间的夹角。
图1为本实验测定休止角的装置。
具体测定方法，将粉末或颗粒放在固定于圆形器皿的中心点上面的漏斗中，圆形器皿为浅而已知半径为r（5cm左右）的培养平皿。
粉末或城粒从漏斗中流出，直至粉末或颗粒堆积至从平皿上缘溢出为止。
测出圆锥陡堆的顶点到平皿上缘的高h，休止角即为下式中的φ值：tanφ＝h/r在使用上述方法测定时，为了使颗粒从漏斗中流出的速度均匀稳定，使测定的结果重现性好，可将2～3个漏斗错位串联起来，即上一个漏斗出口不对准下一个漏斗出口，使粉末或颗粒尽可能堆成陡的圆锥体（堆）。
三、实验内容（一）测定粉末的休止角取淀粉、糊精各15g混合均匀，测定混合粉末的休止角（三次）。
粉体的流动性PPT课件
休止角
休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的 平衡状态下，与水平面所形成的最大角。
休止角的测定方法有： 注入法、排出法、容器倾斜法等等。
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休止角的测定
常用的方法是固定圆锥法 （亦称残留圆锥法）。固 定圆锥法将粉体注入到某 一有限直径的圆盘中心上， 直到粉体堆积层斜边的物 料沿圆盘边缘自动流出为 止，停止注入，测定休止 角α。
流态在动有卸性整料。体过物流程料和中，从漏仓料斗内仓流物中两料卸种全部。出处就于是均依匀靠下降这的种运流动动状性态，。这种仓流
状态称为全流式流动或整体流。 若只有料仓的中心部分产生料流，而其他区域的物料停滞不动，流动 的区域呈漏斗状，流动沟道呈圆形截面，其底部截面大致相当于卸料 口面积，这种仓流状态这种仓流状态称为穿流式流动或漏斗流。
流动性的评价方法
瓶或加料斗中的流出 流出速度，壁面摩擦角 重力流动 旋转容器型混合器，充填 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
流化层干燥，流化层造粒 流态化流动 颗粒或片剂的空气输送 休止角，最小流化速度
2、将粉体样品加入 槽内，直至加满；
3、调整螺旋升降杆， 使刮刀升起；
4、用量角器量出测 角指针所指的角度。
6 刮铲刀杆 7 刮铲角测定台 8 螺旋升降杆
装粉槽 量角器等
37
综合指数的测定
压缩率的测定
测定装置
1、样品放入上圆筒 中，样品通过筛网落 入下圆筒中；
2、下圆筒加满，取 下；
3、刮刀刮去多余粉 体，称量样品质量。
评价方法
1、信息量大，对粉体的处理有直接的参考作用； 2、只能表示和比较粉体物料的相对流动性。
粉体流动性测定课件
制药工艺控制
粉体的流动性是制药工艺控制的 重要参数之一，通过测定粉体流 动性，可以优化制药工艺参数，
提高产品质量和稳定性。
在食品工业中的应用
食品原料处理
在食品工业中，粉体常常作为食品原料，如面粉、糖粉、奶粉等。 流动性良好的粉体有助于提高原料处理的效率着重要作用，如饼干、糕点等 食品的成型和加工过程。
测定方法
将一定量的粉体从漏斗中 自由下落到测量平面上， 形成圆锥形堆积，测量圆 锥的顶角即为休止角。
影响因素
粉体的粒径、粒形、密度、 湿度等。
流出时间测定法
流出时间
粉体从一定高度自由下落 到规定体积的容器中所需 的时间。
测定方法
将一定量的粉体从规定高 度自由下落到测量容器中， 记录下粉体完全流出所需 的时间。
02
通过改变粉体的加工工艺，如气 流粉碎、喷雾干燥等，可以改变 粉体的形状和表面粗糙度，从而 提高其流动性。
04
粉体流动性的应用
在制药工业中的应用
药物制备
粉体流动性在制药工业中主要用 于药物制备，如颗粒剂、散剂、 片剂等。流动性良好的粉体有助 于提高药物制备的效率和质量。
药物混合与分装
粉体的流动性对于药物的混合和 分装过程也至关重要，它影响着 混合的均匀性和分装的准确性。
粉体流动性定义
粉体流动性是指粉体在重力或外力作 用下，能够顺畅、均匀流动的性质。
粉体流动性的重要性
粉体流动性对于工业生产中的连续输 送、混合、计量、包装等环节具有重 要意义，直接影响到产品的质量和产量。
影响粉体流动性的因素
01
02
03
04
颗粒形状
颗粒形状不规则、表面粗糙的 粉体流动性较差，而球形或近 似球形的颗粒流动性较好。
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。
函-第三章微粉学与制粉技术
I.
II. 中药超微粉粉碎方法要符合下列要求：
产品粒径小，粒度分布范围窄 粉碎工艺简单，自动化程度高 产出率高，能耗低，生产成本低 产品污染少，纯度高 生产安全、可靠
4 应用前景
三、粉碎设备
二 、粒子大小与形态
1.单一粒子粒径和粒子群的平均粒径 粒子大小的常用 表示方法有 ：
① 定方向径：即在显微镜下按同一方向测得的粒子径 ②球当量径（体积等价径）：即与粒子的体积相同球 体的直径，可用库尔特计数器测得 ③有效径：根据沉降公式（ stocks ）方程计算所得的 直径 ④比表面积径：与被测粒子具有相同比表面积的球体 粒子的直径。一般用吸附法或透过球法测定。 ⑤ 筛分径——用筛分法测得的直径
第三章 微粉学与制粉技术
第一节 微学
一、微粉是 固体粒子集合体（称为粉体） 大块固体药物粉碎成微粉后，粒子的细小 形态以及比表面积急剧增加，粉体的性 质——粒子的大小、粒度分布与形状、粉 体的比表面积、密度、孔隙率、流动性、 润湿性等发生了较大变化，因而影响生产 中药物的粉碎、过筛、混合、沉降、滤过、 干燥等工艺过程。
裂缝数目越少，粉碎所需能量越大，越不易粉
碎。
粉碎操作的能量利用率非常低，因此如何提高 粉碎的有效能量是粉碎操作研究的主攻方向之 一。
二、粉碎的方法
（一）干法粉碎
干法粉碎是将药物经过适当干燥，使药物中的 水分含量降低至一定限度（＜5%）再粉碎的方 法。
单独粉碎——将一味药料单独进行粉碎的方法，俗称 ‘单研’
六、粉体的吸湿
吸湿性： 粉体置于相对湿度较大的空气中，吸 附水分，出现流动性降低或成团块的现象. ① 水溶性药物粉末的吸湿 水溶性药物粉末在相对湿度较低的环境中吸湿量 较小，但当相对湿度提高到某一定值时，吸湿量 急剧增加，此时的相对湿度称为临界相对湿度 （ CRH ）。
《粉体工程》课程笔记
《粉体工程》课程笔记第一章颗粒物性1.1 颗粒粒径和颗粒分布颗粒粒径是指颗粒的线性尺寸，通常用直径表示。
颗粒的形状、大小和分布对其物理和化学性质有重要影响。
颗粒分布是指颗粒大小的分布情况，可以通过粒度分布曲线来表示。
粒度分布曲线通常以颗粒直径的对数为横坐标，以对应直径的颗粒体积或质量分数为纵坐标。
颗粒的粒径分布可以分为单峰分布和双峰分布。
单峰分布是指颗粒大小集中在某个范围内，而双峰分布则是指颗粒大小分布在两个不同的范围内。
颗粒的粒径分布对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
1.2 颗粒形状和表面现象颗粒形状是指颗粒的外形特征，可以分为规则形状和不规则形状。
规则形状的颗粒如球形、立方体等，而不规则形状的颗粒则呈现出各种复杂的几何形状。
颗粒的形状对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
表面现象是指颗粒表面的吸附、反应、润湿等性质。
颗粒的表面现象对其在流体中的沉降、分散等行为有重要影响。
例如，表面活性剂可以改变颗粒的润湿性，从而影响其在流体中的分散性。
1.3 颗粒间的作用力颗粒间的作用力主要包括范德华力、静电力、氢键等。
这些作用力对颗粒的团聚、分散、堆积等行为有重要影响。
范德华力是由于颗粒表面分子的瞬时偶极矩引起的吸引力，静电力是由于颗粒表面带电而产生的相互作用力，氢键则是一种特殊的相互作用力，常见于含有氢键供体和受体的颗粒之间。
颗粒间作用力的强度和性质决定了颗粒体系的稳定性。
当颗粒间作用力较弱时，颗粒容易发生分散；而当颗粒间作用力较强时，颗粒容易发生团聚。
1.4 颗粒的团聚与分散颗粒在空气中或其他介质中容易发生团聚现象。
颗粒的团聚会导致其堆积密度降低，流动性变差。
颗粒的分散是指颗粒在介质中均匀分布，颗粒的分散性对其在流体中的沉降、输送等行为有重要影响。
颗粒的团聚与分散可以通过调节介质性质、添加分散剂等方法来控制。
介质性质包括介质的pH值、离子强度等，这些参数可以影响颗粒表面的电荷和润湿性，从而影响颗粒的分散性。
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）
(粉体力学)3粉体静力学5流动性
粉体的流动模型
剪切流动模型
描述粉体在剪切力作用下 的流动行为，如料仓中物 料在压力差作用下的流动。
压缩流动模型
描述粉体在压缩状态下流 动的行为，如管道中粉体 的流动。
膨胀流动模型
描述粉体在膨胀状态下流 动的行为，如气体在粉体 中的扩散。
粉体的流动参数
流动函数
描述粉体流动性的参数，与休止角、安息角、滑角等 参数相关。
较大。
孔隙率
03
粉体中的孔隙率是指颗粒间的空隙占整个粉体体积的百分比，
孔隙率对粉体的力学性能和流动性有重要影响。
粉体的应力分析
压力
在粉体力学中，压力是指垂直作 用在粉体表面单位面积上的力， 其大小取决于粉体的粒径、密度 和外力的大小。
剪切力
当粉体受到剪切力作用时，颗粒 之间会发生相对位移，剪切力的 大小与颗粒间的摩擦系数、外力 和接触面积有关。
粉体力学之粉体静力学与 流动性
• 粉体静力学概述 • 粉体的流动性 • 粉体静力学与流动性的关系 • 粉体静力学与流动性的实验研究 • 粉体静力学与流动性的工程应用
01
粉体静力学概述
粉体的基本性质
粒径分布
01
粉体由大量固体颗粒组成，颗粒的粒径大小和分布情况是粉体
的基本性质之一。
密度
02
粉体的密度是指单位体积内粉体的质量，不同粉体的密度差异
煤粉燃烧中的粉体静力学 与流动性应用
煤粉燃烧是火力发电厂的重要环节之一，涉 及到煤粉的储存、输送和喷射等过程。在这 些过程中，粉体的静力学和流动性同样发挥 着关键作用。通过优化煤粉的静力学和流动 性特性，可以提高煤粉燃烧的效率和经济性
，降低环境污染。
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粉体的流动性
(3)Heywood径：投影面积圆相当径，即与粒子的投 影面积相同圆的直径，常用DH表示。
(4)体积等价径（equivalent volume diameter)：与粒 子的体积相同的球体直径，也叫球相当径。用库 尔特计数器测得，记作Dv。 粒子的体积V=πDv3/6
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2.库尔特计数法（coulter counter method）
❖将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设有一 个细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定电压， 当粒子通过细孔时，粒子容积排除孔内电解质 而电阻发生改变。
❖利用电阻与粒子的体积成正比的关系将电信号 换算成粒径，以测定粒径与其分布。
❖测得的是等体积球相当径，粒径分布以个数或 体积为基准。
1.真密度与颗粒粒度的测定：常用的方法是用液 体或气体将粉体置换的方法。
（1）液浸法：采用加热或减压脱气法测定粉体 所排开的液体体积，即为粉体的真体积。当测 定颗粒密度时，方法相同，但采用的液体不同， 多采用水银或水。
（2）压力比较法 常用于药品、食品等复杂有 机物的测定。
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2.松密度与振实密度的测定
❖ 将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体 积、粒子内空隙、粒子间空隙等。
❖ 测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装 填方式等均影响粉体体积。
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（一）粒子径的表示方法
几何学粒子径 筛分径 有效径
1.几何学粒子径
表面积等价径
❖ 根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用显微镜 法、库尔特计数法等测定。
(1)三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径l与 短径b，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚 度h。反映粒子的实际尺寸。
粉体工程第三章第一、二节
容器：指液体和气体用的容器，粉体使用很少。 贮仓设计：容量、结构强度、流动性
一、粉体贮仓的容量计算 二、粉体压力计算 三、仓内粉体的流动性
一、粉体贮仓的容量计算
料仓的容积损失原因： 堆积时形成的安息角。
圆筒形和棱柱形容器的容量
确定损失系数图
圆筒形容器 容积损失： 棱柱形容器 容积损失：
主平面单元立方体
规定：压应力为正，拉应力为负（粉体主要受压）。 剪应力逆时针为正，顺时针为负。
最大主应力σ1，最小主应力σ3，中间应力σ2 σ1、σ2、σ3均不为零，三向应力状态 （三向应力系，空间应力系） σ3=0， σ1、σ2≠0，二向应力状态 （二向应力系，平面应力系）
粉体的二向应力系：忽略σ2（无应力作用，只相当于 增加一个压缩条件），看作是σ1和σ3的二向应力系。
粉体工程 与 纳米技术
第三章 粉体力学
研究内容：粉体中颗粒之间、粉体与其他物体之间的
相互作用和由此产生的力及其位移。 粉体静力学：研究外力与粉体粒子本身的相互作用 力（包括重力、摩擦力、压力等）之间的平衡关系。 涉及粉体内的压力分布、休止角、内摩擦角、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、输送、 混合、储存、粒化、颗粒与流体相互作用等过程中的 粒子相互间的摩擦力、重力、离心力、压力、流体阻 力以及运动状态。 涉及粉体流动性、颗粒流体力学性质等粉体动力 学性质。
第一节 粉体的摩擦特性 第二节 粉体贮仓设计
第一节 粉体的摩擦特性
摩擦特性是粉体力学的基础。 粉体的摩擦特性是指粉体中固体粒子之 间以及粒子与固体边界表面因摩擦而产生的 一些特殊的物理现象，以及由此表现出来的 一些特殊的力学性质。 一、摩擦力 二、应力 三、主应力 四、极限应力状态 五、摩擦角
粉体密度的比较关系
粉体密度的比较关系粉体的密度主要分为：真密度；粒密度；松密度。
粉体密度是年公布的药学名词。
单位体积粉体的质量。
单位多为g/ml。
出处《药学名词》第二版。
粉体的密度①真密度：粉体质量m除以不包含颗粒内外空隙的体积求出的密度(m/vt)。
②粒密度：粉体质量m除以包括颗粒内孔隙在内的体积所求得的密度(m/(vt+v内))。
③吉密度：粉体质量m除以该粉体所占到容器的体积求出的密度(m/v，v=vt+v内+v 间)，亦称堆密度。
粉体学中，用包括粉粒自身孔隙和粒子间孔隙在内的体积计算的密度称为a.堆密度b.粒密度c.真密度d.高压密度e.空密度⑸ 粉体的流动性粉体的流动性与多种因素有关，因此粉体的流动性无法用单一的指标去则表示。
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很大，就是影响产品质量的重要环节。
评价参数：休止角。
休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大夹角。
休止角越小，流动性越好。
提升粉体流动性的措施1)通过制粒，减少粒子间的接触，降低粒子间的吸着力;2)重新加入粗粉、改良粒子形状可以提升粉体的流动性;3)改进粒子的表面及形状4)适度潮湿可以提升粉体的流动性5)在粉体中加入助流剂可改善粉体的流动性与粉体流动性有关的参数存有a.休止角b.比表面积c.内摩擦系数d.孔隙率e.流出速度ae⑹ 粉体的吸湿性水溶性药物粉末在相对较低湿度环境时一般吸湿量较小，但当相对湿度提高到某一定值时，吸湿量急剧增加，此时的相对湿度称为临界相对湿度(crh)。
水溶性药物均存有紧固的crh，crh越大，越易经久耐用，反之则难于经久耐用。
混合水溶性药物临界相对湿度约等于各水溶性药物临界相对湿度的乘积。
水不溶性药物没临界点，混合水不溶性药物吸湿性具备提和性。
⑺粉体的润湿性固体的润湿性由接触角表示。
接触角越小，润湿性越好基准：粉体的润湿性由哪个指标来衡量 ba休止角 b接触角 c crh d空隙率 e比表面积基准：有关粉体性质的定义不恰当的就是a休止角是粉体堆积成的自由斜面与水平面形成的最大角b活动期角越大，粉体的流动性越不好c松密度是粉体质量除以该粉体所占容器体积所求得的密度d接触角θ越大，则粉体的润湿性越不好e气体透过法可以测定粒子内部的比表面积答案e3粉体学在药剂学中的应用做为原料药，粒子大小极易被忽视，但制成制剂，则须合乎一定的建议。
第三章_粉体力学
粉体在料仓中的流动模式
• 了解料仓中物料呈现的流动模式是理解作用于 物料或料仓上各种力的基础。
• 仓壁压力不仅取决于颗粒料沿仓壁滑动引起的 摩擦力，而且还取决于加料和卸料过程中形成 的流动模式。
4
D2
(P
dP)
Dwkpdh
式中，D为圆筒形容器的直径；w为粉体和 圆筒内壁的摩擦系数；B为粉体的填充密度； k是粉体测压常数 精品课件
•整理得
D B g 4 w k p d hD d p
•对上式进行积分：
h
dh
0
p 0
dp
B
g
4wk
D
pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
精品课件
h4D wkln{Bg4D wkp}C
由于h=0时，p=0，代入得：
• 假设：粉体层完全均质；粉体为整体连续 介质；粉体中微元体上的应力状态：
y Z面
x
X面
z
y-面
精品课件
• 粉体中任一点都可以作三个互相垂直的面， 经过这三个面传递三个主应力：最大主应 力、最小主应力、中间主应力。 没有剪应力的面叫主平面，作用于该面上 的垂直应力叫主应力。
• 规定：压应力为正，拉应力为负。（粉体主 要受压）。剪应力逆时针为正，顺时针为负。
• 对粉体通常视为平面应力系统，即忽略中间 应力。
精品课件
• 粉体的内摩擦角：在粉体层中，压应力和 剪切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，若 沿这一面的剪应力逐渐增加，当剪应力达 到某一值时，粉体沿次面产生滑移，而小 于这一值的剪应力却不产生这种现象。
• 莫尔（mohr）圆
粉体力学
• 粉体在输送、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。
粉体其它性质
粉体其它性质第三节粉体的其它性质一、粉体的密度和孔隙率由于粉体粒子表面粗糙，形状不规则，在堆积时，粒子与粒子间必有空隙，而且有些粒子本身又有裂缝和孔隙，所以粉体的体积包括粉体自身的体积、粉体粒子间的空隙和粒子内的孔隙，故表示方式较多，相应的就有多种粉体密度及孔隙率的表示法。
1.粉体的密度粉体的密度系指单位体积粉体的质量。
根据粉体所指的体积不同，分为真密度、颗粒密度、堆密度三种。
各种密度定义如下。
1 、真密度指粉体质量除以不包括颗粒内外空隙的体积（真实体积），求得的密度。
即排除所有的空隙占有的体积后，求得的物质本身的密度。
2 、粒密度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，求得的密度。
即排除粒子之间的空隙，但不排除粒子本身的细小孔隙，求得的粒子本身的密度。
3 、堆密度又称松密度，指粉体质量除以该粉体所占容器的体积，求得的密度。
其所用的体积包括粒子本身的孔隙以及粒子之间空隙在内的总体积。
对于同一种粉体，真密度> 粒密度> 堆密度。
在药剂实践中，堆密度是最重要的。
散剂的分剂量、胶囊剂的充填、片剂的压制等都与堆密度有关。
的堆密度有些药物还有“重质”和“轻质”之分，主要是其粒密度和堆密度不同，堆密度大的为重质，堆密度小的为轻质，但其真密度是常数，是相等的。
2.粉体的孔隙率粉体的孔隙率是粉体层重空隙所占的比率，即粉体粒子间空隙和粒子本身孔隙所占体积与粉体体积之比，常用百分率表示。
粉体的孔隙率是与粒子形态、表面状态、粒子大小及粒度分布等因素有关的一种综合性质，是对粉体加工性质及其制剂质量有较大影响的参数。
散剂、颗粒剂、片剂都是由粉体加工制成，其孔隙率的大小直接影响着药物的崩解和溶出。
一般来说，孔隙率越大，崩解、溶出较快，较易吸收，所以在药剂的科研和生产中，有时要测定孔隙率。
其可通过真密度计算求得，也常用压汞法、气体吸附法等进行测定。
二、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。
化工中的粉体流动性研究
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。
粉体流动性的测定
实验十九粉体流动性的测定一、实验目的1. 熟悉测定粉体流动性的测定方法及影响流动性的因素2. 寻找改善流动性的方法二、实验指导粉体是由无数个固体粒子组成的集合体。
在制药行业中常用的粉体的粒子大小范围为1μm~10 mm。
由于组成粉体的每个粒子的形状与大小、颗粒之间的摩擦力和粘聚力不同等复杂原因，表现出的粉体性质也大不相同。
粉体性质分为两大类：粉体的第一性质：组成粉体的单一粒子的性质，如粒子的形状、大小、粒度分布、粒密度等；粉体的第二性质：粉体集合体的性质，如粉体的流动性、填充性、堆密度、压缩成形性等。
粉体的流动性是固体制剂制备过程中必须考虑的重要性质，流动性不仅影响正常的生产过程，而且影响制剂质量，如重量差异和含量均匀度等。
本实验重点考察粉体的流动性及其影响流动性的因素。
图1 固定漏斗法测定休止角根据粉体流动的推动力不同，将粉体的流动现象分类为重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动。
休止角与流出速度表示粉体重力流动时的流动性，可评价粉体物料从料斗中的流出的能力、旋转混合器内物料的运动行为、充填物料的难易程度等。
休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的平衡状态下，与水平面所形成的最大角。
休止角的测定方法有：固定漏斗法、固定圆锥法、排除法、倾斜箱法、转动圆筒法等，常用的方法是固定圆锥法（亦称残留圆锥法），如图1所示。
固定圆锥法将粉体注入到某一有限直径的圆盘中心上，直到粉体堆积层斜边的物料沿圆盘边缘自动流出为止，停止注入，测定休止角。
图2 流出速度的测定装置流出速度是将一定量的粉体装入漏斗中，然后测定其全部流出所需的时间来计算。
如果粉体的流动性很差而不能流出时，加入100μm的玻璃球助流，测定自由流动所需玻璃球的最少加入量（Wt%）,加入量越多流动性越差。
测定装置如图2所示。
压缩度表示振动流动时粉体的流动性，可评价振动加料、振动筛、振动填充与振动流动等。
压缩度的表示方法如下：图3 轻敲测定仪式中，ρf —振动最紧密度，ρ0 —最松密度。
粉体的密度.精选PPT
微粉学
粉体的流动性与填充性
流速(flow velocity): 单位时间内从一定孔径中流出的速度 测定方法： 流速越大，流动性越好
中位径（累积中间值） 众数径（频率最高粒子的直径）
微粉学
粒径与粒径分布(size and distribution)
粒度分布的表示方法 频率分布：粒径-频率% （质量%、数量%） 累积分布：粒径-频率累积%（质量%、数量%）
微粉学
粒径与粒径分布(size and distribution)
粒径的测定方法
微粉学
粒径与粒径分布(size and distribution)
粒径的表示方法 筛分径：细孔通过相当径（上下筛孔的平均值） 有效径：Stocks径（沉降速度等价径） 2 2(1 2)g
9 比表面积径：从比表面积计算（-等价径）
只能求平均值，不能给出分布 平均粒径：平均径（算数-、几何-、重量-、体积-）
粒径分布不均匀容易分层，混合不均，引起含量差异;
如空隙率占20%，填充率就是80%
轻质、重质(堆密度相关) 空隙率：孔隙容积占粉体总容积的比例 ε=(V-Vt)/ V
ε内=(Vg-Vt)/ Vg =1-ρg/ρt
与可压性、流动性、填充性等有关
微粉学
粉体的密度与孔隙率
粉体的孔隙率(Porosity):孔隙容积占粉体总容积的比例 三种孔隙率
测定粒径的意义 粒子的大小与吸收多少、体内分布相关; 粒子的大小与溶出快慢相关; 粒子的大小与沉降速度相关; 粒子大小/分布与粉体的流动性、可压性、聚集性等相关； 粒径分布不均匀容易分层，混合不均，引起含量差异;
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25
库仑定律：在粉体层中，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，若沿 这一面的剪应力逐渐增加，当剪应力达到某一 值时，粉体沿此面产生滑移。
微元体在力作用下的变
形与运动
26
库仑定律
•实验表明，粉体开始滑移时，滑移面上的切应力τ
37
5、压缩度( compressibility)
压缩度表示物质压缩的程度，是粉体流动性的重 要指标，其大小反映粉体的凝聚性、松软状态。
C=(ρbt - ρb)/ ρbt ×100% C为压缩度；ρb为最松密度；ρbt为振实密度。 压缩度20%以下流动性较好。压缩度增大时流动 性下降。
38
压缩机理 （1）压缩方式： 静压缩：对整个表面均匀的压缩 冲击压缩：撞击压缩、锤击压缩、爆炸压缩
46
如果被密实的粉体试样不倒塌，（b）所示，则说明其 具有一定的密实强度，这一密实强度就是开放屈服强度。 倘若粉体试样倒塌了，（c）所示，则说明这种粉体的开 放屈服强度=0。
开放屈服强度值小的粉体，流动性好，不易结拱。
47
7、流动函数
FF fc
：预密实应力
f
：开放屈服强度
c
流动函数 粉体的流 动性
颗粒或片剂的空气输送
15
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。
16
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”
5
4、振实密度（tap density） ρbt
ρbt= w/V 填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得 的密度称振实密度（tap density） ρbt。
若颗粒致密，无细孔和孔洞，则ρt = ρg 一般： ρt ≥ ρg ＞ ρbt ≥ ρb
6
二、粉体密度的测定方法 （一）真密度与颗粒粒度的测定：
(c) 量杯
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(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
三、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
19
对于细颗粒，安息角与粉体从容器流出的速度、 容器的提升速度、转筒的旋转速度有关。 安息角不是细颗粒的基本物性
几点讨论：
球形颗粒： a =23～28°，流动性好。 规则颗粒： a≈30°， 流动性较好。 不规则颗粒： a ≈35°， 流动性一般。 极不规则颗粒：a ＞40°， 流动性差。
20
影响休止角的因素
当粉体颗粒B落在A上，粉体B 受到的重力为G，则在接触处 产生反作用力，其合力为P， 大小与G相等，但方向相反。
粉体自由堆积的孔隙率 往往比理论计算值大很多
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压缩度的测定
固定螺丝
物料
ρb V0
电动机
C bt b 100 % bt
ρbt
V1
42
测定压缩度仪器———轻敲测定仪
43
6、开放屈服强度 fc 粉体结拱现象
常用的测定方法： 注入法 排出法 倾斜角法
<
<
17
休止角的测定方法
将粉体注入到某一有限直径 的圆盘中心上，直到粉体堆 积层斜边的物料沿圆盘边缘 自动流出为止，停止注入， 测定休止角θ。
h
tan=h/r
r 18
崩塌角：测定休止角后，将重物至某定高处自由 落下，使料堆产生振动，此时形成的锥角。
差角：休止角－崩塌角
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种类
现象或操作
流动性的评价方法
瓶或加料斗中的流出 流出速度，壁面摩擦角 重力流动
旋转容器型混合器，充填 休止角，流出界限孔径
振动流动 压缩流动
振动加料，振动筛 充填，流出
压缩成形（压片）
休止角，流出速度， 压缩度，表观密度
压缩度，壁面摩擦角 内部摩擦角
流化层干燥，流化层造粒
流态化流动
休止角，最小流化速度
粉体层相对应力的莫尔圆
30
1 3 1 3 cos 2
2
2
1 3 sin 2
2
3
31
库仑粉体：符合库仑定律的粉体 i C
粉体流动和临界流动的充要条件 莫尔-库仑定律： 粉体内任一点的莫尔应力圆在IYF的下方时，粉体 将处于静止状态；
IYF
粉体内某一点的莫尔应力圆与 IYF相切时，粉体处于临界 流动或流动状态。
（1） 颗粒的形状，粒子越接近于球形，其休止角 越小
（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
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2、 流出速度(flow velocity) 是将物料加入漏斗中，测量全部物料流出所需的时 间，即为流出速度。 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。
开放屈服强度：与自由表面相垂直的表面上只有 正应力而无切应力。 此正应力是使拱破环的最大正应力，该值是粉体 的物性。
44
0
0
OA
1 2
fc
fc 2 sin
i
OAc
c
tan i
fc
2 cosi 1 C sin i
45
开放屈服强度测定
在一个筒壁无摩擦的、理想的圆柱形圆筒内，使粉体在 一定的密实最大主应力作用下压实。然后，取去圆筒， 在不加任何侧向支承的情况下，观测变化情况。
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。
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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
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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
粉体填充体的颗粒体积
粉体填充体积
M M
g b
b g
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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。
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二、分子间作用力
作用于粉体粒子分子间的范德华力
对于半径分别为R1及R2的两个 球形颗粒，分子间作用力FM为：
FM
A 6h 2
R1R2 R1 R2
对于球与平板：
FM
AR 12h 2
h——颗粒间距，nm A——哈马克（Hamaker）常数，J
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【例】 同种物质的直径为1μm的球形颗粒，其密度为 10×103kg/m3，当两者表面相距0.01 μm时，设 A＝10－20 J，试判断这两个聚集的颗粒能否因重 力作用而分离？
是正应力σ的函数 f ( )
•当粉体开始滑移时，若滑移面上的切应力τ与正应
力σ成正比
i C (库仑粉体)
破坏包络线方程 27
f ( )
i C
C：初抗剪强度，与颗粒间附着力有关 C=0，可忽视粉体颗粒间的附着力，因此流动性好 C≠0，属于粘性粉体。 影响初抗剪强度的因素：温度，粒度及粒度分布， 存放时间和填充程度等。长期存放时间，C急剧增 加；振动，C急剧增加。
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内摩擦角：
N
N
F
F
G
F i N
物体在平面或斜面运动示意图
i (对无付着性粉体) i tan i
i 内摩擦角
粉体层上任意一点的应力关系
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莫尔圆：用二元应力系分析粉体层中某一点的应力
状态，根据莫尔理论，在粉体层内任意一点上的压
应力，剪应力τ，可用最大主应力1 、最小主应 力3 ，以及 、 τ的作用面和1的作用面之间的 夹角θ来表示，
8
（二）松密度与振实密度的测定 将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体积、 粒子内空隙、粒子间空隙等。 测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填 方式等均影响粉体体积。 不施加外力时所测得的密度为松密度 施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的 密度是振实密度。
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(a) 装配图
(b) 流速漏斗 松装密度测定装置一
常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。 液浸法：采用加热或减压脱气法测定粉体所排开
的液体体积，即为粉体的真体积。
7
比重瓶法
测量原理：将粉体置于加有液体介质的容器中，并让液 体介质充分浸透到粉体颗粒的开孔中。根据阿基米 德原理，测出粉体的颗粒体积，进而计算出单位颗粒 体积的质量。
比重瓶法测定基本步骤： （1）比重瓶体积的标定 （2）粉体质量的称量 （3）粉体体积的测定
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流出速度的测定
t M S R t
S0
b
M：流出粉体的总质量 S：粉体比表面积 R：粗糙度系数 S0：小孔面积
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粉体流动性的影响因素与改善方法
1.增大粒子大小
对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间的接触点数，降低
粒子间的附着力、凝聚力。