颗粒的形状与测量 PPT
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仪器结果对比性好
➢ 价格比激光衍射法便 宜
缺点
➢ 对于小粒子测试速度 慢, 重复性差
➢ 非球型粒子误差大 ➢ 不适应于混合物料
➢ 动态范围比激光衍射 法窄
➢ BET法是BET比表面积检测法的简称，该方法由于 是依据著名的BET理论为基础而得名。BET是三位 科学家（Brunauer、Emmett和Teller）的首字母缩 写，三位科学家从经典统计理论推导出的多分子层 吸附公式基础上，即著名的BET方程，成为了颗粒 表面吸附科学的理论基础，并被广泛应用于颗粒表 面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。
立方体 正四面体 圆柱(d：h=1：10) 圆板(d：h=10：1)
w =1 w =0.877 w =0.806 w =0.671 w =0.580 w =0.472
圆形度 定义了颗粒的投影与圆的接近程度。
Ψ=π d/L D2=4A/π
圆角度 表示颗粒棱角的磨损程度，即颗粒表面 平滑程度
筛分的优缺点
优点 ➢ 统计量大, 代表性强 ➢ 便宜 ➢ 重量分布
缺点 ➢ 下限38微米 ➢ 人为因素影响大 ➢ 重复性差 ➢ 非规则形状粒子误差 ➢ 速度慢
3.光衍射法粒度测试
测量原理
当光入射到颗粒时，会产生衍射， 小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小， 某一衍射角的光强度与相应粒度的颗 粒多少有关。
测量方法
激光衍射
0.05—500μm
X光小角衍射
0.002—0.1μm
4.电传感法粒度测试
测量原理
当一个小颗粒通过小孔时， 所产生的电感应，即电压脉冲与 颗粒的体积成正比。
无颗粒时单元的电阻
R(tl)A
有颗粒时单元的电阻
R
1 [ ] Aa a
fl sl
Rd3
仪器对脉冲计数并归档，即可计算出有关粒度参量
充满度
FV=LBT/V
L：长径 B：短径
T：厚度
V：颗粒体积
体积充满度
FA=LB/A
L：长径
面积充满度
B：短径
A：投影面积
球形度
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比
2
w
Βιβλιοθήκη Baidu
dV dS
可以看出：
1. w 1 ；
2. 颗粒为球形时， w 达最大值。
一些规则形状体的球形度：
球体 圆柱体（d=h）
类别： 与外形尺寸相关的形状指数 与表面积和体积有关的形状指数 与颗粒投影周长相关的形状指数
均齐度
扁平度m与延伸度n
一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h， 定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：
扁平度
m 颗 颗粒 粒的 的高 宽度 度bh
延伸度
n 颗 颗粒 粒的 的宽 长度 度bl
F=∑ri/NR
形状系数
若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径 d的关系可表示为：
Q k dp
式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积 描述，k有两种主要形式，分别为：
形状系数的表达
规则形状颗粒的形状系数
颗粒形状的数学分析是指将颗粒的几何形状 用一些函数来表述，常见的表述方法有 Fourier法 方波函数法
分数维法
傅里叶级数展开
几个低次项三角函数的波形及其生成的图像
颗粒轮廓的傅里叶分析
以傅里叶级数的系数表示颗粒形状和粒径
显微观察法
显微观察法
显微观察法
显微观察法
显微镜方法的优缺点
优点 ➢ 可直接观察粒子形状 ➢ 可直接观察粒子团聚 ➢ 光学显微镜便宜
缺点 ➢ 代表性差 ➢ 重复性差 ➢ 测量投影面积直径 ➢ 速度慢
时间
测量方法
重力沉降 10—300μm 离心沉降 0.01—10μm
自然重力状态下的d～t的函数（Stokes）
1
d
180H
0 gt
2
离心力状态下的d～t函数
1
d 180ln0x22xt12
n
loIg 0loIg i K kdi Nid2 2 i1
沉降法方法的优缺点
优点
➢ 测量重量分布 ➢ 代表性强 ➢ 经典理论, 不 同 厂 家
3.沉降法法粒度测试
测量原理
在具有一定粘度的粉末悬浊液内， 大小不等的颗粒自由沉降时，其速度 是不同的，颗粒越大沉降速度越快。 如果大小不同的颗粒从同一起点高度 同时沉降，经过一定距离(时间)后， 就能将粉末按粒度差别分开。
测量原理示意图
t=0
t=t1 t= t2 t=t3
光吸收率
t1 0
t2
t3
➢ 比表面积是指每克物质中所有颗粒总外表面积之和， 国际单位是：m2/g ，比表面积是衡量物质特性的 重要参量，可由专门的仪器来检测，通常该类仪器 需依据BET理论来进行数据处理。
谢谢
颗粒的形状
粉体工程第三讲
颗粒的形状
颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上个点 所构成的图像，它是除粒度外颗粒另一重要的几何 特征。 颗粒的形状对粉体的物理性能、化学性能、输运性 能和工艺性能有很大的影响。
颗粒形状术语
➢将表示颗粒外形的几何量的各种无因次组合称 为形状指数，它是对单一颗粒本身几何形状的指 数化。
1．筛分析法 （>40μm）
利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把 粉末分成若干等级，称量各级粉末重量，即可计算 用重量百分数表示的粒度组成。
国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准 单位：目 目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔 数
ad
25.4
m 25.4 (a，d单位mm) ad
➢ 价格比激光衍射法便 宜
缺点
➢ 对于小粒子测试速度 慢, 重复性差
➢ 非球型粒子误差大 ➢ 不适应于混合物料
➢ 动态范围比激光衍射 法窄
➢ BET法是BET比表面积检测法的简称，该方法由于 是依据著名的BET理论为基础而得名。BET是三位 科学家（Brunauer、Emmett和Teller）的首字母缩 写，三位科学家从经典统计理论推导出的多分子层 吸附公式基础上，即著名的BET方程，成为了颗粒 表面吸附科学的理论基础，并被广泛应用于颗粒表 面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。
立方体 正四面体 圆柱(d：h=1：10) 圆板(d：h=10：1)
w =1 w =0.877 w =0.806 w =0.671 w =0.580 w =0.472
圆形度 定义了颗粒的投影与圆的接近程度。
Ψ=π d/L D2=4A/π
圆角度 表示颗粒棱角的磨损程度，即颗粒表面 平滑程度
筛分的优缺点
优点 ➢ 统计量大, 代表性强 ➢ 便宜 ➢ 重量分布
缺点 ➢ 下限38微米 ➢ 人为因素影响大 ➢ 重复性差 ➢ 非规则形状粒子误差 ➢ 速度慢
3.光衍射法粒度测试
测量原理
当光入射到颗粒时，会产生衍射， 小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小， 某一衍射角的光强度与相应粒度的颗 粒多少有关。
测量方法
激光衍射
0.05—500μm
X光小角衍射
0.002—0.1μm
4.电传感法粒度测试
测量原理
当一个小颗粒通过小孔时， 所产生的电感应，即电压脉冲与 颗粒的体积成正比。
无颗粒时单元的电阻
R(tl)A
有颗粒时单元的电阻
R
1 [ ] Aa a
fl sl
Rd3
仪器对脉冲计数并归档，即可计算出有关粒度参量
充满度
FV=LBT/V
L：长径 B：短径
T：厚度
V：颗粒体积
体积充满度
FA=LB/A
L：长径
面积充满度
B：短径
A：投影面积
球形度
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比
2
w
Βιβλιοθήκη Baidu
dV dS
可以看出：
1. w 1 ；
2. 颗粒为球形时， w 达最大值。
一些规则形状体的球形度：
球体 圆柱体（d=h）
类别： 与外形尺寸相关的形状指数 与表面积和体积有关的形状指数 与颗粒投影周长相关的形状指数
均齐度
扁平度m与延伸度n
一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h， 定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：
扁平度
m 颗 颗粒 粒的 的高 宽度 度bh
延伸度
n 颗 颗粒 粒的 的宽 长度 度bl
F=∑ri/NR
形状系数
若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径 d的关系可表示为：
Q k dp
式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积 描述，k有两种主要形式，分别为：
形状系数的表达
规则形状颗粒的形状系数
颗粒形状的数学分析是指将颗粒的几何形状 用一些函数来表述，常见的表述方法有 Fourier法 方波函数法
分数维法
傅里叶级数展开
几个低次项三角函数的波形及其生成的图像
颗粒轮廓的傅里叶分析
以傅里叶级数的系数表示颗粒形状和粒径
显微观察法
显微观察法
显微观察法
显微观察法
显微镜方法的优缺点
优点 ➢ 可直接观察粒子形状 ➢ 可直接观察粒子团聚 ➢ 光学显微镜便宜
缺点 ➢ 代表性差 ➢ 重复性差 ➢ 测量投影面积直径 ➢ 速度慢
时间
测量方法
重力沉降 10—300μm 离心沉降 0.01—10μm
自然重力状态下的d～t的函数（Stokes）
1
d
180H
0 gt
2
离心力状态下的d～t函数
1
d 180ln0x22xt12
n
loIg 0loIg i K kdi Nid2 2 i1
沉降法方法的优缺点
优点
➢ 测量重量分布 ➢ 代表性强 ➢ 经典理论, 不 同 厂 家
3.沉降法法粒度测试
测量原理
在具有一定粘度的粉末悬浊液内， 大小不等的颗粒自由沉降时，其速度 是不同的，颗粒越大沉降速度越快。 如果大小不同的颗粒从同一起点高度 同时沉降，经过一定距离(时间)后， 就能将粉末按粒度差别分开。
测量原理示意图
t=0
t=t1 t= t2 t=t3
光吸收率
t1 0
t2
t3
➢ 比表面积是指每克物质中所有颗粒总外表面积之和， 国际单位是：m2/g ，比表面积是衡量物质特性的 重要参量，可由专门的仪器来检测，通常该类仪器 需依据BET理论来进行数据处理。
谢谢
颗粒的形状
粉体工程第三讲
颗粒的形状
颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓边界或表面上个点 所构成的图像，它是除粒度外颗粒另一重要的几何 特征。 颗粒的形状对粉体的物理性能、化学性能、输运性 能和工艺性能有很大的影响。
颗粒形状术语
➢将表示颗粒外形的几何量的各种无因次组合称 为形状指数，它是对单一颗粒本身几何形状的指 数化。
1．筛分析法 （>40μm）
利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把 粉末分成若干等级，称量各级粉末重量，即可计算 用重量百分数表示的粒度组成。
国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准 单位：目 目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔 数
ad
25.4
m 25.4 (a，d单位mm) ad