1、三、粉體的流動(dòng)性,在粉體生產(chǎn)、制造、加工過程中，常需要進(jìn)行粉體物料的儲(chǔ)存、輸送等操作。 粉體結(jié)拱是生產(chǎn)中的常見問題。直接影響到粉體的流動(dòng)特性，乃至于影響到產(chǎn)品質(zhì)量。 因此，實(shí)際要求盡可能地避免拱的產(chǎn)生。,研究粉體流動(dòng)性的意義,測量方法,粉體的流動(dòng)性（flowability）與粒子的形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率等有關(guān)。對顆粒制備的重量差異以及正常的操作影響很大。 粉體的流動(dòng)包括重力流動(dòng)、壓縮流動(dòng)、流態(tài)化流動(dòng)等多種形式。,1、概述,什么是粉體的重力流動(dòng)？ 粉體顆粒間的相互滑移，必須克服其內(nèi)摩擦力。松散物料 由于自身重力克服料層內(nèi)力所具有的流動(dòng)性質(zhì)，稱為重力 流動(dòng)性。物料從料倉中卸出就是依靠這

2、種流動(dòng)性。,粉體的重力流動(dòng),粉體重力流動(dòng)的基本形態(tài) 實(shí)驗(yàn)表明，料倉內(nèi)粉體物料在重力作用下的流動(dòng)基本狀 態(tài)有整體流和漏斗流兩種。,兩種流動(dòng)形態(tài)的特點(diǎn) 在卸料過程中，倉內(nèi)物料全部處于均勻下降的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種倉流 狀態(tài)稱為全流式流動(dòng)或整體流。 若只有料倉的中心部分產(chǎn)生料流，而其他區(qū)域的物料停滯不動(dòng)，流動(dòng) 的區(qū)域呈漏斗狀，流動(dòng)溝道呈圓形截面，其底部截面大致相當(dāng)于卸料 口面積，這種倉流狀態(tài)這種倉流狀態(tài)稱為穿流式流動(dòng)或漏斗流。,整體流倉內(nèi)沒有死角，流 動(dòng)均勻且平穩(wěn)，能把粒度 分離的物料重新混合。整 體流需要增加料倉高度， 增加倉壁的磨損。 漏斗流對倉壁磨損較小， 但不會(huì)使物料粒度分離。 它是局部性的流動(dòng)，

3、存在 大量的死角，減少了料倉 的有效容積。 漏斗流是一種有礙生產(chǎn)的 倉流狀態(tài)，而整體流才是 料倉正確設(shè)計(jì)的合理結(jié)果。,料倉的材料有水泥（鋼筋混凝土）、鋼板和木材。一般大型飼料廠原料倉常采用水泥結(jié)構(gòu)，配料倉和成品倉常用厚23mm的鋼板制成。料倉的形狀有圓形和方形兩種，方形的在交接處容易形成死角，而圓形的無此弊病。但對于倉群，方倉可相互利用倉壁。 物料在料倉內(nèi)排料情況與料倉的形狀和物料本身的機(jī)械物理特性有關(guān)，一般可分為排空、“結(jié)柱”和“結(jié)拱”三種情況。,s = t = 0,t =0,粉體的流動(dòng)性,2、粉體的開放屈服強(qiáng)度,由圖2-27 的幾何關(guān)系可得,2-38,使拱破壞的最大正應(yīng)力。是粉體的物性，稱

4、為開放屈服強(qiáng)度或者應(yīng)力。,拱自由表面的應(yīng)力狀態(tài),s = t = 0,從上兩式可得粉體的開放屈服強(qiáng)度fc為,2-39,2-40,0 =0，fc=0 0 不等于0，fc=常數(shù) fc隨0 的增加而增加,由式得：Molerus I 類粉體的開放屈服強(qiáng)度為0，即Molerus I 類粉體不結(jié)拱；,Molerus II 類粉體的開放屈服強(qiáng)度為常數(shù)，與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)；,Molerus III 類粉體的開放屈服強(qiáng)度隨預(yù)壓縮應(yīng)力的增加而增加，即拱的強(qiáng)度隨預(yù)壓縮應(yīng)力的增加而增加。,粉體的流動(dòng)性,3、 W.Jenlike粉體流動(dòng)函數(shù),Molerus I 類粉體的Jenike流動(dòng)函數(shù)FF；,Molerus 類粉體的流

5、動(dòng)函數(shù)FF與預(yù)壓縮應(yīng)力有關(guān)。,Molerus 類粉體的流動(dòng)函數(shù)FF是與預(yù)壓縮應(yīng)力無關(guān)的常數(shù)；,粉體的流動(dòng)性,2-42,2-43,取圖中的微元進(jìn)行力學(xué)分析：,拱重可以近似為：,與自由表面垂直的面上的作用力：, 拱應(yīng)力分析,2-44,2-45,2-46,2-47,1.增大粒子大小 對于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間的接觸點(diǎn)數(shù)，降低粒子間的附著力、凝聚力。 2.粒子形態(tài)及表面粗糙度 球形粒子的光滑表面，能減少接觸點(diǎn)數(shù)，減少摩擦力。 3.含濕量 適當(dāng)干燥有利于減弱粒子間的作用力。 4.加入助流劑的影響 加入0.5%2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體的流動(dòng)性。但過多使用反而增加阻力。,4

6、、粉體流動(dòng)性的影響因素與改善方法,粉體流動(dòng)性的測定,目的與意義,熟悉測定粉體流動(dòng)性的測定方法及影響流動(dòng)性的因素,尋找改善流動(dòng)性的方法,休止角法、內(nèi)摩擦角法,小孔流出速度法、旋轉(zhuǎn)圓筒法,粉末流速計(jì)法等,測量切向力與法向力的關(guān)系（得剪切方程）,剪切儀,測量一定條件下粉體流動(dòng)的速率或流出的時(shí)間,流出時(shí)間法,狹縫流速測定法,Jenike儀,測 量 方 法,壁摩擦角法、滑動(dòng)角法,綜合流動(dòng)指數(shù)法,測試原理,粉體是由無數(shù)個(gè)固體粒子組成的集合體。在制藥行業(yè)中常用的粉體的粒子大小范圍為1m10 mm。,粉體的第一性質(zhì)： 組成粉體的單一粒子的性質(zhì)，如粒子的形狀、大小、粒度分布、粒密度等； 粉體的第二性質(zhì)： 粉體集

7、合體的性質(zhì)，如粉體的流動(dòng)性、填充性、堆密度、壓縮成形性等。,粉體的流動(dòng)性,測定內(nèi)容和操作,2測定內(nèi)容 （1）分別稱取微晶纖維素粉末和微晶纖維素球形顆粒20g，測定休止角，比較不同形狀與大小對休止角的影響； （2）稱取微晶纖維素粉末15g共3份，分別向其中加入1%的滑石粉、微粉硅膠、硬脂酸鎂，均勻混合后測定休止角，比較不同潤滑劑的助流作用； （3）稱取微晶纖維素粉末20g，依次向其中加入0.2%, 1%, 2%, 5%, 10%的滑石粉，均勻混合后測定其休止角，比較助流劑的量對流動(dòng)性的影響。以休止角為縱坐標(biāo)，以加入量為橫坐標(biāo)，繪出曲線。,（一）休止角的測定,1物料 微晶纖維素粉末，微晶纖維素球形

8、顆粒，滑石粉，微粉硅膠，硬脂酸鎂。,休止角,休止角的測定方法有： 注入法、排出法、容器傾斜法等等。,休止角是粉體堆積層的自由斜面在靜止的平衡狀態(tài)下，與水平面所形成的最大角。,休止角的測定,tg=h/r,常用的方法是固定圓錐法（亦稱殘留圓錐法）。固定圓錐法將粉體注入到某一有限直徑的圓盤中心上，直到粉體堆積層斜邊的物料沿圓盤邊緣自動(dòng)流出為止，停止注入，測定休止角。,休止角的測定,休止角與流動(dòng)性的關(guān)系,（二）流出速度的測定,2測定內(nèi)容 分別稱15g 微晶纖維素粉末、微晶纖維素球形顆粒和淀粉，測定流出速度，比較不同形狀與大小或不同物料的流出速度。,1物料 微晶纖維素粉末，微晶纖維素的球形顆粒，淀粉。,

9、流出速度的測定,移去擋板的同時(shí)開始計(jì)時(shí),（三）壓縮度的測定,3測定方法 將欲測定物料分別精密稱定，輕輕加入量筒中，測量體積，記錄最松密度；安裝于輕敲測定儀中進(jìn)行多次輕敲，直至體積不變?yōu)橹?，測量體積，記錄最緊密度。 根據(jù)公式計(jì)算壓縮度C。,1. 物料 微晶纖維素粉末、微晶纖維素球形顆粒、淀粉。,2測定內(nèi)容 取微晶纖維素粉末、微晶纖維素球形顆粒和淀粉各15g，測定壓縮度，比較不同形狀與大小或不同物料的振動(dòng)流動(dòng)性。,測定壓縮度儀器輕敲測定儀,壓縮度的測定,物料,固定螺絲,f,0,（二）流出速度的測定,2測定內(nèi)容 分別稱15g 微晶纖維素粉末、微晶纖維素球形顆粒和淀粉，測定流出速度，比較不同形狀與大小

10、或不同物料的流出速度。,1物料 微晶纖維素粉末，微晶纖維素的球形顆粒，淀粉。,綜合指數(shù)的測定,1 散度測定裝置 2 測定臺(tái) 3 鎖緊螺母 4 篩網(wǎng) 5 振動(dòng)臺(tái) 6 刮鏟刀桿 7 刮鏟角測定臺(tái) 8 螺旋升降桿 9 指示燈 10 保險(xiǎn)絲 11 振動(dòng)敲擊轉(zhuǎn)換開關(guān) 12 啟動(dòng)按鈕 13 定時(shí)器 14 變阻器,綜合指數(shù)的測定,6 刮鏟刀桿 7 刮鏟角測定臺(tái) 8 螺旋升降桿 裝粉槽 量角器等,刮產(chǎn)角的測定,1、將圓刮刀放入裝粉槽底部； 2、將粉體樣品加入槽內(nèi)，直至加滿； 3、調(diào)整螺旋升降桿，使刮刀升起； 4、用量角器量出測角指針?biāo)傅慕嵌取?綜合指數(shù)的測定,2 測定臺(tái) 3 鎖緊螺母 4 篩網(wǎng) 5 振動(dòng)臺(tái) 上圓筒（裝有10目的篩網(wǎng)） 下圓筒（體積為15cm3） 刮刀等,壓縮率的測定,綜合指數(shù)的測定,壓縮率的測定,1、壓縮率越小，粉體的流動(dòng)性越好； 2、Q40%，粉體的流動(dòng)性急劇惡化。,1、稱量2g樣品放在40目篩網(wǎng)上，下面連接60目、100目和底盤； 2、加蓋放在電磁振動(dòng)器上振動(dòng)2分鐘； 3