流動性測試目的
在整個生產環節中,如:存儲或倉儲、料斗給料、管道傳輸、物料混合、造粒,不同需求的物料分級,還包括生產設備裝置的設計環節;這些環節中都離不開物料的流動特性,所以解決流動性很重要。
物料流動行為:
粉體在料倉中流動類型
物料在料倉中的流動形式即整體流動、中心流動、搭拱/拱架。
(1)整體流動(先進先出)是理想的流動狀態,
(2)其余2種狀態均存在不同程度的問題。 中心流動又稱鼠洞(后進先出),使料倉的有效容積變小,長時間停止在料倉中的物料可能發生變質,并且往往伴隨偏析現象;搭拱分為黏性搭拱與機械搭拱,導致物料堵塞在料倉中。
料倉流動基本特性
粉體在料倉內的流動過程,實質上是粉體在重力(或壓差)作用下不斷克服粉體與粉體;粉體與料倉內壁之間的剪切應力而產生相對位移的過程。屈服軌跡是粉倉內粉流動的最基本特性。
物料中,粒度占比50%的小顆粒物料決定整個物料的流動性,大顆粒一般在表面運動。對整體物料的流動不具影響。
1、休止角法
與流體不同,當粉體從容器流到平面時,流下的粉體堆積在平面上且堆積尺寸隨粉體的流下而增加,但堆積角保持不變,這個角即為粉體的休止角,又稱安息角,它是粉體在自身重力下運動所形成的角。
休止角的測量方法很多,有排出角法、注入角法、滑動角法等。
休止角是檢驗粉體流動性的好壞的最簡便的方法。休止角越小,摩擦力越小,流動性越好,一般認為θ≤40°時可以滿足生產流動性的需要。但同時要注意,由于同一粉體可能會獲得不同的休止角,特別是細顆粒粉體具有較強的可壓縮性和團聚性,休止角與過程有關,所以休止角不是粉體的基本物性。
2、Carr流動性指數法
粉體流動性的測量方法很多,很長一段時期都是簡單地根據粉體的休止角、可壓縮性來預測粉體的流動性能,但是這些方法所考慮的因素都較為單一,帶有較強的經驗性,往往實際操作中并不理想,難以很好地描述粉體流動性。后來Carr通過對種粉體試樣的測定,提出了一套比較全面的表征粉體流動情況的辦法,叫做流動性指數法。
該方法通過對粉體的休止角、壓縮率、平板角、凝集度(或均齊度)等指標進行測定,將流動性定為100分,上述每項,25分,將4項得分之和分為7檔。得分越高流動性越好,總得分高于80分一般不會堵結,低于60分則一般會架橋。目前應用范圍很廣,且已有定型儀器。
3、Jenike法
Jenike法采用剪切儀來測定流動性能。這種測試手段最早用于料倉設計中,但是現在它在測試粉體物質的一般性能中發揮著越來越重要的作用。通過剪切實驗測定粉體樣品的內摩擦角、內聚力、壁摩擦角等性能指標,結合莫爾圓得到粉體的流動函數FF,定量化地評價粉體流動性能。
4、其他流動性評價方法
轉鼓法:歐洲藥典提出一種采用轉鼓測量藥物粉末流動性的新方法,即將粉末顆粒裝入轉鼓中讓其緩慢轉動,測定固定轉速下每旋轉一圈顆粒發生坊塌的次數N。N越大,流動性越好。
重力位移流變儀用來描述無約束條件下制劑組成和環境條件(濕度)對粘性粉體流動性的影響。隨著滾筒旋轉,稱重傳感器單元測量粉體崩塌時轉動慣量的變化。
多元分析法:多元分析方法是研究多個自變量與因變量相互關系的一組統計理論和方法,主成分分析是一種降維或者把多個指標轉化為少數幾個綜合指標的分析方法,其核心是保證在原始數據信息丟失最小的情況下,對原始數據中有多個變量,即有多個主成分時,實際只考慮貢獻率最大方差最大的主成分。
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