粉体空隙是指粉体中颗粒与颗粒之间的空隙以及颗粒内的空隙。空隙率是指一定量粉体的总空隙占粉体堆积体积的比例。空隙率反映粉体的堆积性能,直接影响粉体的包装、贮存、输送、应用等方面。本文通过测量粒度、真密度、振实密度和松装密度,计算出不同粉体的空隙率,在展示空隙率测试方法的同时,也提供了一种探索粒度与空隙率之间关系的方法。
粉体的空隙率是空隙体积V空与堆积体积V的比值,其是反应粉体宏观特性的重要参数。当粉体处于自然堆积状态下,堆积体积就是粉体的自然堆积体积,即松装体积V松;当粉体处于振实的状态下,堆积体积就是粉体的振实后的体积,即振实体积V振。通常情况下,在松装和振实状态下,粉体颗粒与颗粒之间的空隙率差异较大;振实状态颗粒之间的密实度增加,空隙较小。我们需要区别对待不同堆积状态下粉体的空隙率。
目前,粉末的空隙体积是无法直接测量的。我们可通过测量粉体的松装密度、振实密度和真密度来表征粉体的空隙率。根据以下公式分别计算出粉体的松装堆积空隙率ε松和振实堆积空隙率ε振。
其中,VT为颗粒的总体积,ρ真为粉体的真密度。
那么,粒度及其分布与空隙率之间有什么关系呢?
我们用了5种不同粒度的粉体,使用百特激光粒度仪Bettersize2600分别测出样品的粒度及其分布,如表1所示。我们使用百特BetterPyc 380真密度仪、BT-312振实密度仪和BT-101松装密度仪,分别测试五个样品的真密度、振实密度和松装密度,结果如表1所示。从表1中可知,五个样品的真密度几乎没有变化,振实密度和松装密度随着粒度的增大而增大。图1为五种样品空隙率和特征粒径D50的关系图,其说明空隙率随着粒径的增大而减小。
表1. 多种玻璃珠样品的粒径和空隙率
图 1. 样品空隙率和D50的关系图
结论
在本实验中,玻璃珠粉体的粒度越细,空隙率越大;粒度越大,空隙率越小。由于空隙率还与颗粒形貌、水分、振动以及颗粒上的孔隙等众多因素有关,因此粒度和空隙率之间没有定量的比例关系。要准确地得到一种粉体的空隙率,方法就是直接测量。丹东百特为广大用户提供了完整的粉体空隙率测试方案。
本文作者:百特国际应用工程师 刘朋飞