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一、背景介绍流动性的表征对于粉体的加工处理至关重要。工程师可籍此解决有关的粉体流动问题,并优化设备设计。但表征技术的选择应恰如其分,使之与粉体的应用相匹配。动态粉体表征技术通过对规定条件下的松装密度(CBD)、基本流动能(BFE)、特别流动能(SE)、FRI(流动速率敏感度)等几项指标进行测量,可以清晰地分析比较不同粒径煤粉的流动性能,并确定煤粉的流变和粒径对流动性能的影响。本文基于华东理工大学利用英国富瑞曼科技有限公司所提供的独特专利技术,对煤粉动态流动过程中的CBD、BFE、SE、FRI进行测量研究分析后撰写而成。实验中,精密加工的“叶片”在选定的煤粉样品中同时完成旋转和轴向移动,建立起一个精确的流动模式,使成千上万颗粒在其中发生相对流动。此时,作用在叶片上的阻力则代表了煤粉相对移动的难度,或者整体流动性质。叶片移动越困难,意味着颗粒对移动形成的阻力越大,使粉末产生流动的难度越高。采用这种可重复的精确方式移动叶片,测得数据的重现性极佳,对实际生产具有实质性的指导意义。二、实验方法1、 实验仪器FT4流变仪(英国富瑞曼科技有限公司制造)2、 实验过程首先对田坝煤进行研磨、分筛,形成7种不同粒径的粉末,见表1。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101006_565547_2648817_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101006_565548_2648817_3.jpgFT4流变仪的功能之一是测量粉体在受限空间中的流动性能。本例中所有测试采用的叶片直径均为48mm。160ml的粉体样本被置于50mm硼硅酸盐测试容器中。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101006_565549_2648817_3.jpg叶片旋转并向上向下作轴向运动,FT4测得叶片旋转方向和轴向遭遇的阻力,分别以扭矩和力的形式表示,如图2所示。我们可以计算出叶片从粉体柱上方移动到下方所需要的能量,用公式表示为:流动能=阻力x运动距离 (1)阻力:扭矩和力可以自动计算所有压实状态下粉体流动所需的流动能。本文包括CBD、BFE、SE和FRI。松装密度(CBD):将煤粉置于规定的温、湿度条件,经过一定时间后测量煤粉松装密度。基本流动能(BFE)http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101010_565550_2648817_3.jpg特别流动能(SE)叶片穿过粉体向上运动时,测得SE。图4显示了叶片顺时针向上运动时的流动模式,粉体被轻轻抬起,流动压力低。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101011_565552_2648817_3.jpg流动速率敏感度(FRI)测量了叶尖速度从100 mm/s下降至10 mm/s时,煤粉流动能变化率。可按如下公式计算出FRI:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101012_565553_2648817_3.jpg三、结果和讨论1,开始时,随着粒径增加,煤粉的CBD也增加。但是粒径的持续增加并不会对粉体松装密度有很大影响,即,粒径对CBD的影响会逐渐变弱,尤其是当粒径大于140μm时。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101013_565554_2648817_3.jpg2, BFE随着粒径的增加而大幅增加。在BFE测试中,精细颗粒的表现更接近流体。它们可以挤压着穿过角落或孔洞,粗颗粒在受力流动状态时,流动困难。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101015_565555_2648817_3.jpg3,细煤粉的CBD较低, BFE值较低;粗颗粒煤粉的BFE值较高。整体而言,BFE随CBD线性增加。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101016_565556_2648817_3.jpg4,存在一个临界粒径,在此以上,粉体没有任何粘性;而在此之下,粘性则随着粒径的下降而增加。平均粒径高于140μm时,SE趋向于稳定的8.8mg/J。平均粒径为44.3μm时,SE为13.3 mg/J。SE最高,表明粘性最大,很难流动。粒径小,SE不会持续增加,但会保持稳定。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101017_565557_2648817_3.jpg5,粒径较小时(17.7 μm - 94.2 μm),随着叶尖速度下降,流动能逐渐增加。平均粒径为223.8μm时,随着叶尖速度下降,流动能整体下降。当平均粒径为141.3μm时,叶尖速度对流动能量的影响很小。这也可以视为获得稳定性能的理想的粒径。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101017_565558_2648817_3.jpg6,当叶尖速度从100mm/s下降至10mm/s时,流体阻力急剧增加。平均粒径为17.7μm的煤粉的FRI最高,对叶尖速度下降最为敏感,可压缩性最大。当粒径超过大约100μm时,FRI逐渐下降。大粒径煤粉的流动能量对叶尖速度变化敏感度较小,流动能变化小。当煤粉粒径为223.8μm时,FRI最低,为0.95。表明当煤粉粒径大于一定值时,其行为更接近牛顿运动方式,在叶尖速度较低时,需要的能量较少,这一点与细煤粉是不同的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509101018_565559_2648817_3.jpg四、结论本文采用FT4粉末流变仪,通过动态方法测定煤粉对流动的阻力,考察了具有不同粒径的煤粉的流动性能。结果显示,FT4对煤粉的流变性具有出色的表征能力。随着粒径的增加,CBD和BFE均明显增加。它们都与煤粉的压实状态或可压缩性密切相关。因为随着粒径的增加,颗粒之间的相互作用力变弱,导致CBD和BFE上升。至于粉体粘性及粒径之间的关系,事实证明,SE随粒径的增大而逐步下降。FRI 则反映了不同速率下流动能的敏感度。随着平均粒径增大,煤粉从非牛顿流体运动状态向牛顿流体运动方式转变。
动态颗粒图像分析仪的研制摘要:本文论证了研制动态颗粒图像分析仪的必要性与背景, 介绍了winner100实现动态颗粒测试的方法以及技术特征。评价了动态颗粒图像分析仪的实用价值与科学意义。关键词.. 动态颗粒, 图像分析, 粒度与形状,3 维一、问题的提出颗粒是组成材料的基本单元, 影响材料的性能的不仅是颗粒的化学组成, 颗粒的大小与颗粒的形态对材料的性能影响巨大, 因此颗粒粒度与形态的检测越来越受到各行业的重视。目前检测颗粒大小和颗粒形态的方法有多种,激光粒度分析仪、沉降粒度仪、电阻法粒度亦、颗粒图像分析技术是最常用的技术。激光粒度分析仪、沉降粒度仪、电阻法粒度仪, 只能检测颗粒大小, 不能检测颗粒形状;颗粒图像分析技术是一种不仅可以检测颗粒大小也可以检测颗粒形状对唯一方法, 但是由于此种技术有几个致命的缺点限制了它的进一步发展:1.样品制备困难。颗粒在载玻片上很难得到充分的分散, 由于颗粒粘连使得颗粒分析的准确性大受影响; 2.颗粒处于静态, 非球形颗粒的取向会对测试结果造成偏离;3.由于显微镜的视场有限, 被测得颗粒数目受到很大限制, 因此取样的代表性差, 重复性不好。由于以上问题, 颗粒测试中急需一种性能更加优越的测试装置, 能够获得颗粒的准确图像, 操作简便, 满足颗粒形状和颗粒粒度分析的更高要求。国际上荷兰安米德公司、德国新帕泰克公司、德国莱驰公司均推出了同时测定颗粒粒与形状的图像分析仪。国内尚无此种产品, 济南微纳公司通过3年的攻关研制的winner100 颗粒图像分析仪填补了此项空白。二、动态颗粒测试的方法与技术特征Winner100突破了传统的颗粒图像仪的工作模式, 采用超声样品分散系统分散颗粒, 高速摄像头对动态颗粒图像进行采集, 1微秒可以采集一幅颗粒图像, 用计算机对图像进行分析处理, 达到对颗粒粒度与形态进行三维同时测试的目的。其主要技术特征有:1.彻底改变了手工制样操作繁琐的局面, 样品制备操作非常简单, 分散效果好; 2.采用功能强大的动态颗粒图像分析软件, 具有高速采样、自动颗粒图像处理, 实时显示当前图像、实时分析粒度分布、连续统计分析结果, 处理策略自行编程, 多种粒径定义选择, 粒度统计、形状分析等多种功能。打印报告允许自行编辑。3.动态测试使颗粒采样数量无限增加, 统计结果真实可靠, 代表性好、重复性高;4.动态测试使颗粒不同侧面得到采样, 实现了三维测试, 彻底消除了二维测试的颗粒取向误差;粒度测试结果可以与激光粒度分析仪比美。5.winner100动态图像分析专用软件具有强大的图像处理功能;6.支持多种粒径选择和多种粒度分布, 具有多种图像处理功能及其集成处理, 支持图像采集间隔设定与实时显示颗粒形貌与当时粒度分布和累计粒度分布, 记录并显示粒度波动图, 可以输出多种分析图表, 高性能的软件使使用者的颗粒分析工作变得十分轻松方便。7.本成果不仅可用于实验室颗粒分析, 也适用于颗粒在线粒度与粒形监测。对杜会经济发展和科学进步的意义本项目突破了显微静态图像分析的局限, 在国内率先提出动态颗粒图像分析的概念;由于颗粒运动中测试, 克服了二维颗粒图像分析的弊病, 大大提高了采样代表性, 消除了颗粒取向误差, 使颗粒粘连问题彻底解决。本项成果克服了静态颗粒图像仪的缺陷, 提供了一种对运动颗粒同时进行粒度与形状分析的先进手段, 具有操作简单, 测试范围广, 代表性好, 准确可靠, 直观可视, 适用于1-6000微米的各种固体颗粒。可以广泛应用于建材、化工、石油、金属与非金属、环保、轻工、国防等众多领域的实验室和在线颗粒粒度与形状分析。无疑, 对于提高我国各行业颗粒测试水平和经济发展具有重要的实用价值。颗粒测试的基础是颗粒的表征, 本项成果提供了一种颗粒动态测试的实用手段, 因此颗粒的三维表征问题就提到了议事日程上来, 颗粒的三维表征对颗粒学的进步与发展具有重要的意义。[color=blac
我对热膨胀仪DIL、热机械分析仪TMA、动态力学分析仪DMA 之间界定不是很清楚,如果只用来测热膨胀系数的话好像三者都可以,但具体的测量原理有什么不同呢? 尤其是DIL和TMA总感觉两个仪器的功能差不多,DMA还可以加上力的作用那个可以测阻尼运动等等,那DIL和TMA有什么区别啊? 希望清楚的坛友帮我解答下?谢谢。