粉體物理特性測(cè)試儀/粉體綜合特性測(cè)試儀/粉體特性檢測(cè)儀型號(hào)：TC-1000/TC-1001
多功能粉體物理特性測(cè)試儀（或稱(chēng)
粉體綜合特性測(cè)試儀）是依據(jù)美國(guó)ASTM D6393- 99標(biāo)準(zhǔn)（Standard Test Method for Bulk
Solids Characterization by Carr Indices） 的要求，并參考了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5162- 006/ ISO 3953:1993（金屬粉末 振實(shí)密度的測(cè) 定）、GB/T 1482-2010（用標(biāo)準(zhǔn)漏斗法測(cè)定金屬粉末的流動(dòng)性）、GB/T 1479.1 -2010（金屬粉 末松裝密度——漏斗法）、GB/T 16913.3- 2008（自然堆積法松裝密度的測(cè)定）中主要技術(shù) 指標(biāo)的規(guī)定，研制的一種用于評(píng)價(jià)粉體綜合物理特性的測(cè)試儀器。
TC-1000/1001型粉體物理特性測(cè)試儀一種用于評(píng)價(jià)粉體綜合物理特性的測(cè)試儀器。由于粉體無(wú)論是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是流動(dòng)狀態(tài)，都是一種兩相存在的體系。顆粒本身的特性以及顆粒之間相互摩擦將會(huì)產(chǎn)生一些特殊流動(dòng)特性，研究這些特性對(duì)粉體加工、輸送、包裝、存儲(chǔ)等方面的工作具有重要意義。該儀器的特點(diǎn)是一機(jī)多用、測(cè)定條件靈活多樣、操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、適合多種標(biāo)準(zhǔn)等。該儀器的研制成功，為科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域評(píng)價(jià)粉體綜合特性測(cè)試工作的普遍開(kāi)展提供了一個(gè)新的手段。
該儀器測(cè)試項(xiàng)目包括振實(shí)密度、松裝密度、休止角、崩潰角、平板角、分散度等參數(shù)，通過(guò)上述測(cè)試數(shù)據(jù)可得到差角、壓縮度、空隙率、均齊度等指標(biāo)，還能通過(guò)卡爾指數(shù)得到流動(dòng)性指數(shù)、噴流性指數(shù)等參數(shù)。
一、儀器結(jié)構(gòu)：
二、測(cè)定與計(jì)算項(xiàng)目及其定義：
1、測(cè)定項(xiàng)目與定義：
1）、 振實(shí)密度：振實(shí)密度是指粉體裝填在特定容器后，在一定條件下對(duì)容器進(jìn)行振動(dòng)，從而破壞粉體中的空隙，使粉體處于緊密填充狀態(tài)后的密度，一般情況下粉體的振實(shí)密度小于粉體中單顆顆粒的真密度。
2）、 松裝密度：松裝密度是指粉體在規(guī)定條件下自然充滿(mǎn)特定容器后的密度，測(cè)試松裝密度時(shí)，不可施加額外的振動(dòng)等外力。該指標(biāo)對(duì)存儲(chǔ)容器和包裝袋的設(shè)計(jì)很重要。
3）、 休止角：粉體堆積層的自由表面，在靜平衡狀態(tài)下，與水平面形成的zui大角度叫做休止角。它是通過(guò)特定方式使粉體自然下落到特定平臺(tái)上形成的。休止角對(duì)粉體的流動(dòng)性影響zui大，休止角越小，粉體的流動(dòng)性越好。休止角也稱(chēng)安息角、自然坡度角等。
4）、 崩潰角：給測(cè)量休止角的堆積粉體以一定的沖擊力，使其表面崩潰后，剩余粉體圓錐體的底角稱(chēng)為崩潰角。
5）、 平板角：將埋在粉體中的平板向上垂直提起，粉體在平板上的自由表面（斜面）和平板之間的夾角與受到震動(dòng)后的夾角的平均值稱(chēng)為平板角。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到?jīng)_擊后除掉不穩(wěn)定粉體的角度的平均值來(lái)表示的。平板角越小，粉體的流動(dòng)性越強(qiáng)。一般地，平板角大于休止角。
6）、 分散度：粉體在空氣中分散的難易程度稱(chēng)為分散度。測(cè)量方法是將10克試樣從一定高度落下后，測(cè)量接料盤(pán)外試樣占試樣總量的百分?jǐn)?shù)。分散度與試樣的分散性、漂浮性和飛濺性有關(guān)。如果分散度過(guò)50%，說(shuō)明該樣品具有很強(qiáng)的飛濺傾向。
2、計(jì)算項(xiàng)目與定義：
1）、 差角：休止角與崩潰角之差稱(chēng)為差角。差角越大，粉體的流動(dòng)性與噴流性越強(qiáng)。
2）、 壓縮度：同一個(gè)試樣的振實(shí)密度與松裝密度之差與振實(shí)密度之比為壓縮度。壓縮度也稱(chēng)為壓縮率。壓縮度越小，粉體的流動(dòng)性越好。
3）、 空隙率：空隙率是指粉體中的空隙占整個(gè)粉體體積的百分比?？障堵室蚍垠w的粒子形狀、排列結(jié)構(gòu)、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時(shí)，粉體空隙率為40%左右；顆粒為細(xì)或不規(guī)則形狀時(shí)，粉體空隙率為70-80%或更高。
三、TC-1000/1001型附屬配件：
1. 減振臺(tái) 1個(gè)；
2. 安息角、崩潰角試樣臺(tái) 1個(gè)；
3. 振實(shí)密度振動(dòng)組件 1套；
4. 振實(shí)密度用量筒（100ml、50ml、25ml） 4支；
5. 金屬粉末松裝密度漏斗 2個(gè)；
6. 通用松裝密度量杯（100ml） 1個(gè)；
7. 金屬粉末松裝密度量杯（25 ml） 1個(gè)；
8. 松裝密度量杯定位臺(tái) 1個(gè)；
9. 刮板尺 1個(gè)；
10. 溢料盤(pán) 1個(gè)；
11. 分散度接料盤(pán) 1個(gè)；
12. 毛刷 3個(gè)；
13. 升降臺(tái)手柄 1個(gè)；
14. 振動(dòng)篩（F75mm） 3只；
15. 試樣勺 1把；
16. 阻塞棒 1根。
四、用戶(hù)需自備的設(shè)備：
1. 電子天平 1臺(tái)
2. 干燥箱 1臺(tái)
3. 真空吸塵器 1臺(tái)
五、儀器的安裝：
1. 工作環(huán)境與安裝位置：
TC-1000/1001型放置與使用地點(diǎn)一般應(yīng)具備以下條件：
1） 溫度在5℃—40℃之間，相對(duì)濕度小于85%。
2） 環(huán)境整潔無(wú)煙塵。
3） 周?chē)鷽](méi)有機(jī)械振動(dòng)源或電磁干擾源。
4） 工作臺(tái)必須牢固、水平，高度適當(dāng)。
2. 拆箱：拆箱步驟及注意事項(xiàng)如下：
1） 拆箱時(shí)要注意不要損壞儀器及箱內(nèi)其它物品。主機(jī)部分取出后，小心地放到事先準(zhǔn)備好的工作臺(tái)上。
2） 小心地取出包裝填充物和附件等，除去儀器表面的雜物、灰塵。
3） 打開(kāi)儀器前蓋，查看內(nèi)部有無(wú)填充物等，查看儀器外觀及鍵、鈕、插座等，看它們是否正常、完好。
4） 將所有的附件、備品、資料等一一點(diǎn)清并收存好。拆箱完畢后，在處理包裝材料時(shí)不要將小部件在里面。
3. 安裝人員的要求：
本系統(tǒng)的安裝人員應(yīng)先閱讀本說(shuō)明書(shū)，然后再進(jìn)行安裝。如有疑問(wèn)請(qǐng)立即與廠(chǎng)方取得，請(qǐng)求廠(chǎng)方將提供。
4. 安裝：
1） 檢查振動(dòng)篩是否安裝好；檢查分散度卸料控制器、各個(gè)開(kāi)關(guān)、門(mén)等部位是否正常；對(duì)照裝箱單檢查附件是否齊全。
2） 安裝振實(shí)密度振動(dòng)組件：
a） 將配套的聚氨酯墊圈從量筒上部慢慢套入量筒；將鋁質(zhì)的量筒托架上層也從量筒上部慢慢套入；
b） 在量筒底部加入硅膠墊；
c） 將帶有導(dǎo)向桿的鋁質(zhì)量筒托架下層與托架上層慢慢旋緊，并固定牢固。如圖3
3） 定時(shí)器的設(shè)置：
按定時(shí)器?鍵，需調(diào)整的時(shí)間顯示數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)閃爍后，按▲鍵完成設(shè)置。zui大設(shè)置時(shí)間為99分59秒。 的定時(shí)器采用一管二的控制技巧，及一個(gè)定時(shí)器同時(shí)控制振動(dòng)篩、振實(shí)密度兩部分功能，但控制時(shí)間要相同。如圖4
六、操作規(guī)程：
1、通用振實(shí)密度的測(cè)定：
A、振動(dòng)組件的安裝：TC-1000/1001型配備了25ml、50 ml、100 ml三種不同規(guī)格的量筒（見(jiàn)附件）。為了提高測(cè)試的精度，請(qǐng)依據(jù)被測(cè)粉體的重量（M）和松裝密度（ρ）選擇合適的量筒。
量筒容積（cm3）粉體重量（克）松裝密度（g/cm3）
25m≤10.0ρ≤0.8
10.0≤m≤20.00.8≤ρ≤2.0
20.0≤m≤50.02.0≤ρ≤7.0
50.0≤m≤100.0ρ≥7.0
5010.0≤m≤20.0ρ≤0.8
20.0≤m≤50.00.8≤ρ≤2.0
50.0≤m≤100.02.0≤ρ≤7.0
100m≤100.0ρ≤1.0
m≥100.0ρ≥1.0
根據(jù)所選擇的量筒，完成量筒的安裝：參見(jiàn)第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“振實(shí)密度振動(dòng)組件”部分，待量筒組件安裝好后，將組件的導(dǎo)向桿放入導(dǎo)向軸承的孔中。
注意：不可用力過(guò)度，損壞量筒。
B、設(shè)定振幅：本儀器振動(dòng)組件的zui大振幅為10mm，儀器出廠(chǎng)時(shí)振幅已調(diào)整為3mm?？梢詫⒏郊械?mm、2mm或5mm減振墊適量加入到儀器上部的振實(shí)組件圓圈內(nèi)既可。
振幅 = 減振墊總高度 + 2mm
C、設(shè)定振動(dòng)次數(shù)：本儀器振實(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘，請(qǐng)?jiān)O(shè)定定時(shí)器的時(shí)間，可確定振動(dòng)次數(shù)（如設(shè)定顯示為12:00，及12分鐘，可完成3000次的振動(dòng)）。參見(jiàn)第四節(jié)“儀器的安裝”中的安裝“定時(shí)器的設(shè)置”部分，
D、測(cè)試：設(shè)置完成后，將已稱(chēng)取的試樣M連續(xù)試驗(yàn)3次。分別讀取量筒內(nèi)試樣的體積，，用下式計(jì)算振實(shí)密度ρa：
ρa = 3 × M /（V1 + V2 + V3）
2、 通用松裝密度（ρa）的測(cè)定方法：
將減振臺(tái)、接料盤(pán)、休止角試樣臺(tái)的下部、松裝密度量杯定位臺(tái)、100ml的不銹鋼量杯，如圖5。安裝好，打開(kāi)振動(dòng)篩開(kāi)關(guān)，在振動(dòng)篩上加料，如圖6使樣品通過(guò)篩網(wǎng)、內(nèi)置漏斗充滿(mǎn)量杯密度容器。當(dāng)粉體充滿(mǎn)密度容器后即可停止加料，關(guān)閉振動(dòng)篩，用刮板將多余的料刮出，并用毛刷將外面的粉掃除干凈，用天平稱(chēng)量粉體的質(zhì)量，如圖7。連續(xù)試驗(yàn)3次。設(shè)3次的平均質(zhì)量為M，用下式計(jì)算松裝密度ρa：
ρa = M / 100
3、 休止角（θr）、崩潰角（θf）、差角（θd）的測(cè)定：
1）、放置休止角器具：將減振臺(tái)器放到儀器中央的定位孔中、再放上接料盤(pán)和休止角試樣臺(tái)。如果發(fā)現(xiàn)休止角試樣臺(tái)不水平，請(qǐng)調(diào)整減振器上的三個(gè)螺絲的高度，使休止角試樣臺(tái)的上平面處于水平狀態(tài)。
2）、加料：關(guān)上將儀器前門(mén)，準(zhǔn)備好試樣，將定時(shí)器調(diào)到3分鐘左右，開(kāi)振動(dòng)篩蓋，打開(kāi)儀器的電源開(kāi)關(guān)和振動(dòng)篩開(kāi)關(guān)，用小勺在加料口徐徐加料，物料通過(guò)篩網(wǎng)、出料口灑落到試樣臺(tái)上，形成錐體。圖8。
3）、休止角的測(cè)定：當(dāng)試樣落滿(mǎn)試樣臺(tái)并呈對(duì)稱(chēng)的圓錐體后，停止加料，關(guān)閉振動(dòng)篩電源，將測(cè)角器置于試樣托盤(pán)左側(cè)并靠近料堆，與圓錐形料堆的斜面平齊，測(cè)定休止角。測(cè)量休止角時(shí)應(yīng)從三個(gè)不同位置測(cè)定休止角，然后取平均值，該平均值為這個(gè)樣品的休止角（θr）。
休止角θr=（θr1+θr2+θr3）/3
4）、崩潰角的測(cè)定：測(cè)完休止角后，用兩手指輕輕提起試樣臺(tái)中軸上的崩潰角振子，高度為距離頂部大約10mm左右，然后張開(kāi)手指使振子自由落下，使試樣臺(tái)上的堆積的試樣受到振動(dòng)，圓錐體的邊緣崩塌落下。如圖9。如此振動(dòng)三次，然后再用測(cè)角器測(cè)定三個(gè)不同位置的休止角，其平均值即為崩潰角（θf）。
崩潰角θf=（θf+θf+θf）/3
5）、差角的測(cè)定：差角即休止角與崩潰角之差：
差角（θd）=休止角（θr）—崩潰角（θf）
4、 平板角（θs）的測(cè)定：
1） 將升降臺(tái)上放好托盤(pán)，平板伸入托盤(pán)中，將待測(cè)樣品徐徐撒落在托盤(pán)中，直到埋沒(méi)平板為止。加料時(shí)也可以先將樣品加到1.18mm的篩子上，然后將樣品篩到試樣盤(pán)中。
2） 加完料以后，輕輕扭動(dòng)升降臺(tái)旋鈕使升降臺(tái)的高度緩緩降低，平板與試樣盤(pán)*分離，這時(shí)用測(cè)角器測(cè)定三處留在平板上粉體所形成的角度，取平均值θs1。
3） 用錘下落一次，沖擊平板，再用測(cè)角器測(cè)定三處留在平板上粉體所形成的角度，取平均值θs2，如圖10。
平板角θs=（θs1+θs2）/2
5、 分散度（Ds）的測(cè)定:
1） 將分散度卸料控制器拉到右端并卡住，關(guān)閉料斗，如圖11。
2） 用天平稱(chēng)取試樣10g，通過(guò)漏斗把試樣均勻加到儀器頂部的分散度入料料斗中。
3） 將接小料盤(pán)（Ф80mm）置于分散度測(cè)定筒正下方的分散度測(cè)定室內(nèi)的定位圈中,關(guān)上抽屜。然后瞬間開(kāi)啟卸料閥，使試樣通過(guò)分散度筒自由落下。
4）這樣試驗(yàn)二次，取出接料盤(pán)，稱(chēng)量殘留于接料盤(pán)的粉末，取其平均值，再用下式求分散度Ds。
分散度Ds=（10—M） /10×100%
其中： M落在接料盤(pán)中粉體的重量；
6、 壓縮度（Cp）的計(jì)算：
測(cè)定松裝密度ρa和振實(shí)密度ρp后，就可以計(jì)算壓縮度Cp了：
Cp=（ρp-ρa）/ρp×100%
壓縮度反映粉體的流動(dòng)特性。壓縮度越大，粉體的流動(dòng)性就越差。
7、 均齊度的測(cè)定：
用粒度測(cè)定儀測(cè)出D60和D10,用下式計(jì)算均齊度:
均齊度=D60/D10
8、 流動(dòng)性指數(shù)：
流動(dòng)性指數(shù)的計(jì)算方法是英國(guó)人Carr在60年代確定的。他對(duì)大量粉體進(jìn)行測(cè)量后，用類(lèi)似模糊數(shù)學(xué)中綜合平分的方法對(duì)定性的概念進(jìn)行模糊量化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，流動(dòng)性指數(shù)是休止角、壓縮度、平板角、均齊度、凝集度等項(xiàng)指數(shù)的加權(quán)和。
用表1分別查得休止角、平板角、壓縮度、聚集度、均齊度的指數(shù)，這五個(gè)指數(shù)的總和稱(chēng)為流動(dòng)性指數(shù)（flowability）。注：流動(dòng)指數(shù)與壓縮度有關(guān)。
金屬粉末松裝密度（漏斗法）：
將減振臺(tái)、接料盤(pán)、休止角試樣臺(tái)的下部、休止角試樣臺(tái)中間立桿、松裝密度量杯定位臺(tái)、25ml的不銹鋼量杯，如圖12。安裝好，打開(kāi)振動(dòng)篩開(kāi)關(guān)，在振動(dòng)篩上加料，如圖6。使樣品通過(guò)篩網(wǎng)、內(nèi)置漏斗充滿(mǎn)量杯密度容器。當(dāng)粉體充滿(mǎn)密度容器后即可停止加料，關(guān)閉振動(dòng)篩，用刮板將多余的料刮出，并用毛刷將外面的粉掃除干凈，用天平稱(chēng)量粉體的質(zhì)量，如圖7。連續(xù)試驗(yàn)3次。設(shè)3次的平均質(zhì)量為M，用下式計(jì)算松裝密度ρa：
ρa = M / 25
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