顆粒度測(cè)試的方法很多,具統(tǒng)計(jì)有上百種。目前常用的有沉降法、激光法、篩分法、圖像法和電阻法五種,另外還有幾種在特定行業(yè)和領(lǐng)域中常用的測(cè)試方法。
1、沉降法:沉降法是根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測(cè)量粒度分布的一種方法。它的基本過程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液,懸浮液中的顆粒在 重力或離心力作用下將發(fā)生沉降。不同粒徑顆粒的沉降速度是不同的,大顆粒的沉降速度較快,小顆粒的沉降速度較慢。
那么顆粒的沉降速度與粒徑有怎樣的數(shù)量關(guān) 系,通過什么方式反映顆粒的沉降速度呢?
① Stokes定律:在重力場(chǎng)中,懸浮在液體中的顆粒受重力、浮力和粘滯阻力的作用將發(fā)生運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)方程為: 這就是Stokes定律。 從Stokes 定律中我們看到,沉降速度與顆粒直徑的平方成正比。比如兩個(gè)粒徑比為1:10的顆粒,其沉降速度之比為1:100,就是說細(xì)顆粒的沉降速度要慢很多。為了 加快細(xì)顆粒的沉降速度,縮短測(cè)量時(shí)間,現(xiàn)代沉降儀大都引入離心沉降方式。
在離心沉降狀態(tài)下,顆粒的沉降事度與粒度的關(guān)系如下:
這就是Stokes定律在離心狀態(tài)下的表達(dá)式。由于離心轉(zhuǎn)速都在數(shù)百轉(zhuǎn)以上,離心加速度ω2r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力加速度g,Vc>>V,所以在粒徑相同的條件下,離心沉降的測(cè)試時(shí)間將大大縮短。
② 比爾定律:如前所述,沉降法是根據(jù)顆粒的沉降速度來測(cè)試粒度分布的。但直接測(cè)量顆粒的沉降速度是很困難的。所以在實(shí)際應(yīng)用過程中是通過測(cè)量不同時(shí)刻透過懸浮液光強(qiáng)的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度的。那么光強(qiáng)的變化率與粒徑之間的關(guān)系又是怎樣的呢?比爾是律告訴我們:設(shè)在T1、T2、T3、……Ti時(shí)刻測(cè)得一系列的光強(qiáng)值I1<I2<I3……<Ii,這些光強(qiáng)值對(duì)應(yīng)的顆粒粒徑為D1>D2>D3>……>Di,將這些光強(qiáng)值和粒徑值代入式
(5),再通過計(jì)算機(jī)處理就可以得到粒度分布了。
2、激光法: 激光法是根據(jù)激光照射到顆粒后,顆粒能使激光產(chǎn)生衍射或散射的現(xiàn)象來測(cè)試粒度分布的。由激光器的發(fā)生的激光,經(jīng)擴(kuò)束后成為一束直徑為10mm左右的平行光。在沒有顆粒的情況下該平行光通過富氏透鏡后匯聚到后焦平面上。
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