粉体流动性参数计算
粉体流动性测试方法
粉体的流动性2012-01-16 12:01:04粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达。
然而粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影响较大，是保证产品质量的重要环节。
粉体的流动形式很多，如重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动等，相对应的流动性的评价方法也有所不同，当定量地测量粉体的流动性时最好采用与处理过程相对应的方法，表12-7列出了流动形式与相应流动性的评价方法。
流动形式与其相对应的流动性评价方法种类现象或操作流动性的评价方法重力流动瓶或加料斗中的流出旋转容器型混合器，充填流出速度，壁面摩擦角休止角，流出界限孔径振动流动振动加料，振动筛充填，流出休止角，流出速度，压缩度，表观密度压缩流动压缩成形（压片）压缩度，壁面摩擦角内部摩擦角流态化流动流化层干燥，流化层造粒颗粒或片剂的空气输送休止角，最小流化速度（一）流动性的评价与测定方法1．休止角休止角（angle of repose）是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。
常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等，如图12-10所示。
休止角不仅可以直接测定，而且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得。
即tanθ=高度/半径。
休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法。
休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤40°时可以满足生产流动性的需要。
粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大。
值得注意的是，测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所以不能把它看作粉体的一个物理常数。
分形维数在粉体流动性中的应用
粉体是一类特殊固体,它具有一些特殊的物理性质,如一般具有较大的比表面积,一定的孔隙率、凝聚性和流动性等。
测定粉体流动性的方法主要有Carr 指数法、Jenike 法等。
1粉体流动性理论1.1Jenike 理论Jenike 测试粉体物料的仪器主要有流动性能测定仪。
主要用有效内摩擦角δ、内摩擦角Φ、壁摩擦角Φw 、容重γ和无侧界屈服强度F 等5个性能指标来表示流动性能[1-3]。
Jenike 定义流动函数FF 为预压缩应力δ0与粉体的开放屈服强度f c 之比,即FF=δ0/f c 。
1.2Carr 理论参照Carr 指数[4]表,通过测定样品每一项流动性指数,把结果累加得到流动性状和喷流性状综合评价。
流动性参数主要有休止角、压缩率、平板角、凝集度等。
流动性指数公式:F=C+θ+C+θ休止角、压缩度、平板角越小,粉体的流动性越强。
平板角大于休止角。
以一定的粒度分布判定粉体颗粒凝集度指标,间接反映了粉体压缩性对流动性的影响。
凝集度系数愈小,粉粒愈均匀,粉体流动性愈好。
2粉体颗粒分形理论Mandelbrot [4]在对皱折曲线进行广泛研究后,引入分数维的概念[5],此后便在各学科领域中得到广泛应用。
近年来分形理论逐渐应用到粉体领域,用于表征颗粒的各种物理及化学性质。
分形理论的主要特征是自相似性与标度不变性。
根据粉体颗粒的形状,可以看出其自身是分形的。
计算机图形学的发展,为测定粉体颗粒的分形维数提供了现实的可操作性。
求图形的分维方法很多,有变步长法、覆盖法、分布函数法、谱分析法、盒维数法、方差法和轮廓均方根法等。
数字光学显微系统具有同时测量颗粒粒径和颗粒几何特征的能力,可以建立颗粒的SEM 图形分维模型。
几何特征主要包括颗粒投影面积、最投影直径、轮廓周长、比表面积等。
豪斯道夫(Hausdorff )维数[6]认为对于任何一个有确定维数的几何体,若用与它相同维数的“尺”去测量,则可得到一确定的数值N ;若用低于它的维数的“尺”去量它,结果为无穷大;若用高于它的维数的“尺”去量它,结果为零。
2粉体工程-粉体流变学
2 空隙率ε：空隙体积占粉体填充体积的比率。
第三章 粉体的润湿性
润湿性 (wetting) 是指固体界面由固-气界面 变为固-液界面现象。
固体的润湿性用接触角θ表示。 液滴在固体
表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式： γsg=
γsl+ γlgcosθ 式中， γsg、 γsl、 γlg分别固-气、固-液、气-
定义流动因数ff= σ1/ 用来描述流动通道或 料斗的流动性。流动函数FF和流动因数ff差异：前 者数值越大，粉体流动性越好；而后者数值越大， 粉体流动性则越差。
流动函数FF 和流动因数ff 的关系
问题： 对料仓中颗粒进行流动分析的用途是什么?
七、整体流料仓的设计
设计要求：料斗必须足够陡峭，使粉体物料能沿 斗壁流动，而且开口也要足够大以防止形成料拱。
粉体工程与设备
烟台大学环境与材料工程学院
学习重点
1、休止角及内摩擦系数 2、 Janssen（詹森）公式 3、流动与不流动的判据
对数正态分布应用示例
(1)可计算出平均粒径
(2)可计算出每千克样品中含有的颗粒个数n
(3)可计算出比表面积Sw
当颗粒为球形时 =6
(4)个数与质量两种基准分布的变换关系
粒度：在临界粒子径以上，随粒子径增加，粉体流 动性增加。
临界粒子径：当粒子径小于100微米，粒子容易发 生聚集，内聚力超过粒子重力，妨碍了粒子的重力 行为，这时的粒子径称为临界粒子径。
粒子形状和表面粗糙性：不规则、粗糙，流动 性差。
吸湿性：吸湿性大，休止角大，流动性差。但当吸 湿量超过一定值后，水分起到润滑作用，流动性增 加。
再慢慢地使其倾斜，当粉体滑动时，板面和水平 面所形成的夹角。
精选粉体流动与输送设备概论
特点：
4、流送式
1）空气输送斜槽将空气不断通过多孔透气层充入粉状物料中，使物料变成类似流体性质，因而能由机槽的高端流向低端。2）物料集团输送也称为栓流气力输送，是通过气体压力将管道内的物料分割成许多间断的料栓，并被气力推动沿管道输送。
空气输送斜槽
栓流气力输送
1、输送管道结构简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。2、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损、飞扬量很少，环境卫生较好。3、设备操作控制容易实现自动化。4、输送量和输送距离较大，可沿任意方向输送。可把输送和有些工艺过程(干燥、冷却、混合、分选等)联合进行。
输送皮带
传动辊筒
园柱齿轮减速机
圆锥齿轮减速机
电动机
传动辊筒
油冷式电动辊筒
（3）传动滚筒的型式
为了有效的传递动力可通过下列途径增大胶带与滚筒表面的摩擦系数。光面 胶面增大胶带与滚筒间的接触面积，即增大包角。增大胶带对滚筒的压力—加压辊。
4 改向辊筒
作用：改变输送带的运行方向180o改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒 ；90o改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向轮；小于45o改向滚筒一般用作增面轮。
二、空气通过颗粒层的几种状态
是利用空气的动压和静压，使物料颗粒悬浮于气流中或成集团沿管道输送。前者称为物料悬浮输送，后者称为物料集团输送。
三、工作原理
四、类型
1、压送式气力输送装置
1）输送距离较远；可同时把物料输送到几处。2）供料器较复杂；只能同时由一处供料。3）风机磨损小。
特点：
2、吸送式气力输送装置
1）供料装置简单，能同时从几处吸取物料，而且不受吸料场地空间大小和位置限制。2）因管道内的真空度有限，故输送距离有限。3）装置的密封性要求很高；4）当通过风机的气体没有很好除尘时，将加速风机磨损。
粉体流动性测试方法
粉体的流淌性2012-01-16 12:01:04粉体的流淌性与粒子的外形.大小.概况状况.密度.闲暇率等有关粉体的流淌性（flowability）与粒子的外形.大小.概况状况.密度.闲暇率等有关,加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的庞杂关系,粉体的流淌性无法用单一的物性值来表达.然而粉体的流淌性对颗粒剂.胶囊剂.片剂等制剂的重量差别影响较大,是包管产品德量的主要环节.粉体的流淌情势许多,如重力流淌.振动流淌.紧缩流淌.流态化流淌等,相对应的流淌性的评价办法也有所不合,当定量地测量粉体的流淌性时最好采取与处理进程相对应的办法,表12-7列出了流淌情势与响应流淌性的评价办法.流淌情势与其相对应的流淌性评价办法种类现象或操纵流淌性的评价办法重力流淌瓶或加料斗中的流出扭转容器型混杂器,充填流出速度,壁面摩擦角休止角,流出界线孔径振动流淌振动加料,振动筛充填,流出休止角,流出速度,紧缩度,表不雅密度紧缩流淌紧缩成形（压片）紧缩度,壁面摩擦角内部摩擦角流态化流淌流化层湿润,流化层造粒颗粒或片剂的空气输送休止角,最小流化速度（一）流淌性的评价与测定办法1．休止角休止角（angle of repose）是粉体聚积层的自由斜面与程度面形成的最大角.经常运用的测定办法有注入法,排出法,竖直角法等,如图12-10所示.休止角不但可以直接测定,并且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后盘算而得.即tanθ=高度/半径.休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到均衡而处于静止状况下测得,是磨练粉体流淌性的利害的最轻便的办法.休止角越小,摩擦力越小,流淌性越好,一般以为θ≤40°时可以知足临盆流淌性的须要.粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的粒子间互相感化力较大而流淌性差,响应地所测休止角较大.值得留意的是,测量办法不合所得数据有所不合,重现性差,所以不克不及把它看作粉体的一个物理常数.2．流出速度流出速度（flow velocity）是将物料参加于漏斗中测定全体物料流出所需的时光来描写,测定装配如图12-11所示.假如粉体的流淌性很差而不克不及流出时参加100μm的玻璃球助流,测定自由流淌所需玻璃球的量（w%）,以暗示流淌性.参加量越多流淌性越差.3．紧缩度紧缩度（compressibility）将必定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积;采取轻敲法（tapping method）使粉体处于最紧状况,测量最终的体积;盘算最松密度ρ0与最慎密度ρf;依据公式12-31盘算紧缩度c.（12-31）紧缩度是粉体流淌性的主要指标,其大小反应粉体的凝集性.松软状况.紧缩度20%以下时流淌性较好,紧缩度增大时流淌性降低,当C值达到40%~50%时粉体很难从容器中主动流出.4．内部摩擦系数μ内部摩擦系数(coefficient of internal friction)测定装配如图12-12所示,对静止的粉体层施加垂直应力σ(normal stress),在程度偏向施加剪切应力τ(shear stress),当τ值较小时粉体层处于静止状况,τ值逐渐增大到某一值时粉体层开端滑动,这种方才使粉体层开端滑动的状况叫限界应力状况.在限界应力状况下垂直应力σ与剪切应力τ之间的关系.粉体层的τ与σ之间的关系为经由原点的直线（如a）时,叫自由流淌粉（free flowing powder）.μ暗示内部摩擦系数,叫内部摩擦角.假如直线不经由原点（如b线）时,该粉体为粘附性粉体(cohesive powder).C—粘附力(cohesive force).粉体层的τ与σ之间的关系为直线时,叫Coulomb粉体,依据μ.以及C的大小评价流淌性,这些数字越小流淌性越好.假如粉体层的粘附性较强时,τ与σ之间为非直线（如C线）关系,此时粉体的剪切特征可用Warren-Spring式.σT—抗张强度;n—剪切指数,n值接近于1时,曲线近于直线.（二）流淌性的影响身分与改良办法粒子间的粘出力.摩擦力.范德华力.静电力等感化阻碍粒子的自由流淌,影响粉体的流淌性.粉体流淌性与组成粉体的粒子大小.形态.概况构造.粉体的孔隙率.密度等性质有关.经由过程转变这些物理性质可改良粉体的流淌性.粒径对粉体流淌性有很大影响,当粒径减小时,概况能增大,粉体的附着性和集合性增大.一般而言,当粒径大于200 mm时,休止角小,流淌性好,跟着粒径减小（200~100 mm之间时）休止角增大而流淌性减小,当粒径小于100 mm时,粒子产生集合,附出力大于重力而导致休止角大幅度增大,流淌性差.所以恰当增大粒径可改良粉体的流淌性,如在流淌性不好的粉体中参加较粗的粉粒也可以战胜聚合力,流淌性增大.粉体性质不合,流淌性各别,粒子内聚力大于自身重力所需的粒径称为临界粒径,掌握粒径大小在临界粒子径以上,可包管粉体的自由流淌.粉粒平日吸附有<12％的水分,水分的消失使粉粒概况张力及毛细管力增大,使粒子间的互相感化加强而产生粘性,但流淌性减小,休止角增大.掌握粉粒的湿度在某必定值（平日为5％阁下）是包管粉体流淌性的主要办法之一.当水分含量进一步增长时,固体粉粒概况吸附力减小,粉体休止角急剧降低,但此时的粉体已不克不及再运用,在粉体中参加适量的润滑剂,如滑石粉.氧化镁.硬脂酸镁等,可进步粉体的流淌性.平日,参加比粉粒还要细的物资会使粉体流淌性变差,润滑剂固然是细粉末,但润滑剂能降低固体粉粒概况的吸附力,改良其流淌性.此外,润滑剂的参加量也很主要,当粉粒的概况刚好使润滑剂笼罩,则粉体的润滑性加强,假如参加过量的润滑剂不单不克不及起润滑感化,反而形成阻力,流淌性变差.各类润滑剂的经常运用量为：氧化镁1％.滑石粉1％~2％.硬脂酸镁0.3％~1％.氢氧化铝1％~3％.微粉硅胶1％~3％阁下.4. 粒子形态及概况光滑度球形粒子的滑腻概况,削减接触点数,削减摩擦力.。
粉体颗粒状态与流动性的关系资料讲解
青岛大学
目录
摘要 ....................................................................................................................................I.... abstract.................................................................................................................................. II 0 引言 ................................................................................................................................... 1
0.1 研究背景 ............................................................................................................... 1 0.2 粉体流动性的表征方法 ....................................................................................... 1 0.3 粉体流动性的影响因素 ....................................................................................... 2 1.实验样品与实验方法 ........................................................................................................ 4 1.1.......................................................................................... 4 1.2 实验方案 .................................................................................................................. 4 1.3 试验仪器 ............................................................................................................... 4
粉体的密度及流动性
4、滑动角 angle of lide 滑动角代表散体与倾料固体表面的摩擦特性。此角在研究捕
集于旋风分离器或料斗中的颗粒沿器壁下降摩擦时将用到，但是 散体几乎不会一次全部降落，滑动角值的范围相当宽，因此需求 出滑落的散体量与滑动角之间的关系。
滑动角的测量是将载有散体的平板逐渐倾斜，当散体开始滑 动时，平板与水平面间的夹角即滑动角。
比重瓶法是一种应用液相置换的方法测定颗粒的真密度或表观
密度的方法，测定的设备包括比重瓶，精密天平，真空系统和恒
温系统。测定时，称出空比重瓶的质量m，再加入约1／3瓶容量的 试样并称其质量 (试样+瓶) m1 ，然后注入部分湿润介质，轻微振 荡，待试样充分湿润后，继续注入介质直到将瓶注满。接着进行
真空脱气，脱气时间约30分钟，脱气时的真空度约2kPa，脱气后 注入介质至刻线处，盖严瓶盖，擦干、称量，其质量为m2 ，比重 瓶的体积V(cm3)按式（3-1）计算。
存储粮食的各 种料仓结构
搅拌机中沙石混合
2、内摩擦角 angle of internal friction 表示散体内部颗粒层间的摩擦特性。如考虑散体内部的某一
点，则四周散体对该点将产生产力作用。现假定取通过该点的任 一平面，求出作用于该面上的垂直应力σ与切线应力τ之间的关系， 则在极限平衡状态下，多数散体存在如下关系：
MT1001多功能粉体物性分析仪
粉体的流动特性
散体即使处于静止状态，也是一种两相并存的体系。如果将散体从一容器 注入另一容器中，不仅会出现固体颗粒的交换，同时也会伴随有颗粒间隙中流 体的交换。此外，散体中颗粒之间以及颗粒同边界表面的摩擦将会产生一些特 殊的现象，这些对设计散体加工设备，将是十分重要的。
V m3 m （1）
粉体流动性测定指导原则公示稿
附件：粉体流动性测定指导原则公示稿粉体流动性测定指导原则粉体流动性与制剂生产过程及制剂产品质量密切相关，因此在制药工业中应用广泛。
目前，粉体流动性的表征方法有很多，而且影响因素较多，这对准确表征粉体流动性带来一定困难。
本指导原则旨在描述药学领域中最常用的粉体流动性表征方法。
虽然没有一种单一而简单的测定方法能够充分表征药用粉体的流动性，但本指导原则提供了在药品研发和生产过程中可参考的标准化测定方法。
常用于测定粉体流动性的基本方法有四种：（1）休止角，（2）压缩度和豪斯纳（Hausner）比，（3）流出速度，（4）剪切池法。
每种方法都有多个变量。
考虑到不同测定方法的相关变量，尽量使测定方法标准化是非常必要的。
因此，本指导原则重点讨论了最常用的测定方法，阐明了重要的试验注意事项，并提出了方法的标准化建议。
一般而言，任何测定粉体流动性的方法都应具有实用性、有用性、可重现性、灵敏性，并能获得有意义的结果。
需要说明的是，没有任何一种简单的粉体流动性测定方法能够充分而全面地表征制药工业中所涉及的所有粉体的流动性。
建议根据科学研究的需要，使用多种标准化的测定方法从不同的方面来表征粉体的流动特性。
休止角休止角已被广泛用于多个分支学科以表征固体的流动特性，是一种与颗粒间摩擦力或颗粒间相对运动阻力相关的特性参数，其测定结果很大程度取决于所使用的测定方法。
在锥体的形成过程中由于粉体的离析、聚结或粉体中空气的混入而增加试验的难度。
尽管存在很多困难，但这种方法仍然在制药工业中广泛应用，许多研究实例都证明了休止角在预测生产过程中可能出现的流动性问题具有一定的实用价值。
休止角是物料以圆锥体呈现时所形成的稳定的三维角（相对于水平基座），圆锥体可通过以下几种方法中的任何一种形成。
基本方法休止角的测定方法有多种。
测定静态休止角最常用的方法可以基于以下两个重要的试验变量来分类:（1）粉体通过“漏斗”的高度相对于底盘而言是固定的，或者其高度可以随着锥体的形成而变化。