粉體空隙是指粉體中顆粒與顆粒之間的空隙以及顆粒內(nèi)的空隙。空隙率是指一定量粉體的總空隙占粉體堆積體積的比例。空隙率反映粉體的堆積性能，直接影響粉體的包裝、貯存、輸送、應(yīng)用等方面。本文通過(guò)測(cè)量粒度、真密度、振實(shí)密度和松裝密度，計(jì)算出不同粉體的空隙率，在展示空隙率測(cè)試方法的同時(shí)，也提供了一種探索粒度與空隙率之間關(guān)系的方法。

空隙率的測(cè)試方法

粉體的空隙率是空隙體積V_空與堆積體積V的比值，其是反應(yīng)粉體宏觀特性的重要參數(shù)。當(dāng)粉體處于自然堆積狀態(tài)下，堆積體積就是粉體的自然堆積體積，即松裝體積V_松；當(dāng)粉體處于振實(shí)的狀態(tài)下，堆積體積就是粉體的振實(shí)后的體積，即振實(shí)體積V_振。通常情況下，在松裝和振實(shí)狀態(tài)下，粉體顆粒與顆粒之間的空隙率差異較大；振實(shí)狀態(tài)顆粒之間的密實(shí)度增加，空隙較小。我們需要區(qū)別對(duì)待不同堆積狀態(tài)下粉體的空隙率。

目前，粉末的空隙體積是無(wú)法直接測(cè)量的。我們可通過(guò)測(cè)量粉體的松裝密度、振實(shí)密度和真密度來(lái)表征粉體的空隙率。根據(jù)以下公式分別計(jì)算出粉體的松裝堆積空隙率ε_松和振實(shí)堆積空隙率ε_振。

其中，V_T為顆粒的總體積，ρ_真為粉體的真密度。

粒度對(duì)粉體空隙率的影響

那么，粒度及其分布與空隙率之間有什么關(guān)系呢？

我們用了5種不同粒度的粉體，使用百特激光粒度儀Bettersize2600分別測(cè)出樣品的粒度及其分布，如表1所示。我們使用百特BetterPyc 380真密度儀、BT-312振實(shí)密度儀和BT-101松裝密度儀，分別測(cè)試五個(gè)樣品的真密度、振實(shí)密度和松裝密度，結(jié)果如表1所示。從表1中可知，五個(gè)樣品的真密度幾乎沒(méi)有變化，振實(shí)密度和松裝密度隨著粒度的增大而增大。圖1為五種樣品空隙率和特征粒徑D50的關(guān)系圖，其說(shuō)明空隙率隨著粒徑的增大而減小。

表1. 多種玻璃珠樣品的粒徑和空隙率

圖 1. 樣品空隙率和D50的關(guān)系圖

結(jié)論

在本實(shí)驗(yàn)中，玻璃珠粉體的粒度越細(xì)，空隙率越大；粒度越大，空隙率越小。由于空隙率還與顆粒形貌、水分、振動(dòng)以及顆粒上的孔隙等眾多因素有關(guān)，因此粒度和空隙率之間沒(méi)有定量的比例關(guān)系。要準(zhǔn)確地得到一種粉體的空隙率，方法就是直接測(cè)量。丹東百特為廣大用戶(hù)提供了完整的粉體空隙率測(cè)試方案。

本文作者：百特國(guó)際應(yīng)用工程師 劉朋飛