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    實驗室設備定制——霧滴和顆粒粒度的測量

    2021-11-25 16:11:01

       顆粒粒度數據對于控制干粉產品質量是必要的。然而,顆粒粒度并不總是代表霧化的霧滴粒度。因此已經開發出許多測量霧滴及顆粒粒度的方法。

      ①.霧滴大小及其分布的測量

      測定霧滴大小及其分布的方法有很多種。按其測量原理可以分為三類。

      a.機械法:如將霧滴冷凍(或冷卻)成固體顆粒進行測量,實驗室設備定制以及利用不同尺寸霧滴的運動慣性和速度差異特性來區分霧滴尺寸范圍;

      b.電氣法:如充電線法和熱線法;

      c.光學法:如利用霧滴的一些物理特性(光強、相差、熒光和極化等),進行測量和高速攝影、激光全息、激光圖像化和掃描技術等。

      目前,應用最廣泛的還是下面兩種簡便的機械法。

      a.由于霧滴碰撞而在試樣表面上留下的印痕、圈痕或斑點,霧滴即被收集在試樣表面。標準的試樣表面可以是氧化鎂,當霧滴與氧化鎂碰撞時就會形成一個圈痕,測得圈痕尺寸經過修正后,即得到霧滴的真實尺寸。國外目前比較普遍的是將霧滴沉積在水敏紙(或油敏紙)上形成印痕,然后進行測量和修正和得到霧滴的真實尺寸;

      b.對于水劑霧滴,傳統的采樣方法是油盤法,將霧滴收集在一塊油質的基塊上,再用特殊的機油(或食用油)涂蓋。這樣霧滴到達油盤后可保持原來的球形,不需要要修正系數。同時,霧滴被油包圍,其蒸發速率顯著降低;而且,一般霧滴不會發生進一步分裂現象,從而能夠直接獲得真實的霧滴尺寸信息。

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      上述兩種機械方法,基本上是以手工操作為主,需經過采樣墊制作、霧滴采集、顯微鏡測定、計數、計算和修正等多個步驟,操作十分繁瑣,勞動強度大,精度也比較低。隨著光學技術的不斷發展,將激光技術引入霧滴測量,借助于計算機的處理,使測量過程變得簡單易行,而且準確。按其工作原理,激光法可分為兩類。第一類為激光全息法,利用激光的相干法,通過激光底片記錄被測霧滴的空間全息圖像,實現霧滴直徑大小和三維坐標參數與濃度的精密測量,不需采樣,并且在一定霧滴速度范圍內進行動態測量。第二類為激光衍射法,利用單色平行光的衍射現象,通過一定的傅立葉光學變換,對不同霧滴直徑的衍射光環能量信息進行轉換,非接觸地測得空間粒普和百分濃度,并通過計算機及時獲得有關數據。實驗室設備定制在激光測量系統中,采用小功率氦氖氣體激光源發射一束激光,當霧滴進入激光束時,就產生衍射現象。衍射角的大小與微粒的大小成反比關系,即霧滴的直徑達,衍射角就小,霧滴的直徑小,則衍射角就大。

      ②.顆粒粒度的測量

      測定顆粒粒度分布的試驗方法有:篩分法、顯微鏡法、空氣分級法、沉積法、庫爾特計數器法和激光全息照相法、光散射法等。

      a.篩分法:篩分法是早期最經典的方法,將被測樣品經過不同大小孔徑的篩網過篩。然后,再稱量獲取粒子大小及分布。這種方法簡單,但準確性差,且較為耗時,尤其是對超細顆粒更是如此;

      b.顯微鏡法:顯微鏡法是一種最為直接的的測量。光學顯微鏡法是通過人眼直接觀察,認為因素引起的誤差較大。電子顯微鏡法是通過電子掃描,獲取圖像,結合圖像分析技術進行測量。它減少了認為的觀測誤差,但制樣要求高、操作復雜且設備昂貴;

      c.沉降法:沉降法是二十實際七八十年代采用最多的粒度分析技術。用沉降法測定顆粒時,細粉的沉降速度很慢,測定需要很長的時間。同時,由于環境溫度的影響,超細顆粒的布朗運動以及再凝聚等原因,得不到高的測量精度;

      d.庫爾特法:庫爾特法是粒度分析的又一經典方法。它不受顆粒材質、結構形貌、折射率以及光學特性的影響,幾乎適用于所有類型的顆粒測量;

      e.光散射法:激光測量法以其快速、準確、便捷、對樣品的非接觸等獨特優點備受重視,實驗室設備定制得以迅速推廣應用。它可以分為兩類:時域平均光散射法和動態光散射法(光子相關光譜技術PCS)。


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