Specifický povrch propustnosti vzduchu - Air permeability specific surface
The specifický povrch propustnosti vzduchu práškového materiálu je jednoparametrické měření jemnosti prášku. The specifický povrch je odvozen od odporu vůči proudění vzduchu (nebo nějakého jiného plynu) porézním ložem prášku. The SI jednotky jsou m2·kg−1 („hmotný specifický povrch“) nebo m2· M−3 ("objemově specifický povrch").
Význam
Velikost částic nebo jemnost práškových materiálů je velmi často kritická pro jejich výkon.
Měření propustnosti vzduchu lze provádět velmi rychle a nevyžaduje vystavení prášku vakuum nebo na plyny nebo páry, jak je to nutné pro Metoda BET pro stanovení specifický povrch. Díky tomu je jak velmi nákladově efektivní, tak také umožňuje použití pro materiály, které mohou být ve vakuu nestabilní.
Když prášek chemicky reaguje s kapalinou nebo plynem na povrchu jeho částic, specifický povrch přímo souvisí s jeho rychlostí reakce. Měření je proto důležité při výrobě mnoha zpracovaných materiálů.
Zejména propustnost vzduchu se v EU téměř všeobecně používá cement průmysl jako měřítko jemnosti produktu, které přímo souvisí s takovými vlastnostmi, jako je rychlost tuhnutí a rychlost vývoje pevnosti.
Mezi další pole, kde byla pro určení specifické povrchové plochy použita propustnost vzduchu, patří:
- Barvy a pigmenty
- Léčiva
- Hutní prášky, včetně filtrů ze slinutého kovu.
V některých oborech, zejména v práškové metalurgii, souvisí Fisherovo číslo je parametr zájmu. Toto je ekvivalentní střední průměr částic, za předpokladu, že částice jsou sférické a mají jednotnou velikost. Historicky bylo Fisherovo číslo získáno měřením pomocí Sizer Fisher, komerční přístroj obsahující vzduchové čerpadlo a regulátor tlaku pro ustavení konstantního průtoku vzduchu, který se měří pomocí průtokoměru. Řada výrobců vyrábí ekvivalentní nástroje a Fisherovo číslo lze vypočítat z hodnot specifických povrchových ploch prostupných pro vzduch.
Metody
Měření spočívá v naplnění prášku do válcového "lože" se známou pórovitostí (tj. Objem vzduchového prostoru mezi částicemi děleno celkovým objemem lože). Po celé délce válcového lože je nastaven pokles tlaku. Výsledný průtok vzduchu ložem poskytuje specifický povrch Kozeny – Carman rovnice:[1]
kde:
- S je specifický povrch, m2·kg−1
- d je průměr válce, m
- ρ je hustota částic vzorku, kg · m−3
- ε je objemová pórovitost lože (bezrozměrná)
- δP je tlakový spád přes vrstvu, Pa
- l je délka válce, m
- η je dynamická viskozita vzduchu, Pa · s
- Q je průtok, m3· S−1
Je vidět, že specifický povrch je úměrný druhé odmocnině poměru tlaku k průtoku. Byly navrženy různé standardní metody:
- Udržujte konstantní průtok a změřte tlakový spád
- Udržujte stálý pokles tlaku a změřte průtok
- Nechejte obě variace, aby se poměr odvodil z charakteristik přístroje.
Metoda Lea a sestra
Druhý z nich vyvinuli Lea a sestra.[2] Postel má průměr 25 mm a tloušťku 10 mm. Požadovaná pórovitost (která se může měnit v rozmezí 0,4 až 0,6) se získá použitím vypočtené hmotnosti vzorku, lisovaného přesně na tyto rozměry. Požadovaná hmotnost je dána:
Průtokoměr sestávající z dlouhé kapiláry je zapojen do série s práškovým ložem. Pokles tlaku na průtokoměru (měřeno a manometr ) je úměrný průtoku a konstantu úměrnosti lze měřit přímou kalibrací. Pokles tlaku přes lože se měří podobným manometrem. Požadovaný poměr tlaku / průtoku lze tedy získat z poměru dvou odečtů manometru a po vložení do Carmanovy rovnice získá „absolutní“ hodnotu povrchové plochy propustnosti pro vzduch. Přístroj se udržuje na konstantní teplotě a používá se suchý vzduch, takže viskozitu vzduchu lze zjistit z tabulek.
Rigdenova metoda
To bylo vyvinuto[3] v touze po jednodušší metodě. Lůžko je připojeno k u-trubici o širokém průměru obsahující kapalinu, jako je petrolej. Při natlakování prostoru mezi trubicí U a vrstvou je kapalina vytlačována dolů. Hladina kapaliny pak působí jako měřítko tlaku i objemového průtoku. Hladina kapaliny stoupá s únikem vzduchu přes postel. Čas potřebný pro průchod hladiny kapaliny mezi dvěma přednastavenými značkami na trubici se měří stopkami. Střední tlak a střední průtok lze odvodit z rozměrů trubky a hustoty kapaliny.
Použit pozdější vývoj rtuť v trubici u: kvůli větší hustotě rtuti by zařízení mohlo být kompaktnější a elektrické kontakty v trubici dotýkající se vodivé rtuti by mohly automaticky spustit a zastavit časovač.
Blaineova metoda
To bylo vyvinuto[4] nezávisle R L Blaine z amerického Národního úřadu pro standardy a pomocí malého skleněného petrolejového manometru aplikuje sání na práškové lože. Od výše uvedených metod se liší tím, že z důvodu nejistoty rozměrů trubice manometru nelze z Carmanovy rovnice vypočítat absolutní výsledky. Místo toho musí být přístroj kalibrován pomocí známého standardního materiálu. Originální standardy dodané NBS byly certifikovány metodou Lea a Nurse. Přes tento nedostatek je nyní metoda Blaine zdaleka nejčastěji používána cement materiály, zejména kvůli snadné údržbě přístroje a jednoduchosti postupu.[5]