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粉體流動測試儀PFT

發布時間：2020-05-15 14:31:07瀏覽次數：次

PFT粉體流動測試儀

什么是粉體分析?

顆粒狀物料是由尺寸大小從亞微顆粒至大石塊和礦石的各類固體物質組成。 AMETEK Brookfield粉體流動測試儀可測量顆粒尺寸高達2mm的大塊狀固體物料的流動行為。至少90%的樣品須由直徑小于1mm的顆粒所組成。很多實例中,更大顆粒的粉體仍舊可以通過篩選1mm的物料并測試這些細小部分而獲得有效分析。(細小物料決定了包含有大尺寸顆粒物料的整體流動特性) AMETEK Brookfield用來命名這類物料的專業術語為“粉體”,因此我們的儀器也取名為“粉體流動測試儀”。

液體在重力的影響下會逐漸趨于一個水平的表面。與液體不同,粉體會呈現一個由于內部摩擦和凝結而形成的結構,從而允許粉體可根據堆放的表面不同而形成帶角度的堆狀。在室溫條件下,剪切率變化時粉體的流動行為不改變,而絕大多數液體的流動行為則會改變。不過,壓力影響著粉體的強度(例如:增大了流動的阻力),而液體在壓力下的流變性則基本不變。換而言之,壓力將使粉體更不易流動,施加于粉體固結的壓縮應力和粉體相應強度之間的關系,即為粉體流動能力的測量,或者稱之為“流動函數”。

綜觀整個工業過程中,表征粉體流動特性和流動行為都是必不可少的。 AMETEK Brookfield PFT粉體流動測試儀就是一種可滿足這種測試需要(但不局限于此)的堅固的高精度儀器！

什么是粉體中的工業問題?

粉體最典型的問題是不能可靠地從大儲藏箱、加料斗、筒倉中流出,以及在送料器、定量配料機、包裝機械中流動性差或不穩定。這些問題將導致生產過程中不必要的中斷,有時甚至為了糾正物料流動的偏差和堵塞而被迫停工。它還可能導致粉體產品的包裝重量、混合性、性能和感官特性發生改變

QC部門需要不斷重復處理來自于不同供應商的粉體狀原料原料顆粒大小、分布狀態、水分含量以及基礎配料的不確定性要求要有一系列不同的來料檢驗,但又無人能擔保這些原料裝載到工廠設備上時有適當的流動。 AMETEK Brookfield粉體流動測試儀就是解決這種不確定性的理想儀器!

R&D需要不斷調整粉體產品的配方,以滿足用戶日益提高的要求:涂料的更佳涂覆效果,調味品更美味的口感,化學藥品溶解時的快速溶解性。新配方無須一樣的流動屬性,因此當流程中物料處理按比例增加到高容量時,會導致生產問題的出現。AMETEK Brookfield粉體流動測試儀可以幫您對這些問題進行預測,從而預防它們的發生。

怎么消除粉體的流動問題?使用剪切單元方法

最初的科學實踐中,使用一個剪切單元評估粉體的流動性能,并逐漸形成了 ASTM D6128標準( Jenike剪切單元)中所描述的測試方法。隨著科研的不斷發展,又形成了使用剪切單元的ASTMD6682( Peschl旋轉錯層剪切儀)和D6773( Schulze環剪切)另外兩種測試方法。基于這些標準測試方法, Brookfield與英國 Greenwich大學的 Wolfson中心合作,研發設計了運用獨
特的環形剪切單元來評估粉體流動性能的 AMETEK BrookfieldPFT粉體流動測試儀。

PFT粉體流動測試儀的測試數據繪出的曲線圖,稱為“流動函數”。在概念上類似于使用粘度計測量流體粘度的流動行為所獲得的“流動曲線”。流動函數繪制了在X軸的施加于粉體樣品的壓力(稱為固結應力)和在Y軸的粉體開始流動的屈服應力(稱為破壞強度)

流動函數的數據分析可評估出粉體的拱架尺寸和鼠孔尺寸加料器和料斗的臨界出口尺寸需大于粉體拱架尺寸和鼠孔尺寸,以便減少整體流和核心流的潛在堵塞。粉體樣品的“壁面摩擦”測試則提供了額外的測試數據去計算實現整體流所需的料斗半角。
操作人員除了需要將粉體樣品添加到儀器中并稱重樣品以外,所有的值均有PFT粉體流動測試儀自動進行計算,無需人工干預.
通過比較各種配方的流動函數和壁面摩擦的測試數據,可以獲得粉體樣品流動性能的尺度基準和等級排名。新的配方可以快速地和現有已在生產中成功應用的樣品進行比較。通過添加潤滑劑或助滑劑來調整配方,由此獲得的不同流動函數將告訴您所做的調整是否合適,從而避免潛在的流動問題。

為什么選擇 AMETEK Brookfield?

AMETEK Brookfield在提供高品質、高性價比的粘度計和質構儀方面,已有超過80年的歷史,同時我們還提供一貫的高品質產品服務和技術支持。現在我們將成功的經驗拓展到物性測試產品線,包括粉體流動測試儀

NEW粉體流動測試儀是解決工業問題的不二選擇

價格實惠
專職的實驗室人員在數分鐘內即可進行測試并采集數據,不是非要粉體專家才可操作。
PFT軟件提供的自動分析可計算各種不同的粉體屬性,包括在料斗、加料器、大儲藏箱和筒倉中粉體能夠可靠流動的臨界尺寸。

英國 Greenwich大學的 Wolfson散裝固體處理技術中心與AMETEK Brookfield公司一同研發設計了PFT粉體流動測試儀,因此它確保了該儀器在實際工業使用中的實用性。

應用
R&D、來料檢驗、新產品配方、品質控制、工業流程設計
膠粘劑、添加劑、制造業：3D打印、化妝品、化學藥品、建筑材料：水泥，飛塵，石膏，熟石灰、洗滌劑、設備制造：筒倉，大儲藏箱，加料器，料斗、能源：生物能源顆粒，煤炭、焊接劑、食品：餅干，谷物，巧克力，曲奇，薄脆餅干，調味品，面粉，佐料，香料、火藥/彈藥、醫療保健品：藥片、礦石、營養品、個人護理品：爽身粉、醫藥、淀粉

測量參數
流動函數（固結應力和粉體強度之間的關系），內聚強度，內部摩擦角，壁面摩擦角，松裝密度，拱架尺寸，鼠孔孔徑，料斗半角

PFT粉體流動測試儀
轉為粉體特性而量身定制的測試
PFT粉體流動測試儀為工業處理設備中的粉體流動行為提供了快捷而容易的分析。可評估粉體從儲藏容器中排卸;可作為QC檢查進行來料檢驗;可快速定量分析新配方的流動性,并調整配方組成以達到產品所需的流動性能。

可選測試模式:a.流動函數 b.時間固結的流動函數測試 c.壁面摩擦 d.松裝密度
流動函數測試的可選模式: a.標準5點法(25分鐘 b.快速5點法(16分鐘) c.快速2點法(10分鐘) d.時間固結
實時計時顯示: a.測試步驟 b.完成的剩余時間
剪切運算法則可得: a.應力峰值 b.持續穩定壓力值
數據輸出: a.粉體流動性的流動指數 b.拱架尺寸(指數 c.鼠孔尺寸 d.料斗半角 e.重力溜槽角 f.壁面摩擦角 g.松裝密度
小底座緊湊型設計:可在工作臺上方便地測試深度:15 nches/38cm寬度:14 inches/36cm高度:27 inches/69cm

儀器組成：儀器主機，Powder Flow Pro軟件（含USB數據線）

還需要什么?
選擇一個或兩個：標準體積樣品配件箱230cc樣品料槽&33cc葉片蓋，小型體積樣品配件箱38cc樣品料槽&5cc葉片蓋
以上每一個均包括壁面摩擦蓋，304 s/s simulated 2B finish，外收集盤，內收集盤(含修整刮刀)，粉體勺，清潔刷

可選附件：
壁面摩擦蓋，軟鋼2228RA或Tvar88或特別訂購，溫度探針，濕度傳感器，篩網套裝標準體積或小型體積，粉體流動演示套裝

Powder Flow Pro軟件（隨機配送）
應用Powder Flow Pro軟件，可運行和控制PFT粉體流動測試儀

PFT的粉體流動性問題解決方案

測試服務-適用于粉體應用

為了幫助您評估粉體的流動行為, AMETEK Brookfield在您購買前可提供測試服務。只需您提供產品的樣品給我們,即可獲得一份完整的測試報告。以繪圖和表格兩種形式提交的數據,更易于分析和解釋。下列例子顯示了提交的報告格式和資料類型。在結論部分,臨界拱架尺寸、鼠孔尺寸和料斗半角的計算,預估了由于粉體流動行為或設備局限所造成的堵塞可能性。

客戶測試報告
數據采集源自: AMETEK BROOKFIELD PFT粉體流動測試儀標準測試

該報告依據發給我們實驗室的4個樣品評估后而得。每個樣品特有的曲線以不同顏色來易于識別。同一個圖上,可顯示高達8組數據曲線。

該流動函數圖說明了在不同固結壓力下樣品的流動能力。X軸參數為固結壓力,用來擠壓樣品;Y軸參數為粉體強度。2號樣品(藍色線)是全部樣品中內聚力最大的物料,在整個固結壓力過程中均落在非常粘結( very cohesive)區間。3號樣品(橙色線)也落在了該非常粘結( very cohesive)區間。4號樣品(綠色線)在低固結壓力(1.5kPa以下)時,非常粘結( very cohesive);中固結壓力時(1.5-4.5kPa),則為粘結( cohesive);而在高固結壓力(4.5kPa以上)時,則容易流動( easy flowing)。1號樣品(紅色線)在固結壓力為0-4.0kPa時,表現為粘結( cohesive),然后在固結壓力4kPa以上時,表現為容易流動( easy flowing)。2號樣品清晰表明了一個切實的流動行為是多么的困難。

該松裝密度圖說明了在不同固結壓力下樣品的密度。1號(紅色線)和4號(綠色線)樣品幾乎有同樣的松裝密度900kg/m³;在9kPa的固結壓力時,1號樣品的密度上升到1150kg/m³,而4號樣品的密度則上升到1200kg/m³。2號(藍色線)和3號(橙色線)樣品則有相似的松裝密度,范圍在450-500kg/m³;在9kPa的固結壓力時,2號樣品的上升至770kg/m³,3號樣品則在12kPa的固結壓力時在上升至590kg/m³。通常而言,自由流動粉體在固結壓力增加時會顯示密度的變化相對很小,而粘結性粉體的密度則有很大改變。

該圖說明了每種粉體在不同固結壓力下的壁面摩擦角。在低法向應力(0.5kPa)下,所有樣品都有極高的壁面摩擦角,范圍在40°~65°。在較高的法向應力(4.75kPa)時,壁面摩擦角跌至20°-35°。壁面摩擦角高于30°時,可認為非常高;而低于0°則非常小。這表明了2號樣品在該料斗壁面極難流動,而且1號樣品也可能如此。

該圖說明了不同強度的法向應力下的內部摩擦角。內部摩擦角是物料彼此滑落時粉體顆粒之間的一個摩擦測量。1號樣品和4號樣品有著最低的內部摩擦角,因此比其他兩個樣品更容易流動。2號樣品和3號樣品的內部摩擦角相對較高,大約為50°,從而預示著可能會有潛在的流動堵塞問題。

總結
臨界拱架尺寸

1號樣品21mm(0.85in) 2號樣品480mm(19in)
3號樣品80mm(3.1in) 4號樣品100mm(39in)
臨界拱架尺寸是整體流行為中粉體在料斗出口處可能形成穩定的機械拱架從而阻礙流動的一種保守計算。以上的拱架值表明料斗開口必須大于480mm(18.9in),以確保所有粉體均能穩定流動。2號樣品的臨界拱架尺寸比其他三種粉體的要大得多,這是由于它具有非常粘結的特性,從而更具有形成穩定拱架的趨勢。這個計算也適用于直接輸送物料進料斗的任何運送設備,如螺旋供料器上凹槽的距離。

粉體流動測試儀也可用來計算臨界鼠孔尺寸,其與粉體發生核心流動時經常出現的一個操作性難題有關。這個計算要求用戶輸入儲藏箱形狀、橫截面尺寸以及料斗類型(楔形/圓錐形)。當獲得這些信息時, Powder flow pro軟件就能自動計算出鼠孔尺寸和料斗半角。

粉體流動性評價方法的解析

傳統粉體測試方法快速簡易,測試結果可作為粉體流動性能的單點表征
傳統粉體測試方法不具有科學的良好的重復性。

對于粉體流動性的測試而言,測試前取樣、裝樣過程中任何程度的壓實、振動及其造成粉樣內含空氣率的不同都會對測試結果參數造成很大的影響。因此傳統的粉體測試方法無法作為一個評價粉體流動性的最基礎的、可重復的方法。在傳統測試方法中,樣品之前的包裝情況及加樣過程中操作者的區別,會帶來結果的相應改變。作為科學的評估方法,測試的是什么狀態的樣品,樣品是在什么條件下被測試的,都是必須可知并可控的要素。

因此, AMETEK BROOKFIELD科學的可重復的粉體評估實驗為樣品提供了一個標準的預測試條件如壓實等,使得不同批次、不同日期、不同廠家生產的粉樣的測試結果具有定的可比性。除了粉樣本身在測試前的體系情況外,其測試過程中的許多人工步驟使傳統的粉體測試方法所得的結果很容易受到實驗操作者加料手法的影響。因此,粉體的測試迫切需要一種全自動的,重復性良好的,結果不易于受實驗操作者影響的方法。

傳統粉體測試方法無法科學、完整地表征并定義不同粉體的類別

相對于傳統方法的單點流動性評估, AMETEK BROOKFIELD現代的粉體測試方法可對粉體在整個生產工藝流程的流動性曲線進行模擬、記錄及分析。這些完整的曲線及數據可以為不同的粉體產品建立系統的流動性指標的數據庫,以便為新的產品的開發提供避免發生任何流動性問題的系統的參考。

粉體在整個流程工藝中會遇到許多影響流動性的因素,如儲存、運輸及在筒倉中受到的外力影響;流出料槽時在底部漏口形成的拱架結構;核心流動型容器,先進后出流出方法帶來的“鼠孔”問題一周邊阻塞中間流動;在擠岀或管流中遇到的流動不暢等。AMETEK BROOKFIELD現代的粉體測試方法可以針對不同的問題,對每種工藝情況進行流動性評估以確保粉體在整個流程中不會遇到阻塞問題

傳統的粉體測試方法提供了流動性評價的單點指數,如流動后的堆積角度及松裝密度等。而 AMETEK BROOKFIELD現代的粉體測試方法在一次可重復的全自動的實驗中,可提供粉體在流動中的流動曲線、流動指數、粘聚性指數、壁面摩擦指數、屈服應力、可壓縮性、密度曲線及能為筒倉、料槽、進料器的設計提供建議性的拱架結構尺寸、鼠孔直徑及料斗半角等參數。

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