一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法与流程

本发明涉及粉体颗粒分筛收集，尤其涉及一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法。

背景技术：

1、粉体颗粒的粒径大小和均一性会影响材料的可靠性、稳定性以及安全性，特别是对粉体颗粒的粒径测量和筛分收集一直是一个难题。微米尺度下通过物理筛分得到窄粒径分布范围的粉体颗粒是非常困难。

2、目前能够对粉体颗粒进行直接粒径测量和筛分收集的设备基本处于空缺状态。而采用透射或扫描电镜等检测设备可以实现对纳米粉体颗粒的测量，却无法实现对粉体进行筛分和收集。例如，一种在中国专利文献上公开的“粒径测量装置与粒径测量方法”，其公告号cn103069265a，利用激光聚光光束所产生的辐射压将粒子群中含有的粒子导向光束的聚光位置，尽量减少不被粒子散射而发生直接透射光，从而测量最大前向散射强度，能够测量出粒子的粒径。该方案通过激光测量出粒子的粒径，但是无法对粉体进行筛分和收集。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术无法对粉体颗粒进行直接粒径测量和筛分收集问题；提供一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，根据不同粒径的粉体颗粒具有不同位移的原理，以实现对粉体颗粒在生产过程中的粒径大小的实时监控与高精度测量，进一步实现粉体颗粒的筛分与收集。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，包括以下步骤：

4、构建均匀电场，计算获得电场强度；

5、根据粉体颗粒的粒径获得电荷量，计算不同粒径的粉体颗粒垂直进入电场后在电场中的运动轨迹；

6、根据粉体颗粒在电场中的移动距离计算测量粒径；根据需求收集的粒径，开设颗粒获取出口。

7、颗粒直径为d、带有饱和负电荷q的颗粒流，以u的速度垂直进入场强为e的电场。颗粒在垂直方向会受到电场力和曳力，水平方向会受到推力和曳力，并在极短时间内会达到受力平衡。从而在水平方向做速度为u的匀速运动，在垂直方向做速度为v的匀速运动；根据水平方向和垂直方向的速度能够计算不同粒径的粉体颗粒的于电场的出射位置，在对应位置收集，从而实现不同粉体颗粒的筛分收集。

8、作为优选，所述的均匀电场包括两块平行的带电导体板；两平行板间的距离为w，第一导体板带负电，第二导体板带正电；第一导体板和第二导体板之间的电压为，电场场强为e。

9、电场强度e的计算公式为：

10、

11、电场强度e的单位为n/c，所述电压的单位为v，所述两平板间距w为m。

12、作为优选，不同粒径的粉体颗粒的电荷量q表示为：

13、

14、其中，d为粉体颗粒的直径；

15、a为平均颗粒饱满荷电常量。

16、电荷量q的单位为c，所述颗粒直径d的单位为m，所述平均颗粒饱和荷电量常数a的单位为。

17、作为优选，计算粉体颗粒垂直进入电场后在电场中的运动轨迹的过程为：

18、根据粉体颗粒的电荷量q计算粉体颗粒在电场中受到的电场力；

19、根据粉体颗粒运动时的曳力计算公式，计算当电场力与曳力相等时粉体颗粒沿电场方向的速度v；

20、根据粉体颗粒垂直进入电场的初始速度u和计算获得的粉体颗粒沿电场方向的速度v的速度向量和，获得粉体颗粒在电场中的运动轨迹。

21、作为优选，当电场力与曳力相等时粉体颗粒沿电场方向的速度v为：

22、

23、其中，为流体粘度。

24、作为优选，粉体颗粒在电场中的运动轨迹的表达为：

25、

26、其中，l为粉体颗粒垂直电场的位移距离；

27、为粉体颗粒沿电场方向的位移距离。

28、作为优选，根据粉体颗粒在电场中的运动距离，获得粉体颗粒的粒径：

29、

30、其中，l为粉体颗粒垂直电场的位移距离；

31、为粉体颗粒沿电场方向的位移距离。

32、本发明的有益效果是：

33、通过在电场环境下，对垂直入射、具有一定流速u的颗粒进行移动位置的测量，得到水平方向的移动距离l和垂直方向的移动距离；根据设备两导电平板间的距离w，电压，流体粘度，平均颗粒饱和荷电量常数a，再进一步将得到的数据计算，得到粉体颗粒在电场环境下的高精度粒径测量，从而实现不同粒径的粉体颗粒的高效筛分和收集。

技术特征：

1.一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，所述的均匀电场包括两块平行的带电导体板；两平行板间的距离为w，第一导体板带负电，第二导体板带正电；第一导体板和第二导体板之间的电压为，电场场强为e。

3.根据权利要求1或2所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，不同粒径的粉体颗粒的电荷量q表示为：

4.根据权利要求3所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，计算粉体颗粒垂直进入电场后在电场中的运动轨迹的过程为：

5.根据权利要求4所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，当电场力与曳力相等时粉体颗粒沿电场方向的速度v为：

6.根据权利要求4或5所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，粉体颗粒在电场中的运动轨迹的表达为：

7.根据权利要求4或5所述的一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法，其特征在于，根据粉体颗粒在电场中的运动距离，获得粉体颗粒的粒径：

技术总结
本发明公开了一种粉体颗粒的粒径测量和筛分收集方法。为了克服现有技术无法对粉体颗粒进行直接粒径测量和筛分收集问题；本发明包括以下步骤：构建均匀电场，计算获得电场强度；根据粉体颗粒的粒径获得电荷量，计算不同粒径的粉体颗粒垂直进入电场后在电场中的运动轨迹；根据粉体颗粒在电场中的移动距离计算测量粒径；根据需求收集的粒径，开设颗粒获取出口。根据不同粒径的粉体颗粒具有不同位移的原理，以实现对粉体颗粒在生产过程中的粒径大小的实时监控与高精度测量，进一步实现粉体颗粒的筛分与收集。

技术研发人员：李水清,靳星,张潇雅,方筑,单国明
受保护的技术使用者：乌镇实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16