粉體的流動(dòng)性在粉體工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用很廣，對(duì)粉體的生產(chǎn)、輸送、儲(chǔ)存、裝填以及粉末冶金、醫(yī)藥組分的混合、殺蟲劑的噴灑等都有影響，研究粉體的流動(dòng)性，對(duì)于粉體設(shè)備的設(shè)計(jì)以及一些工藝的設(shè)計(jì)等具有重要意義。

粉體之所以流動(dòng)，其本質(zhì)是粉體中粒子受力的不平衡，對(duì)粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、顆粒間的黏附力、摩擦力、靜電力等，對(duì)粉體流動(dòng)影響最大的是重力和顆粒間的黏附力。

幾種粉體流動(dòng)性差的表現(xiàn)形式

一、影響粉體流動(dòng)性的因素

影響粉體流動(dòng)性的因素非常復(fù)雜，粒徑分布和顆粒形狀對(duì)粉體的流動(dòng)性具有重要影響。此外，溫度、含水量、靜電電壓、粉體間相互作用等因素也對(duì)粉體的流動(dòng)性產(chǎn)生影響。

（1）顆粒粒度

顆粒粒度影響粉體流動(dòng)性的原因有三。

①粉體比表面積與粒度成反比，粉體粒度越小，則比表面積越大。隨著粉體粒度的減小，粉體之間分子引力、靜電引力作用逐漸增大，降低粉體顆粒的流動(dòng)性。

②粉體粒度越小，粒子間越容易吸附、聚集成團(tuán)，黏結(jié)性增大，導(dǎo)致休止角增大，流動(dòng)性變差。

③粉體粒度減小，顆粒間容易形成緊密堆積，使得透氣率下降，壓縮率增加，粉體的流動(dòng)性下降。

（2）顆粒形態(tài)

除了顆粒粒徑以外，顆粒形態(tài)對(duì)流動(dòng)性的影響也非常顯著。粒徑大小相等，形狀不同的粉末其流動(dòng)性也不同。顯而易見，球形粒子相互間的接觸面積最小，其流動(dòng)性最好。針片狀的粒子表面有大量的平面接觸點(diǎn)，以及不規(guī)則粒子間的剪切力，故流動(dòng)性差。

（3）溫度

熱處理可使粉末的松裝密度和振實(shí)密度增加。因?yàn)�，溫度升高后粉末顆粒的致密度提高。但是當(dāng)溫度升高到一定程度后，高溫下粉體的黏附性明顯增加，粉體的流動(dòng)性會(huì)下降。如果溫度超過(guò)粉體熔點(diǎn)時(shí)，粉體會(huì)變成液體，使黏附作用更強(qiáng)。

（4）粉體間相互作用

粉體間的摩擦性質(zhì)和內(nèi)聚性質(zhì)對(duì)粉體的流動(dòng)性同樣有著很大的影響。粒度和形態(tài)不同的粉體，其內(nèi)聚性和摩擦性對(duì)粉體流動(dòng)性的影響程度是不同的。

當(dāng)粉體粒度較大時(shí)，粉體流動(dòng)性主要取決于粉體的形貌，因體積力遠(yuǎn)大于粉粒間的內(nèi)聚力，表面粗糙的粉體顆�；蚴切螒B(tài)不均勻的粉體顆粒的流動(dòng)性都較差。

當(dāng)粉體顆粒很小，粉體的流動(dòng)性主要取決于粉體顆粒間的內(nèi)聚力，此時(shí)的體積力遠(yuǎn)小于顆粒間的內(nèi)聚力。

（5）水分含量

粉末干燥狀態(tài)時(shí)，流動(dòng)性一般較好，如果過(guò)于干燥，則會(huì)因?yàn)殪o電作用導(dǎo)致顆粒相互吸引，使流動(dòng)性變差。

當(dāng)含有少量水分時(shí)，水分被吸附顆粒表面，以表面吸附水的形式存在，對(duì)粉體的流動(dòng)性影響不大。

水分繼續(xù)增加，在顆粒吸附水的周圍形成水膜，顆粒間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的阻力變大，導(dǎo)致粉體的流動(dòng)性下降。

當(dāng)水分增加到超過(guò)最大分子結(jié)合水時(shí)，水分含量越多其流動(dòng)性指數(shù)越低，粉體流動(dòng)性越差。

二、改善粉體流動(dòng)性的辦法

（1）增大粒子大小。對(duì)于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間的接觸點(diǎn)數(shù)，降低粒子間的附著力、凝聚力。

（2）改善粒子形態(tài)及表面粗糙度。球形粒子的光滑表面，能減少接觸點(diǎn)，減少摩擦力。

（3）降低含濕量。適當(dāng)干燥有利于減少粒子間的作用力。

（4）加入助流劑。加入0.5%~2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體流動(dòng)性。但過(guò)多使用反而增加阻力。

三、如何測(cè)量粉體的流動(dòng)性

流動(dòng)形式以及其相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)性評(píng)價(jià)方法

常用粉體流動(dòng)性的度量方法

（1）休止角

休止角是粉體堆積層的自由斜面在靜止平衡狀態(tài)下，與水平面形成的最大角。常用的測(cè)定方法有注入法，排出法，容器傾斜法，如下圖所示。

注入法

排出法

容器傾斜法

休止角不僅可以直接測(cè)定，而且可以測(cè)定粉體層的高度和圓盤半徑后計(jì)算而得。即tanα=h/r。

休止角是是檢驗(yàn)粉體流動(dòng)性的好壞的最簡(jiǎn)便的方法。休止角越小，摩擦力越小，流動(dòng)性越好，一般認(rèn)為θ≤40°時(shí)可以滿足生產(chǎn)流動(dòng)性的需要。

粘附性粉體或粒子徑小于100～200μm以下粉體的粒子間相互作用力較大而流動(dòng)性差，相應(yīng)地所測(cè)休止角較大。

值得注意的是，測(cè)量方法不同所得數(shù)據(jù)有所不同，重現(xiàn)性差，所以不能把它看作粉體的一個(gè)物理常數(shù)。

（2）流出速度

流出速度是將物料加入漏斗中測(cè)定全部物料流出所需的時(shí)間來(lái)描述，時(shí)間越長(zhǎng)，流出速度越慢，粉體的流動(dòng)性越差。測(cè)定裝置如下圖所示。

一些粉體的流動(dòng)性很差，不能自由流出時(shí)，可以加入100μm的玻璃球助流，測(cè)定自由流動(dòng)所需玻璃球的量（w%），以表示流動(dòng)性。加入量越多流動(dòng)性越差。

（3）壓縮度

壓縮度將一定量的粉體輕輕裝入量筒后測(cè)量最初松體積；采用輕敲法使粉體處于最緊狀態(tài)，測(cè)量最終的體積；計(jì)算最松密度ρ0與最緊密度ρf；根據(jù)公式12-31計(jì)算壓縮度c。

壓縮度是粉體流動(dòng)性的重要指標(biāo)，其大小反映粉體的凝聚性、松軟狀態(tài)。壓縮度20%以下時(shí)流動(dòng)性較好，壓縮度增大時(shí)流動(dòng)性下降，當(dāng)C值達(dá)到40%~50%時(shí)粉體很難從容器中自動(dòng)流出。

（4）內(nèi)部摩擦系數(shù)μ。

對(duì)靜止的粉體層施加垂直應(yīng)力σ，在水平方向施加剪切應(yīng)力τ。當(dāng)τ值較小時(shí)粉體層處于靜止?fàn)顟B(tài)，τ值逐漸增大到某一值時(shí)粉體層開始滑動(dòng)，這種剛剛使粉體層開始滑動(dòng)的狀態(tài)叫限界應(yīng)力狀態(tài)。在限界應(yīng)力狀態(tài)下垂直應(yīng)力σ與剪切應(yīng)力τ之間的關(guān)系為: τ=μσ+C，μ表示摩擦系數(shù)，C表示粘附力。C=0時(shí)，叫自由流動(dòng)粉；C≠0時(shí)，為粘附性粉體。根據(jù)μ、以及C的大小評(píng)價(jià)流動(dòng)性，這些數(shù)字越小流動(dòng)性越好。