粉体真密度仪

粉体真密度仪

技术背景知识

粉体真密度仪-相关概念

在物理学中，密度是指某种物质的质量与该物质体积的比值，其公式为：

ρ = m / V

ρ—物质的密度，kg/m3；

m—物质的质量，kg；

V—物质的体积，m3。

密度是物质的物理特性之一，不同物质的密度一般不同，反映了不同物质的不同性质，因此，可以根据密度来鉴别物质。密度不随物质形状和空间地理位置的变化而变化，但因物质的状态、温度、压强的改变而改变。例如，水的三种状态冰、水、水蒸汽密度不同；蒸汽锅炉中，同样是水蒸汽，因压强不同，蒸汽密度也不同。

密度在使用过程中，由于应用领域不同，物质形态差异，对其体积的定义有较大的区别，例如，对于块状金属，其体积为排开水的容积；对于玉米、小米等粮食，更关心其堆体积；而对于多孔材料，需要了解其骨架体积。为此，需要对体积进行严格的定义。根据应用需求，体积可分为密实体积、自然体积和堆体积三类。

(1) 密实体积

密实体积是指密实状态下的体积，即指构成材料的固体物质本身的体积。例如：翡翠、钢板、玛瑙、橡胶等。

(2) 自然体积

自然体积是指自然状态下的体积，即指固体物质的体积与全部孔隙体积之和。例如：面包，表面有象蜂窝一样的开孔，内部则是如同气泡一样的封闭孔。类似材料很多，木头、透气砖、分子筛、活性炭、泡沫等。

体积密度

体积密度（particle density）是指多孔材料在自然状态下单位体积的质量，对单个颗粒而言，又称为颗粒密度，表示单个颗粒包括颗粒内部开口孔隙和闭口孔隙体积在内的密度。其表达公式为：

ρp = m / (V固+V开+V闭)

ρp—多孔材料的体积密度，kg/m3；

m—多孔材料固体的质量，kg；

V固—多孔材料中固体骨架部分所占的体积，m3，

V开—多孔材料中开口孔隙所占的体积，m3，

V闭—多孔材料中闭口孔隙所占的体积，m3。

堆积密度

堆积密度又称填充密度（bulk density），是散粒材料在规定装填条件下单位体积的质量，因装填条件不同又分为松装密度和振实密度。图1 2为实心颗粒和多孔颗粒在装填状态下的体积示意图，其表达公式为：

ρ b = m / (V固+V开+V闭+V空)

ρb—实心颗粒或多孔颗粒的堆积密度，kg/m3；

m—实心颗粒的质量或多孔颗粒固体的质量，kg；

V固—实心颗粒所占的体积或多孔颗粒固体骨架部分所占的体积，m3，

V开—多孔颗粒开口孔隙所占的体积，m3，

V闭—多孔颗粒闭口孔隙所占的体积，m3。

V空— 实心颗粒或多孔颗粒之间空隙所占的体积，m3。

1—固体  2—闭口孔隙  3—开口孔隙  4—粒间空隙

图1 2实心颗粒与多孔颗粒填充状态下体积示意图

对于同种物质，颗粒大小相同情况下，实心颗粒的堆积密度大于多孔颗粒的堆积密度，因为两者占用的空间体积相同，但是质量不同，如同一个体积相同的铁球和空心铁球一样。多孔颗粒内部由于具有开口孔隙和闭口孔隙，导致其不“密实"。堆积密度经常用于玉米、小麦、大米、大豆、油菜籽等粮食作物的计量，此时又称为容重，即单位体积的质量，主要强调某种物质占用的空间体积。堆积密度与真实密度、表观密度、体积密度不同之处是加入了颗粒间的间隙，该间隙与颗粒的形状、大小等有关。

为了更清晰地对各密度加以区分，对它们对应的体积进行了详细的对比，如图1 3所示。

图1 3各种密度对应体积对比图

孔隙率

孔隙率（porosity）是指多孔材料中孔隙体积与自然状态下的体积之比的百分率。此处的孔隙体积是指多孔材料内部的开口孔隙和闭口孔隙，即针对材料内部孔、洞而言，不涉及颗粒或粉末材料之间的空隙，区别在于内部“孔"和粒间“空"。孔隙率的表达公式为：

εp = (V开+V闭) / (V固+V开+V闭)

εp—多孔材料的孔隙率，%；

V开—多孔颗粒开口孔隙所占的体积，m3，

V闭—多孔颗粒闭口孔隙所占的体积，m3。

V固—实心颗粒所占的体积或多孔颗粒固体骨架部分所占的体积，m3。

开口孔隙率= V开/ (V固+V开+V闭)

闭口孔隙率= V闭/ (V固+V开+V闭)

表2 2关于密度测量的相关标准对比表

序号执行标准代号标准中文名称标准性质测试原理

1EJ/T 898-1994二氧化铀粉末振实密度的测定核工业标准排水法

2GB 5060-1985金属粉末松装密度的测定第二部分斯柯特容量计法国家标准斯柯特容量计法

3GB 6522-1986氧化铝粉末松装密度的测定国家标准排水法

4GB/T 1033.1-2008塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分浸渍法、液体比重瓶法和滴定法国家标准排水法

2002《水煤浆质量试验方法　第9部分：水煤浆密度测定方法》国家标准排水法

12GB/T 208-94水泥密度测定方法国家标准排水法

13GB/T 21354-2008粉末产品振实密度测定通用方法国家标准排水法

14GB/T 217-2008煤的真相对密度测定方法国家标准排水法

15GB/T 23561.2-2009煤和岩石物理力学性质测定方法第2部分：煤和岩石真密度测定方法国家标准排水法

16GB/T 23652-2009塑料氯乙烯均聚和共聚树脂振实表观密度的测定国家标准排水法

17GB/T 24203-2009炭素材料真密度、真气孔率测定方法煮沸法国家标准排水法

18GB/T 24528-2009炭素材料体积密度测定方法国家标准排水法

19GB/T 24586-2009铁矿石表观密度、真密度和孔隙率的测定国家标准排气法

仪器特点

（1）适应块状、粒状、粉状、液体等不同样品测量需要；

（2）自动重复测量状态可进行重复运行；

（3）压力平衡时间可根据用户自行设定，设置灵活；

（4）分析运行一次的时间仅几分钟；

（5）对于用户选择的循环次数和定时的清洗，样品准备/清洗状态有脉冲信号（加压/减压）；

（6）自带RS485、RJ45和微型打印机，以便于把数据传到打印机（TMS型号）或PC上（PNS型号）；

（7）有用户可选的最大压力，可消除分析样品变形所带来的危害；

（8）自动打印数据报告（TMS款），包括分析结果的统计，样品号和运行条件。

应用领域

研究和质量控制：陶瓷、催化剂、滤材、核燃料、石油化工、土壤、肥料、炭黑、焦炭、纤维、矿物、制药、化妆品、水泥、粉末食品、干燥剂、粉末金属、离子交换树酯、硅胶、氧化铝、二氧化钛、固体泡沫等。