粉末真密度仪

粉末真密度仪

技术背景知识

粉末真密度仪-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。

(3) 堆积体积

堆积体积是指自然状态下的体积与颗粒之间的空隙之和。日常生活中最常见，例如：粮食、水泥、土壤等。

密度的相关概念，如体积密度、表观密度、真密度等均与上述三个体积密切相关。以多孔材料为例，其体积包括开口孔隙、闭口孔隙和固体三部分，如下图所示。深入材料内部，构成封闭状，不与外界相通的孔为闭孔，所有的闭孔体积之和为闭口孔隙。一端在材料表面开口，另一端深入材料内部，称为盲孔；一端在材料表面开口，穿过材料到另一端表面也存在开孔，称为贯通孔；一端在材料表面开孔，深入材料内部后，又产生若干相通的分支，这些分支均通过主孔与材料表面相通，称为交联孔。盲孔、贯通孔和交联孔都具有一个共性，即有一端与外界相通，所以这类孔统称为开孔，由这些孔构成的开孔体积之和即为开口孔隙。

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

5GB/T 10799-2008硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定国家标准排气法

6GB/T 13566.1-2008肥料堆密度的测定第1部分：疏松堆密度国家标准排水法

7GB/T 1479.1-2011金属粉末松装密度的测定第1部分漏斗法国家标准排水法

8GB/T 1479.2-2011金属粉末松装密度的测定第2部分：斯柯特容量计法国家标准排水法

9GB/T 16913-2008粉尘物性试验方法国家标准排水法

10GB/T 1713-2008颜料密度的测定比重瓶法国家标准排水法

11GB/T 18856GB/T 18856《水煤浆试验方法》分为7个部分，本部分为GB/T 18856的第6部分。代替GB/T 18856.9-2002《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

20GB/T 4511.1-2008焦炭真相对密度、假相对密度和气孔率的测定方法国家标准排水法

21GB/T 5061-1998金属粉末松装密度的测定第3部分振动漏斗法国家标准排水法

22GB/T 5071-1997耐火材料真密度试验方法国家标准排水法

23GB/T 5162-2006金属粉末振实密度的测定国家标准排水法

24GB/T 533 -2008硫化橡胶或热塑性橡胶密度的测定国家标准排水法

25GB/T 6155-2008碳素材料真密度和真气孔率测定方法国家标准排水法

26GB/T 6373-2007表面活性剂表观密度的测定国家标准排水法

27GB/T 8330-2008离子交换树脂湿真密度测定方法国家标准排水法

28GB/T 8929GB/T8929-2006原油水含量的测定蒸馏法国家标准排水法

29GB/T 9966GB/T9966.3-2001 天然饰面石材试验方法第3部分：体积密度、真密度、真气孔率、吸水率试验方法国家标准排水法

30JB/T 7984.3-2001普通磨料密度的测定机械标准排水法

31QB/T 1010-1999陶瓷材料、颜料真密度的测定轻工标准排水法

32SJ/T 10215-1991磁性氧化物粉末密度测定松装密度的测定-振动漏斗法电子标准排水法

33SJ/T 10216-1991磁性氧化物粉末密度测定振实密度的测定电子标准排水法

34SL237-004-1999密度试验 SL237-004-1999

比重试验 SL237-005-1999水利标准排水法

35YB/T 5300-2009沥青焦真比重的测定方法黑色冶金标准排水法

36YS/T 617.8-2007铝、镁及其合金粉理化性能测定方法第8部分：松装密度的测定有色冶金标准排水法

37道路材料试验公路与桥梁专业排水法

仪器的测试系统由样品测试腔和基准腔构成。测定样品真密度时，仪器自动采集基准腔的压力P1及体积V1并记录；将一定未知体积的样品V样品放入已知体积V2的样品测试腔，向样品测试腔注入一定量的气体并记录稳定后的压力P2；将样品测试腔与基准腔连通并记录稳定后的压力P3，根据平衡稳定后的压力值和相关已知的体积V1、V2即可计算出待测的样品体积V样品，再由样品的质量和体积计算出样品的真密度。

图3 2 ZKZMD-10全自动真密度分析仪

图3 3 UAE/PH-TD-TNS010全自动真密度分析仪运行界面图

仪器参数

表4 1UAE/PH-TD-TNS010全自动真密度分析仪参数表

序号参数项目技术参数/指标备注

1测试原理阿基米德原理（气体置换法）

2测试精度优于5‰

3重复性相对标准误差0.1～0.3%多次测量样本

4测试分辨率0.01mL

5减压阀154N-050A-C美国进口品牌

6电磁阀CFVB25-Z-O-B2C-3日本进口品牌

7样品池体积10mL可盛放10mL±0.2mL的样品

8测试时间～4min/次可根据用户需要更改脚本中的次数选项

9输入电压交流220V/50Hz

10额定功率28W

11外观尺寸410mm×320mm×155mm

12重量4.6 kg

13工作压力1.3 bar绝对压力

14最大压力2.0 bar绝对压力

15分析气体He/N2推荐氦气，若用氮气请告知

16输入方式触摸屏手写输入

17数据输出过程记录+U盘数据储存

功能简介

表5 1全自动真密度分析仪可以测定的物理参数列表

序号参数项目处理工艺备注

1材料体积块状

2真密度粉末磨成小于63um的粉末

3表观密度块状

4体积密度蜡封

5显气孔隙率蜡封、块状、粉末

6闭口孔隙率块状、粉末

7真气孔率蜡封、块状、粉末

8体积变化在线测定体积变化水泥水化过程体积变化

与国外产品技术对比分析

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。

全自动真密度仪产品优点

(1) 集成式模块：电磁阀、传感器、样品池采用一体化设计，减少死体积，结构紧凑，密封性好；

(2) 温场均匀技术：采用无管路模块化设计，环境温度与模块温度保持平衡，气体温场均匀；

(3) 智能算法：压力智能探测，流量控制稳定，最大限度减小外界气瓶压力波动的影响；

(4) 脚本设计：高级用户可根据测试需求更改脚本，自行设计操作流程；

(5) 打印功能：（TMS版）设计了测试结果输出功能，方便用户结果存档与数据备份，包括电子数据与文档数据；

(6) 流程指示：采用C语言开发的嵌入式软件，操作流程清晰，数据实时详尽；

(7) 24位采集精度：底层数据采集采用24位AD模块；

(8) 标样分析：可提供PVC、铝、铜材质进行密度标定；

(9) 科技外观：外观结构简洁流畅，造型新颖时尚，极富科技感。

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。