百問百答-50沉降法粒度測(cè)試原理

        沉降法是通過測(cè)量顆粒在液體中的沉降速度來反映粉體粒度分布的一種方法。在液體中大顆粒沉降速度快，小顆粒沉降速度慢。沉降速度與粒徑的數(shù)量關(guān)系我們可以從下面的 Stokes 定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式得到：

       從上式可以看到，顆粒的沉降速度與粒徑的平方成正比，可見在重力沉降中顆粒越大沉降速度越快。比如在相同條件下，兩個(gè)粒徑比為 10：1，那么這兩個(gè)顆粒的沉降速度之比為 100：1。這樣通過測(cè)量顆粒的沉降速度就可以得到它的粒徑了。

       為了加快細(xì)顆粒的沉降速度，縮短測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試精度，許多沉降儀引入了離心沉降手段來加快細(xì)顆粒的沉降速度。離心狀態(tài)下粒徑與沉降速度的關(guān)系如下：

        這就是離心狀態(tài)下的 Stokes 定律。其中 ω 為離心機(jī)角速度，r 為顆粒到軸心的距離。由于離心機(jī)轉(zhuǎn)速較高，ω 2 r 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力加速度 g，因此同一個(gè)顆粒在離心狀態(tài)下的沉降速度 V c 將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力狀態(tài)下的沉降速度 V，這就是離心沉降可以縮短測(cè)試時(shí)間的原因。
       從Stokes定律可以看書，只要測(cè)出顆粒的沉降速度，就可以得到該顆粒的粒徑。但在實(shí)際粒度測(cè)量過程中，液體中的顆粒數(shù)量很多，大小不同，因此直接測(cè)量每一個(gè)顆粒沉降速度是很困難的，因此用透過懸浮液的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度。光強(qiáng)與粒徑之間的數(shù)量關(guān)系可以用比爾定律來描述：

   通過比爾定律，我們通過測(cè)量不同時(shí)刻的光強(qiáng)得到光強(qiáng)的變化率，可以求得粒度分布。