【摘要】 众所周知，湿度是某些粉末产品流动行为的关键因素，有助于粉末团聚

众所周知，湿度是某些粉末产品流动行为的关键因素，有助于粉末团聚[1-2]，也是粉末静电充电积聚和/或消散的一个因素[3]。粉末的团聚和摩擦充电可以在粉末加工操作中造成显著的操作停机时间。传统方法进行粉末流动表征时，粉末都是储存在控湿室中，因此实际的流动流变学实验并不是在控湿条件下进行的。因此提出了一种将湿度直接引入粉末流变仪的新方法，以精确测定粉末流动对湿度的响应。总体而言，实际湿度水平可能对粉末系统的行为产生不利影响或提供有利优势，这取决于实际粉末，单元操作和固有材料特性。为了确保无问题的粉末处理，必须了解湿度如何影响颗粒产品的流动行为。试验循环的平均流速能在60个试验循环中保持恒定。与向上和自动旋转循环相比，向下流动能量高的主要原因是测试循环中100mm/s的高叶尖速度。在调理循环中，喷嘴向下和向上运动的速度均为40mm/s。观察到的较高的向下循环流能很可能是叶片以高叶尖速度运行时向下时刻附加剪切力的直接结果。重点研究试验循环的流能。当测试循环能量大致保持不变时，从第一个到第二个调节循环的流动能量有所增加。总能量的主要组成部分是扭矩能量，而力能量是较小的组成部分，但对检测粉床高度仍然很有帮助。由于叶片必须完全浸入粉床中才能测量扭矩能量，因此对粉床高度的影响较低。从第一次到第二次调理周期，粉床高度从大约55mm下降到50mm。这是由于粉末床的重组，导致散装粉末密度的变化。当流变仪叶轮扫过粉床并测量力和扭矩能量时，从流变容器底部引入加湿空气，然后计算总流能。首次详细分析了向下、自旋和向上实验循环的流能。通常，粉末在湿度控制的柜中储存数小时，甚至数月，以便在粉末流变实验之前通过扩散使水分吸收达到平衡。在本研究中，湿度通过粉末容器的连续流动加速了吸湿过程。目前的工作表明，粉末流变学是一种检测湿度引起的粉末流动变化的高效工具，包括静电和材料相变(如潮解)的影响。结果表明，湿度对氯化钠粉体的流动能有影响，且下循环、自旋和上循环流动能的湿度响应不同。这种差异也是由于尖端速度的变化和由此产生的粉末剪切力的变化。虽然在自动旋转和向上循环实验中强调了氯化钠的湿度诱导潮解行为，但向下流动的能量揭示了粉末静电性质的变化。曝气方式和湿度控制也会影响实验的再现性。引入更好的加湿方法可以进行更详细的粉末流动调查。

 

[1] M. Chen, D. Zhang, W. Dong, Z. Luo, C. Kang, H. Li, G. Wang, J. Gong, Amorphous and humidity caking: a review, Chin. J. Chem. Eng. 27 (2019) 1429–1438.

[2] U. Zafar, V. Vivacqua, G. Calvert, M. Ghadiri, J.A.S. Cleaver, A review of bulk powder caking, Powder Technol. 313 (2017) 389–401.

[3] M. Krantz, H. Zhang, J. Zhu, Characterization of powder flow: static and dynamic testing, Powder Technol. 194 (2009) 239–245.

 

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