2.3. Распределение частиц по размерам

Как уже говорилось, дисперсная фаза образуется множеством час­тиц, которые могут различаться геометрическими размерами. Таким образом, если конкретная частица характеризуется конкретными разме­

рами, то для характеристики дисперсной фазы используются статисти­ческие характеристики образующих ее частиц.

2.3. Классификация дисперсных систем в зависимости от размера дисперсной фазы Классы	Размер частиц	Дисперсность	Примеры
	м	м-'
Высокодисперсные	ю-9-ю-7	109-107	Золь кремниевой кислоты, рубиновое стекло
Среднедисперсные	1(Г7-1(Г5	107— 1 о5	Сажа, растворимый кофе, сахарная пудра
Грубодисперсные	> 10 5	< 105	Мука, крупа .

К размерам частиц, как к случайным величинам, применимы все понятия и представления теории вероятности и математической стати­стики: закон распределения, среднее, дисперсия и т. п. Наиболее пол­ными характеристиками будут являться эмпирическая функция (инте­гральная кривая) или плотность (дифференциальная кривая) распреде­ления частиц по размерам. Первая позволяет оценить процент (долю) частиц, имеющих характеристику меньше указанной, вторая - долю частиц, имеющих характеристики в некотором диапазоне.

		/ /
	/	/ 2

§

! <

■8- _&

Й § ¹

9 *

* 0)

и S

а» $

Г*¹ I

1,5

2,5

Толщина, мм

3,0

3,5

2,0

Рис. 2.2. Эмпирические функции распределения толщины перловой крупы:

1-е исходном состоянии (W = 11-12%); 2 - после термообработки методом вы­сокотемпературной микронизации (ВТМ

)-о

в

О

а: 5 о

8

И

О ? О) §

Е о

а.

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О

1,8

2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 Толщина, мм

Рис. 2.3. Эмпирическая плотность распределения толщины перловой крупы (W= \ 1-12%)

В зернопереработке, например, есть такой показатель, как вырав- ненность зерна или крупы, которая оказывает существенное влияние на потери при переработке и качество конечного продукта. Очевидно, что выравненность непосредственно связана с дисперсией размеров.

В принципе, для определения линейных размеров может быть ис­пользован весь арсенал измерительных средств - от линейки (точность 1(Г³ м), штангенциркуля (10~⁴ м), микрометра (Ю^-5 м), до микроскопов различной конструкции (< 10~⁶ м). Анализ дисперсных систем для оцен­ки размеров, формы и концентрации частиц дисперсной фазы называет­ся дисперсионным анализом.

Для анализа сыпучих тел широко применяется ситовой анализ гра­нулометрического состава (до размера частиц, например, муки 50-10 ⁶ м = = 50 мкм). В этом случае говорят о фракционном составе дисперсной фазы.

Однако следует иметь в виду, что оценка фракционного состава сыпучей массы можег существенно зависеть от метода анализа. На гра­фиках рис. 2.4 даны эмпирические функции распределения частиц муки высшего сорта по размерам, полученные методом ситового анализа [6].

Медианный размер частиц можно оценить в 50-60 мкм. Однако более детальный анализ с помощью телеанализатора типа «Оптрон» дает гораздо меньшее значение - 14 мкм, что соизмеримо с размером крахмальных гранул, эмпирическая плотность распределения которых для двух сортов пшеницы, оцененная по специальной методике, показа­на на рис. 2.5 [7, 8]

.

50 100

Размер отверстий сит, мкм

Рис. 2.4. Фракционный состав муки высшего сорта (ситовой анализ) от двух различных поставщиков

it \
г. А ■ А I Л
\Т \\
\\ 1 \
Л \ \ ■ Ж

0,1

10

20

30

40

Размер гранул, мкм

* 0,16 г

§ 0,14 «ъ

£ 0,12 о о С*.

% 0,08 ■ §

§ 0,06 I

S 0,04 g

§- 0,02

О

о

Рис. 2.5. Эмпирическая плотность распределения крахмальных гранул по размерам для пшеницы: / - Богарная 56; 2 - Саратовская 29

Такое расхождение объясняется тем, что мелкие частицы могут слипаться, образуя более крупные агломераты, забивать ячейки сита, зауживая проходное сечение. Следует отметить, что, кроме метод

а

оценки, фракционный состав муки одного и того же сорта может суще­ственно зависеть от сырья, аппаратурно-технологического исполнения мукомольной линии и многих других факторов.

С размером частиц тесно связаны и многие другие физические ха­рактеристики, как это видно из табл. 2.4 на примере зерна амаранта [9].

2.4. Физические свойства зерна амаранта различных фракций Характеристика	Размер отве|		рстий контрольного сита, мм
	1,6	1,4	1,2	1,0	0,85	0,67
Сход с сита, %	1,7	2,8	6,4	24,7	53,8	10,6
Размеры, мм: длина	1,73	1,64	1,4	1,24	1,06	0,8
ширина	1,64	1,42	1,31	1,10	0,94	0,71
толщина	1,21	1,12	1,04	0,96	0,89	0,62
Объем, мм3	1,66	1,37	1,01	0,81	0,71	0,61
Площадь поверхности, мм2	6,77	5,96	4,93	4,19	3,84	3,47
Удельная поверхность, м2/кг	354	377	414	446	468	495
Насыпная плотность, кг/м3	874	860	848	830	815	789
Плотность, кг/м1	1152	1154	1155	1157	1156	1155
Масса 1 ООО зерен, г	1,91	1,58	1,19	0,94	0,82	0,70
Скорость витания, м/с	7,1	6,7	6,3	5,6	5,2	3,8

Эффективность работы ряда технологических машин во многом зависит от выравненное™ зерна, т. е. от того насколько мал разброс размера частиц относительно их среднего значения. Характеристикой выравненное™ могут служить дисперсия, среднее квадратичное откло­нение или отношение среднего к среднему квадратичному отклонению. Для получения выравненных партий зерно сортируют или калибруют, используя, например, сита.