Определение средней и насыпной плотности. Насыпная плотность Определение насыпной плотности

Но также производит и биологически активные добавки (БАД) к пище в таблетированной и капсулированной форме. В связи с этим кажется необходимым рассказать о некоторых похожих терминах и технологические свойствах этих продуктов.

Технологические свойства порошкообразных (таблетированных и капсулированных ) лекарственных веществ и биологически активных добавок к пище зависят от их физико-химических свойств. При производстве биологически активных добавок в форме таблеток и в форме твёрдых желатиновых капсул необходимо учитывать различные технологические характеристики, так как активные компоненты и многие экстракты лекарственных растений поступают в виде порошков или порошковых смесей.

Насыпная плотность

Базовой характеристикой всех сыпучих материалов является плотность. Существуют понятия истинной и насыпной плотности, которые измеряются в г/см 3 или кг/м 3 .

Истинная плотность – это отношение массы тела к объему этого же тела в сжатом состоянии, в котором не учитываются зазоры и поры между частицами. Истинная плотность – постоянная физическая величина, которая не может быть изменена.

В своем естественном состоянии (неуплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Под насыпной плотностью различных сыпучих материалов понимают количество порошка (сыпучего продукта), которое находится в свободно засыпанном состоянии в определённой единице объема.

Насыпная плотность заданного порошка или любой сыпучей смеси (D нас. пл.) определяется отношением массы свободно засыпанного порошка (Mасса cып.) к объему этого порошка (Vcосуда) по формуле:

D нас.пл.= Mасса cып/Vcосуда

Насыпная плотность учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, поэтому насыпная плотность гораздо меньше, чем истинная. Например, истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м 3 , а насыпная – 1,02 т/м 3 .

Зная насыпную плотность применяемых сыпучих материалов можно при проектировании емкостей или дозаторов, а так же капсул и таблеток рассчитать их объем и, соответственно, высоту засыпки. Понятно, что если нам частично известны некоторые параметры, а именно высота засыпки, а так же коэффициент засыпки, то можно рассчитать высоту предполагаемого объема, то есть высоту форматных частей, что очень важно при решении технологических задач. Конечно, если известна насыпная плотность порошка, тогда технологи могут легко рассчитать массу для одной дозы, порции или упаковки и тем самым определить величину дозировки для капсулятора или таблетпресса, а также для любого другого фасовочного оборудования.

Значение насыпной плотности определяется в соответствии со стандартом (ГОСТ 19440-94 «Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. Часть 2. Метод волюмометра Скотта») с помощью прибора волюмометра, принцип действия которого основан на точном определении массы порошка, заполняющего мерную емкость. Волюмометр состоит из воронки с ситом и корпуса с несколькими наклонными стеклами, по которым порошок, пересыпаясь, падает в тигелек с измеренным объемом и весом.

Объемная или Насыпная плотность зависит от размера, формы, влажности и плотности частиц гранул или порошка. По значению этого показателя можно прогнозировать и рассчитывать объем матричных каналов. Процедуру измерения насыпной плотности порошковой смеси или монопорошка проводят на специальном приборе (рис. 1).

Производят навеску массой 5,0 г порошка. Точность навески до 0,001 г. Далее засыпают навеску в мерный цилиндр. Устанавливают на приборе амплитуду колебаний (35-40 мм) при помощи регулировочного винта. Устанавливают отметку по шкале и фиксируют положение при помощи контргайки. Далее, с помощью трансформатора устанавливают частоту колебаний. Частота устанавливается в интервале от 100 до 120 кол/мин, по счетчику. После включения прибора тумблером оператор следит за отметкой, по которой установлен уровень порошка в цилиндре. Как правило, при работе прибора в течение 10 минут, уровень порошка или смеси становится постоянным, и прибор необходимо отключить.

Насыпную плотность рассчитывают по формуле:

где: ρ н – насыпная плотность, кг/м 3 ;

m – масса сыпучего материала, кг;

V – объем порошка в цилиндре после уплотнения, м 3 .

В зависимости от насыпной плотности порошки классифицируют следующим образом:

ρ н > 2000 кг/м 3 – весьма тяжелые;

2000 > ρ н > 1100 кг/м 3 – тяжелые;

1100 > ρ н > 600 кг/м 3 – средние;

ρ н < 600 кг/м 3 – легкие.

Одним из приборов, на котором проводят измерение насыпной плотности (а также другие характеристики порошковой смеси или монопорошка), является прибор ВТ-1000.

Анализатор ВТ-1000 (Рис. 2) используется для определения свойств различных сыпучих материалов, связанных с текучестью. Порошок или порошковые смеси, по определению, являются двухфазными системами. Свойства поверхности частиц порошковой смеси или монопорошка, так же как и их плотность, все эти параметры определяет его поведение в потоке и их сыпучесть. Правильное определение параметров сыпучести очень важно для расчетов процессов обработки порошка, его упаковки, транспортировки и хранения.

С помощью ВТ-1000 (Рис.3) возможно определить не только насыпную плотность, но и дисперсность, угол падения, угол естественного откоса, угол на плоской пластине и плотность утряски. Из данных характеристик легко рассчитать угол разности, прессуемость, объем пустого пространства, сжимаемость, униформность. По характеристикам зафиксированным на приборе, можно рассчитать индекс Карра, что позволяет определить значения сыпучести и аэрируемости

(поведения порошка в аэродинамической струе).

Порошок засыпается в мерный цилиндр. Отношение занятого им объема к массе порошка является объемной или насыпной плотностью. Рис.3

Строительные материалы

Зачем нужно знать плотность песка строительного (кг/м3)?

От автора: здравствуйте, уважаемый читатель. Из данной статьи вы узнаете, как определяется истинная плотность песка строительного кг/м 3 . Зачем это нужно? - прежде всего - затем, чтобы не быть обманутым при закупке данного стройматериала. Ведь, действительно, определить, сколько конкретно тонн песка для строительных работ вам привезли, - довольно затруднительно. Вы же не будете взвешивать машину, не так ли? И вот, довольно часто поставщики строительных материалов этим пользуются, просто-напросто - недосыпая песок.

Но знание данного критерия важнó не только по причине возможного обмана. Дело в том, что при строительстве, в принципе, важно знать, потребуется, скажем, чтобы залить фундамент или перекрытие. Ведь если вдруг не хватит - это может обернуться настоящей катастрофой, особенно, если сдать объект необходимо в кратчайшие сроки.

А начнем мы, пожалуй, с общих определений, чтобы правильно ввести вас в курс дела. Суть в том, что насыпная плотность песка строительного измеряется в зависимости от того, насколько материал уплотнен. С цементом примерно та же ситуация: чем он старше, - тем выше его плотность, так как со временем любое сыпучее вещество «скучивается». Аналогию можно провести даже с обычной мукой, что используется для выпечки.

Из этого следует, что один и тот же объем сыпучего вещества может иметь разную плотность (а, следовательно, - разное количество). В первоначальном же состоянии (без уплотнения) - материал можно охарактеризовать термином «истинная насыпная плотность».

Стало быть, - насыпная плотность - это плотность материала в состоянии, при котором он не подвергался уплотнению. То есть, - при определении этого значения - необходимо брать во внимание не только объем песчинок (или частей другого стройматериала), но и расстояние, на которое они удалены друг от друга. Из этого - делаем вывод, что насыпная плотность в несколько раз меньше обычной плотности материала.

После того, как материал уплотнится (а зависит это прежде всего - от условий, в которых он хранится и от времени), - плотность его уже перестает быть насыпной. Она становится выше.

Зачем нужно знать, какова плотность песка (природного) для строительных работ? Прежде всего - для сопоставления объема и массы строительного материала. Цена на сыпучие вещества может быть указана не только за 1 т (тонну), но и в кубических метрах. Да и при приготовлении - пропорции вещества могут понадобиться не в весе, а в объеме.

Ниже представлена небольшая таблица, в которой во второй колонке представлена насыпная плотность песка строительного (кг/м³), а в третьей - количество кубов в 1 т.

Важно ! С увеличением плотности - увеличивается и несущая способность.

От чего зависит плотность?

Плотность сыпучего вещества (в данном случае - песка) прежде всего зависит от его происхождения и состояния. Таблица ниже демонстрирует нам принципиальные различия насыпной плотности различных видов .

Как определить насыпную плотность?

Данный показатель, как правило, определяется в лабораторных условиях. По сути, - материал просто взвешивается с использованием мерных сосудов (1 л и 10 л). Литровая ёмкость используется для определения плотности в состоянии, при котором материала не подвергался уплотнению песок высушивается до постоянной своей массы и пропускается сквозь сито, диаметр отверстий которого составляет 5 мм.

Десятилитровая ёмкость используется, когда необходимо определить интересующий нас показатель материала, что содержится в партии. Таким образом мы можем перевести единицы пассы в единицы объема.

В данном случае материал специально не высушивается. Он берется в состоянии влажности, присущей естественному состоянию. Он также пропускается через аналогичное сито (диаметр отверстий - 5 мм).

Процедура определения плотности выглядит так: уже просеянный материал насыпается в мерный сосуд с высоты ±10 см. Для этого следует использовать совок. Когда сосуд будет заполнен, - горку следует снять при помощи металлической линейки. Уровень высоты песка должен быть вровень с краями мерного сосуда. Далее - этот мерный сосуд вместе с содержимым следует взвесить на точных весах. Само собой разумеется, что нас интересует исключительно чистый вес содержимого, потому вес ёмкости следует вычесть.

Чтобы перевести единицы массы в единицы объема, - процедура, в сущности, всё та же. Как, впрочем, и оборудование. Но вот только насыпать материал нужно уже не с 10 см, а со 100 см.

Ниже приведена формула, по которой и определяется интересующий нас показатель.

В данном γн - это показатель плотности, m1 - это масса мерного сосуда без содержимого, m2 - общая масса, а V - соответственно, объем.

Чтобы наглядно ознакомиться с процедурой определения, - посмотрите видео, представленное ниже, где исследования проводятся в виртуальной лаборатории, в идеальных условиях.

Заключение

На этом всё, уважаемый читатель. Спасибо, что ознакомились со статьей. Сегодня мы узнали, как определить насыпную плотности, а также - выяснили, зачем это делать. Для удобства и ясности - мы привели таблицу и формулу. Надеюсь, что изложенные материалы оказались для вас полезными.

Если вас интересует другой строительный вопрос, - воспользуйтесь навигацией по сайту для поиска нужной информации. Уверен, здесь найдется то, что вам нужно. Удачи и до новых встреч на Seberemont, дорогой читатель.

Предоставляем услуги перевозки ФАСОВАННЫХ сыпучих грузов по Украине и в международном сообщении: Европа, Азия, СНГ

На выбор метода перевозки и перегрузки сыпучих материалов влияют их характерные свойства: истинная плотность, размер частиц, насыпная плотность и влажность . Средний размер частиц сыпучих материалов составляет 0,1 - 10 мм, потому эти грузы легко распыляются. Чтобы избежать потери сыпучих материалов, в процессе перевозки, транспортные средства должны быть герметизированы.

Расчет тоннажа. Насыпная плотность строительных и сельскохозяйственных грузов.

Знать насыпную плотность необходимо, для оптимального выбора объема грузового отсека самосвала или зерновоза. Ниже в таблице приведена насыпная плотность строительных и сельскохозяйственных грузов, а с помощью калькулятора можно вычислить вес того или иного количества объема сыпучих материалов.

Калькулятор расчета тоннажа сыпучих грузов.

Истинная и насыпная плотности сыпучих материалов

Плотность является базовой характеристикой сыпучих материалов при транспортировке. Существует истинная и насыпная плотность , которая измеряется в кг/м 3 или т/м 3 .

Истинная плотность – это отношение массы к объему тела в сжатом состоянии, без учета зазоров и пор между частицами, и является постоянной физической величиной, которая не может быть изменена.

В своем естественном состоянии (неуплотненном) сыпучие материалы характеризуются насыпной плотностью. Насыпная плотность– это плотность в неуплотненном состоянии, учитывает не только объем частиц материала, но и пространство между ними, потому насыпная плотность гораздо меньше чем истинная. Например , истинная плотность каменной соли составляет 2,3 т/м 3 , а насыпная - 1,02 т/м 3 . Песок в мешке или 30 куб.м. соли в кузове самосвала – это грузы находящиеся в неуплотненном состоянии. При уплотнении сыпучего груза, его плотность возрастает и становиться истинной.

Таблица насыпной плотности сыпучих грузов

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность. В объеме таких материалов имеются не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками материала. Это определение выполняют с помощью прибора (рис 1.5), который представляет собой стандартную воронку в виде усеченного конуса. Внизу конус переходит в трубку диаметром 20 мм с задвижкой. Под трубкой устанавливают заранее взвешенный мерный цилиндр объемом 1 литр (1000 см 3). Расстояние между верхним обрезом цилиндра и задвижкой должно быть не более 50 мм.

В воронку насыпают сухой исследуемый материал , затем открывают задвижку и заполняют цилиндр с избытком, закрывают задвижку и металлической или деревянной линейкой срезают от середины в обе стороны излишек материала вровень с краями цилиндра. При этом линейку держат наклонно, плотно прижимая к краям цилиндра. Необходимо, чтобы цилиндр был неподвижным, так как при толчках сыпучий материал может уплотниться, что увеличит его среднюю плотность. Затем цилиндр взвешивают с точностью до 1 г. Испытание повторяют пять раз и среднюю плотность материала в рыхлонасыпанном состоянии r н , кг/м 3 , вычисляют как среднее арифметическое пяти определений по формуле:

ρ н = (m 1 - m 2)/V, (1.9)

где: m 1 - масса цилиндра с материалом, кг; m 2 - масса цилиндра без материала, кг; V - объем цилиндра, м 3 .

Рис. 1.5. Стандартная воронка

1 - корпус; 2 - трубка; 3 - задвижка; 4 - мерный цилиндр

При транспортировании и хранении сыпучие материалы уплотняются, при этом значение их насыпной плотности оказывается на 15-30% выше, чем в рыхлонасыпном состоянии. Определяют насыпную плотность материала в уплотненном состоянии по приведенной выше методике, однако после заполнения цилиндра его уплотняют путем вибрации в течение 30-60 с на виброплощадке или путем легкого постукивания цилиндра с материалом о стол 30 раз. В процессе уплотнения материал досыпают, поддерживая некоторый избыток его в цилиндре. Затем избыток срезают и определяют массу материала в цилиндре, после чего вычисляют насыпную плотность в уплотненном состоянии.

Для влажного материала насыпная плотность вычисляется по формуле

ρ w н = ρ н (W + 1), (1.10)

где: W - влажность материала, отн.ед.

Вопрос: Всегда ли верна эта формула?

Да, если увлажнение не приводит к изменению объема материала (это учитывается при выводе формулы (1.10)). Но для тонкодисперсного материала (к нему не относится песок, т.к. его мелкая фракция должна быть не менее 0,14 мм) при увлажнении вначале это условие будет выполняться, а затем объем будет увеличиваться вследствие раздвижки зерен адсорбированной водой. При этом будет происходить уменьшение ρ w н с ростом W (т.к. плотность воды меньше песка).

Вывод формулы (1.10).

1. Влажность материала: W = (m вл. – m)/m , где: m вл. – масса влажного материала, г; m – масса сухого материала, г.

Отсюда находим m вл. = m (1 + W) .

По определению ρ w н = m вл. /V , где V – объем влажного сыпучего материала (здесь негласно принимается, что объемы сухого и влажного сыпучего материала равны!).

После подстановки имеем: ρ w н = m вл. /V = m(1 + W)/V = ρ н (1 + W).

Под средней плотностью материалов пони­мают отношение массы образца в сухом состоянии к его объему. Для материалов, представляющих собой куски различной крупности (сыпучие материалы), применяют понятие насыпной плотности, представляющей собой отношение массы материала в насыпном состоя­нии к его объему.

Все основные свойства теплоизоляционных материа­лов связаны с их пористостью, но самую непосредствен­ную связь с пористостью имеет средняя (насыпная) плотность. Знание этой характеристики позволяет су­дить о теплозащитных свойствах теплоизоляционного материала. По величине средней плотности теплоизоля­ционные материалы делят на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.

Маркой считают наибольшее значение средней плот­ности в пределах одного из вышеприведенных интерва­лов. Например, материал со средней плотностью 310 кг/м3 относят к марке 350, со средней плотностью 27 кг/мч - к марке 35 и т. п.

Все теплоизоляционные материалы можно разделить на три группы: жесткие (штучные теплоизоляционные материалы, выпускаемые в виде изделий определенной заданной формы), гибкие (в виде крупноразмерных ма­тов, матрацев и т. п.) и рыхлые (минеральная и стек­лянная вата, вспученные перлит и вермикулит, стекло - пор).

Методы определения средней (насыпной) плотности различных видов теплоизоляционных материалов в зна­чительной мере отличаются друг от друга.

Определение средней плотности жестких теплоизоля­ционных материалов осуществляют измерением линей­ных размеров и взвешиванием самих изделий или изме­рением и взвешиванием образцов, выпиливаемых, вы­сверливаемых или вырезаемых из различных частей изделий. При этом обычно образцы предварительно вы­сушивают при температуре 105-110° С. Средняя плот­ность (кг/м3)

Где M - масса образца или изделия, кг; V -объем образца или изделия, м3.

При определении средней плотности изделия в есте­ственно влажном состоянии применяют формулу

Где Wa - абсолютная влажность материала, по массе, %.

Размеры образцов и изделий находят с помощью металлического измерительного инструмента (линейки, штангенциркуля). Длину и ширину изделий измеряют не менее чем в трех местах - у краев и в середине, А толщину в пяти-шести местах. Например, толщину фибролитовых плит измеряют в шести точках; на рас­Стоянии 100 мм от каждого края и в двух местах по
Продольной осевой линии плиты. Измерение толщины может производиться штангенциркулем или специаль­ным прибором - толщиномером (рис. 7). Толщиномер применяют^ для измерения толщины торфяных, жестких минераловатных и теплоизоляционных древесноволок­нистых плит. Точность измерения толщины плит при использовании штангенциркуля и толщиномера состав­ляет 0,1 мм, а при использовании линейки-1 мм.

Среднюю плотность партии материала вычисляют как среднюю арифметическую величину не менее, чем трех определений. При этом взвешивание образцов hpo - изводят с точностью до 0,1 г, а изделий - до 1 г.

Определение средней плотности гибких теплоизоля­ционных материалов ведут следующим образом. Из раз­ных мест каждого из трех полотнищ войлока, отобран­ных для испытаний, вырезают по три образца размером 100 X 100 мм. Взвешенный с точностью до 0,01 г обра­зец укладывают на основание специального прибора (рис. 8) . Пластинку 7 массой 0,5 кг подводят вплот­ную к пластинке 6 и закрепляют винтом 5. Затем пла­стинки 7 я 6 опускают вниз, не доводя нижнюю поверх­ность пластинки 7 на 1-2 см до поверхности образца, и закрепляют их винтом 4. Ослабив винт 5, опускают пластинку 7 на поверхность образца, оставляют ее в этом положении 5 мин, после чего с помощью стрелки I производят отсчет по шкале 2 и определяют толщину образцов войлока под давлением 0,0005 МПа. Подвиж­ная пластина 3 используется и при других испытаниях минераловатных изделий.

Средняя плотность войлока (кг/м3)

Рср_ 7(1 +0,01 W)"

Средняя плотность партии войлока будет характери­зоваться средней арифметической величиной девяти определений (девять образцов из трех изделий).

Средняя (насыпная) плотность рыхлых теплоизоля­ционных материалов волокнистого строения зависит от многих факторов. Например, на среднюю плотность ми­неральной ваты оказывает влияние толщина волокон, количество «корольков» (стекловидных невытянувших - ся в волокна включений шаровидной или грушевидной формы размером более 0,25 мм), степень уплотнения ваты. Для получения сравнимых результатов среднюю плотность волокнистых материалов определяют под постоянным давлением. Например, среднюю плотность минеральной ваты определяют в специальном приборе (рис. 9) под давлением 0,002 МПа. С этой целью берут пять навесок ваты по 0,5 кг каждая. Взвешивание про­изводят с точностью до 1 г. Вата для каждой навески отбирается как средняя проба (из пяти упаковочных мест отбирают по 0,5 кг ваты).

Навеску ваты слоями укладывают в металлический цилиндр 1. Сверху на вату с помощью подъемного устройства 4 опускают металлический диск 2 массой 7 кг, что соответствует давлению на вату 0,002 МПа. Под нагрузкой вату выдерживают 5 мин и затем опре­деляют высоту слоя ваты с помощью шкалы, нанесен­ной на стержне 3. Вычисляют объем ваты и, зная ее

Материал в сосуд засыпают с высоты 5 см с помощью воронки или лотка до образования конуса. Избыток ма­териала снимают металлической линейкой без уплотне­ния. Сосуд, масса которого известна, с материалом взве­шивают с точностью до 1 г и по известной формуле опре­деляют насыпную плотность материала.

Среднюю плотность кусков (зерен) рыхлого тепло­изоляционного материала (например, перлитового щеб­ня, керамзитового гравия и т. п.) определяют с помощью песочных объемомеров или погружением в мерные ци­линдры, заполненные водой.

При использовании песочного объемомера (рис. 10) зерно испытуемого материала помещают внутрь прибо­ра. Объем зерна будет равен разности между уровнями песка в приборе с образцом и без него.

Более точно объем куска (зерна) материала можно измерить при погружении его в воду, т. е. по объему вытесненной им воды. С этой целью высушенный ДО постоянной массы и предварительно взвешенный с точ­ностью до 0,1 г образец парафинируют (покрывают тон­ким слоем расплавленного парафина), а затем погру­жают в воду, находящуюся в мерном цилиндре. Как правило, средняя плотность кусков пористых материа­лов ниже плотности воды, поэтому полное погружение образца достигается с помощью металлического диска, объем которого известен. Объем образца вычисляют по количеству вытесненной им воды. При этом учитывают объем металлического диска и парафина. Объем пара­фина

Где т - масса парафина, нанесенного на образец, г; 0,93 - плотность парафина, г/см3.

Зная объе. м образца и его массу, подсчитывают сред­нюю плотность данного куска. Для определения сред­ней плотности «в куске» партии материала производят несколько десятков определений и вычисляют среднюю арифметическую величину.

Определение средней плотности текучих формовоч­ных масс (растворных смесей, пеномасс, шликеров) осуществляют для контроля технологических процессов при тех или иных теплоизоляционных ма­териалов. Это, например, требуется при изготовлении изделий из ячеистых , из пенокерамических или Известково-кремнеземистых масс, и т. п.

Среднюю плотность смесей, находящихся в жидко - текучем состоянии, определяют в цилиндрическом со­суде емкостью 1 л. Сосуд наполняют испытуемой смесью, избыток смеси срезают шпателем или метал­лической линейкой и взвешивают сосуд с массой с точ­ностью до 1 г. Вычитая из общей массы массу" сосуда, узнают массу смеси. Плотность смеси вычисляют как среднее арифметическое по результатам двух измере­ний.

Если испытывают смесь с малой подвижностью (до 6 см), то ее уплотняют на вибростоле в течение 30 с Или на встряхивающем столике, производя 120 ударов (встряхиваний). В этом случае на сосуд сверху наде­вают специальную насадку, позволяющую заполнять мерный сосуд с некоторым избытком. После уплотнения насадка снимается, а избыток смеси удаляется метал» лической линейкой.

Определение средней плотности мастичных материа­лов. Отобранную пробу материала затворяют водой до нормальной (рабочей) консистенции, которую опреде­ляют с помощью стандартного конуса. Нормальная кон­систенция раствора соответствует глубине погружения конуса на 100+10 мм. Затем в специальные формы, предварительно очищенные и смазанные, размером 200 X 50 X 25 мм укладывают испытуемую смесь, уплот­няя ее в углах формы кончиком ножа и заглаживая поверхность ножом или шпателем заподлицо с бортами формы.

Заполненные формы помещают в сушильный шкаф, где образцы высушивают до постоянной массы, затем Их вынимают из форм и отшлифовывают.

Полученные образцы измеряют с точностью до 0,1 мм, взвешивают с точностью до 0,1 г и вычисляют среднюю плотность, кг/м3,