气体透过法粒度测定仪的核心原理是利用气体在粉末堆积层中的流动特性，结合流体力学理论，反推粉末的平均粒径及相关参数，其技术基础主要源于经典的 “柯肯达尔（Kundsen）流动理论” 和 “达西（Darcy）定律”，具体可拆解为以下 3 个关键环节：
平均粒度仪WLP-216G
一、核心前提：粉末堆积层的 “多孔介质” 特性
当待测粉末被均匀填充到仪器的 “样品管” 中并施加固定压力压缩后，会形成一个均匀的粉末堆积层—— 该堆积层可视为由无数粉末颗粒与颗粒间的微小孔隙组成的 “多孔介质”。此时，若向堆积层一侧通入稳定的气体（通常为空气，部分高精度型号可用惰性气体），气体会从孔隙中穿过，其流动速度、压力损失与孔隙结构直接相关，而孔隙结构又由粉末颗粒的大小（粒径）、形状、堆积密度共同决定。
平均粒度仪WLP-216G
二、关键理论：气体流动的两种模式与公式推导
气体在粉末堆积层孔隙中的流动，会因 “孔隙尺寸” 与 “气体分子平均自由程” 的相对大小，呈现两种核心模式，仪器通过检测气体的压力差和流量，结合对应模式的公式计算粒径：
1. 粘性流模式（适用于大颗粒 / 大孔隙，如粒径＞10μm）
当粉末颗粒较大、孔隙尺寸远大于气体分子平均自由程（如空气分子自由程约 0.06μm，常温常压下）时，气体分子间的碰撞频率远高于分子与孔隙壁的碰撞，气体流动遵循达西定律：Q=η⋅L
k⋅A⋅ΔP
- Q
- ：气体透过流量；A
- ：样品堆积层横截面积；ΔP
- ：堆积层两侧的压力差；
- η
- ：气体粘度；L
- ：样品堆积层厚度；k
- ：堆积层的 “渗透率”（与颗粒粒径直接相关）。
通过测量 Q
、ΔP
等参数，可先计算出 “渗透率 k
”，再代入 “卡曼 - 科泽尼（Carman-Kozeny）方程” 反推粉末的平均粒径：d=k⋅ρ⋅ε3
180⋅η⋅(1−ε)2
- d
- ：平均粒径；ε
- ：堆积层孔隙率（可通过样品质量、体积、颗粒真密度计算）；ρ
- ：粉末真密度。
2. 分子流（克努森流）模式（适用于小颗粒 / 小孔隙，如粒径＜1μm）
当粉末颗粒极小、孔隙尺寸接近或小于气体分子平均自由程时，气体分子与孔隙壁的碰撞成为主导，流动遵循克努森定律：Q=3⋅L⋅2πRT/M
4⋅A⋅ΔP⋅r
- r
- ：孔隙半径（与颗粒粒径相关）；R
- ：气体常数；T
- ：绝对温度；M
- ：气体摩尔质量。
此时，仪器通过检测低压下的气体流量，结合克努森定律，同样可关联到孔隙半径，进而计算出小颗粒的平均粒径。
3. 过渡流模式（适用于中等粒径，如 1μm-10μm）
当粒径处于上述两种模式之间时，气体流动是粘性流与分子流的叠加，仪器会采用 “混合流公式”（如伯努利方程修正版）综合计算，确保中等粒径范围内的测量精度。
三、仪器实现流程：从样品到结果的 4 个步骤
气体透过法粒度仪的实际操作，本质是通过硬件检测关键参数、软件代入公式计算的过程，以奥德 WLP 系列为例，流程如下：
- 样品准备：称取一定质量的粉末，均匀填充到样品管中，施加固定压力压缩（确保堆积密度稳定，减少误差）；
- 参数设定：输入粉末真密度、目标压力差（如 WLP-216A 的 50cm 水柱）等基础参数；
- 气体透过检测：仪器通过进口针阀（如 WLP-208A 的美式针阀）控制稳定气流，传感器实时检测 “透过流量 Q
- ” 和 “压力差 ΔP
- ”；
- 自动计算：软件根据检测到的 Q
- 、ΔP
- ，结合样品堆积层厚度、孔隙率等数据，自动判断流动模式并代入对应公式，最终输出平均粒径（部分型号还可计算比表面积，基于粒径与比表面积的换算关系：比表面积 S=6/(d⋅ρ)
- ）。
总结：气体透过法的核心逻辑
简言之，该方法的本质是 “以气体为‘探针’，通过检测其在粉末堆积层中的流动阻力，反向推导颗粒的大小”。其优势在于无需将粉末分散到液体中（避免团聚 / 溶解问题），尤其适合干燥、易团聚、不溶于液体的粉末（如粉末冶金、陶瓷、金属粉末等），且测量速度快（如 WLP 系列 1-5 分钟 / 次），操作相对简便
