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Die Summenverteilung $ Q_r (x_i) [Q_r $ ist das Formelzeichen für Quantil], bezogen auf eine festgelegte Merkmalsgröße x, gibt aus Auskunft darüber welche Mengenanteil eines Partikelkollektivs kleiner ist als ein vorgegebener Wert $ x_i $. Formal errechnet sich die Summenverteilung mit
Methode
Wir können uns die Untersuchung vereinfachen, indem wir das Partikelkollektiv in Intervalle unterteilen. Hieraus ergibt sich eine Partikelklasse $ i $ der Merkmalgröße $ x $:
Unter Verwendung eines arithmetischen Mittels können wir die mittlere Partikelgröße in diesem Intervall bestimmen:
$ \overline{x}_i = \frac{x_i + x_{i-1}}{2} $
Die betrachtete Partikelklasse können wir dem entsprechenden Mengenanteil zuordnen. Für den Äquivalenzdurchmesser als Dispersitätsgröße einer volumengleichen Kugel $ d_v $ erhalten wir mit der Verteilungssumme $ Q_r(d_{Vi}) $ eine normierte Gesamtmenge aller Teilchen, die einen Äquivalenzdurchmesser $ < d_v $ aufweist.
Beachte bei deinen Überlegungen zur Summenverteilung $ Q_r $ die Normierungsbedingung:
- $ Q_r (x_{min}) = 0 $
- $ Q_r (x_{max}) = 1 $
Mengenart
Soll die Partikelgrößenverteilung dargestellt werden, so bestimmt man die Mengenanteile, mit denen die jeweiligen Partikelklassen an der dispersen Phase beteiligt sind.
Merke
Die nächste Tabelle führt Mengenarten inkl. Index und Bezeichnung auf:
Mengenart | Index $ r $ | Bezeichnung | Messart/Messverfahren |
Anzahl | 0 | $ Q_0 (x) $ | elektrische Mobilitätsanalyse (Zählen) |
Länge | 1 | $ Q_1 (x) $ | Sedimentationsanalyse |
Fläche | 2 | $ Q_2 (x) $ | Extinktionsmessung |
Masse, Volumen | 3 | $ Q_3 (x) $ | Siebanalyse (Wiegen) |
Merke
Stetige und diskrete Summenverteilungskurve
Zur graphischen Darstellung mit Hilfe einer Summenverteilungskurve verwendet man ein normiertes Mengenmaß. Die Normierung löst die Abhängigkeit der Mengenanteile von der Gesamtmenge auf. Bei einer Partikelgrößenverteilung wird die vorliegende Partikelgröße auf der Abszisse und das Mengenmaß $ Q_r $ bzw. $ q_r $ [folgt noch] auf der Ordinate aufgetragen.
- Stetige Summenverteilungskurve
- Diskrete Summenverteilungskurve
Beispiel - Sieben und Wiegen $ Q_3 $
Beispiel
Durch einen Siebvorgang von $ 200 g $ Gesamtmasse ergibt sich eine Menge von $30 g $, die durch eine Maschenweite von $ 1mm $ durch das Sieb gefallen ist und deren Partikel somit $ < 1 mm $ sind. Formal erhalten wir:
$ Q_3 (1mm) = \frac{30g}{200g} = 0,15 $
Diese Menge kann dann in einem weiteren Durchgang durch eine engere Maschenweite gesiebt werden. Erneut erhalten wir eine Menge, die ins Verhältnis zur Gesamtmenge gesetzt werden kann. Dieser Vorgang lässt sich so oft wiederholen bis die gewünschte Auswertung/Klassifizierung vorliegt.
Hinweis
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