顆粒污染物控制技術基礎準第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第五章顆粒污染物控制技術基礎1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎LOGO第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第一節顆粒的粒徑及

粒徑分布1、顆粒的粒徑

顯微鏡法篩分法光散射法沉降法LOGO第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六顯微鏡法顯微鏡法觀測粒徑直徑的三種方法a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-投影面積直徑LOGO第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六顯微鏡法定向直徑dF（Feret直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長度定向面積等分直徑dM（Martin直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向將顆粒投影面積二等分的線段長度投影面積直徑dA（Heywood直徑）：與顆粒投影面積相等的圓的直徑Heywood測定分析表明，同一顆粒的dF>dA>dMLOGO第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六顆粒的粒徑篩分法篩分直徑：顆粒能夠通過的最小方篩孔的寬度篩孔的大小用目表示－每英寸長度上篩孔的個數光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑沉降法斯托克斯（Stokes）直徑ds：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑空氣動力學當量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑

斯托克斯直徑和空氣動力學當量直徑與顆粒的空氣動力學行為密切相關，是除塵技術中應用最多的兩種直徑LOGO第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粒徑的測定結果與顆粒的形狀有關通常用圓球度表示顆粒形狀與球形不一致的程度圓球度：與顆粒體積相等的球體的表面積和顆粒的表面積之比Φs（Φs<1）正立方體Φs＝0.806，圓柱體Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)顆粒的粒徑LOGO第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六顆粒的粒徑某些顆粒的圓球度LOGO第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2、粒徑分布粒徑分布：不同粒徑范圍內顆粒的個數（或質量或表面積）所占的比例個數分布:每一間隔內的顆粒個數個數頻率：第i個間隔中的顆粒個數ni與顆粒總數Σni之比個數分布LOGO第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六個數分布個數篩下累積頻率：小于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數與顆粒總個數之比LOGO第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六個數頻率密度個數分布LOGO第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粒數分布的測定及計算LOGO第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六眾徑：頻度p最大時對應的粒徑，此時個數中位徑（NMD）：累計頻率F=0.5時對應的粒徑個數分布LOGO第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六類似于數量分布，也有質量頻率、質量篩下累積頻率、質量頻率密度等在所有顆粒具有相同密度、顆粒質量與粒徑立方成正比的假設下，粒數分布與質量分布可以相互換算同樣的，也有質量眾徑和質量中位徑（MMD）質量分布LOGO第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六長度平均直徑表面積平均直徑體積平均直徑表面積－體積平均直徑3、平均粒徑LOGO第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六平均粒徑（續）幾何平均直徑對于頻率密度分布曲線對稱的分布，眾徑、中位徑和算術平均直徑相等頻率密度非對稱的分布，單分散氣溶膠，；否則，LOGO第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六4、粒徑分布函數頻率密度篩下累積頻率標準差正態分布LOGO第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六正態分布是最簡單的分布函數（1）頻率密度分布曲線為對稱的鐘形曲線（2）累計頻率曲線在正態概率坐標紙上為一條直線，其斜率取決于σ

正態分布函數很少用于描述粉塵的粒徑分布，因為大多數粉塵的頻度曲線向大顆粒方向偏移正態分布（續）LOGO第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六正態分布的累積頻率分布曲線正態分布LOGO第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六以lndp代替dp得到的正態分布的頻度曲線對數正態分布LOGO第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六符合對數正態分布的累計頻率曲線在對數概率坐標紙上為一直線，斜率決定于幾何標準差對數正態分布（續）LOGO第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六對數正態分布的累積頻率分布曲線對數正態分布LOGO第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六可用、MMD和NMD計算出各種平均直徑對數正態分布LOGO第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六若設得到一般多選用質量中位徑或

R---R分布LOGO第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六判斷是否符合R－R分布應為一條直線R－R的適用范圍較廣，特別對破碎、研磨、篩分過程產生的較細粉塵更為適用分布指數n>1時，近似于對數正態分布；

n>3時，更適合于正態分布

R---R分布LOGO第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第五章顆粒污染物控制技術基礎1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎LOGO第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第二節粉塵的物理性質粉塵的密度粉塵的安息角與滑動角粉塵的比表面積粉塵的含水率粉塵的潤濕性粉塵的荷電性和導電性粉塵的粘附性粉塵的自燃性和爆炸性LOGO第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六單位體積粉塵的質量，kg/m3或g/cm3粉塵體積不包括顆粒內部和之間的縫隙－真密度用堆積體積計算——堆積密度空隙率——粉塵顆粒間和內部空隙的體積與堆積總體積之比粉塵的密度LOGO第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的安息角與滑動角安息角：粉塵從漏斗連續落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角滑動角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運動時粉塵開始發生滑動的平板傾角安息角與滑動角是評價粉塵流動特性的重要指標安息角和滑動角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性LOGO第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的比表面積以自身體積表示的比表面積以質量表示的比表面積以堆積體積表示的比表面積LOGO第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細孔中的自由水分以及顆粒內部的結合水分含水率：水分質量與粉塵總質量之比含水率影響粉塵的導電性、粘附性、流動性等物理特性平衡含水率：氣體的每一相對濕度，都相應粉塵一定的含水率。LOGO第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的潤濕性潤濕性－粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附著或附著的難易程度的性質潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、溫度、壓力、表面粗糙度及荷電性有關，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤濕速度－分為絕對憎水、憎水、中等親水、親水LOGO第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的荷電性

天然粉塵和工業粉塵幾乎都帶有一定的電荷荷電因素－電離輻射、高壓放電、高溫產生的離子或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產生過程中荷電天然粉塵和人工粉塵的荷電量一般為最大荷電量的1/10荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，且與化學組成有關LOGO第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的導電性比電阻:

導電機制：比電阻對電除塵器運行有很大影響，最適宜范圍104～1010高溫（200℃以上），粉塵本體內部的電子和離子—體積比電阻低溫（100℃以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學物質－表面比電阻中間溫度，同時起作用LOGO第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六典型溫度－比電阻曲線LOGO第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六溫度和相對濕度對粉塵比電阻的影響較為干燥的粉塵的比電阻在3000F（420K）左右達到最大值LOGO第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的粘附性粘附和自粘現象粘附力－克服附著現象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細力、靜電力（庫侖力）斷裂強度－表征粉塵自粘性的指標，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性LOGO第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的自燃性自燃自然發熱的原因－氧化熱、分解熱、聚合熱、發酵熱影響因素：粉塵的結構和物化特性、粉塵的存在狀態和環境存放過程中自然發熱熱量積累達到燃點燃燒LOGO第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六粉塵的爆炸性粉塵發生爆炸必備的條件：可燃物與空氣或氧氣構成的可燃混合物達到一定的濃度爆炸濃度下限爆炸濃度上限存在能量足夠的火源LOGO第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第五章顆粒污染物控制技術基礎1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎LOGO第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第三節凈化裝置的性能凈化裝置技術性能的表示方法凈化效率的表示方法LOGO第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六技術指標處理氣體流量凈化效率壓力損失經濟指標設備費運行費占地面積評價凈化裝置性能的指標LOGO第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六凈化裝置技術性能的表示

方法處理氣體流量漏風率壓力損失LOGO第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六凈化效率的表示方法總凈化效率通過率分級除塵效率分割粒徑－除塵效率為50％的粒徑LOGO第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六分級效率與總效率的關系由總效率求分級效率由分級效率求總效率1LOGO第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六多級串聯的總凈化效率總分級通過率總分級效率總除塵效率LOGO第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第五章顆粒污染物控制技術基礎1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎LOGO第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六第四節顆粒捕集理論基礎流體阻力阻力導致的減速運動重力沉降離心沉降靜電沉降慣性沉降擴散沉降LOGO第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六除塵機理對顆粒施加外力使顆粒相對氣流產生一定位移并從氣流中分離顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力等顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時可以忽略LOGO第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六①流體阻力流體阻力＝形狀阻力＋摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反CD—阻力系數Ap—顆粒在運動方向上的投影面積，m2ρ—流體的密度，kg/m3u—相對運動速度，m/sμ—流體粘度，PasLOGO第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六流體阻力與雷諾數的函數關系

LOGO第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

流體阻力LOGO第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六顆粒尺寸與氣體分子平均自由程（λ）接近時，顆粒發生滑動——坎寧漢修正νλ

KnCFD

流體阻力LOGO第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六阻力導致的減速運動根據牛頓第二定律馳豫時間若僅考慮Stokes區域LOGO第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六阻力導致的減速運動積分得速度由u0減速到u所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數C停止距離LOGO第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六②重力沉降力平衡關系Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）湍流過渡區3LOGO第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六重力沉降牛頓區Stokes直徑空氣動力學直徑LOGO第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六③離心沉降力平衡關系Stokes顆粒的末端沉降速度LOGO第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

④靜電沉降力平衡關系靜電沉降的末端速度習慣上稱為驅進速度，用表示，對于Stokes粒子：LOGO第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六⑤慣性沉降顆粒接近靶時的運動情況靶LOGO第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

慣性碰撞慣性碰撞的捕