1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/粉 尘 治 理关 于 Ro sin R amm ler 粒 径 分 布 函 数 的 研 究戴 丽 燕(东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 110006)摘 要 Ro sin R amm ler 分 布 函 数 是 最 常 用 的 描 述 粉 尘 粒 径 分 布 的 一 种 形 式 , 本 文 对 表 达 式 中 系 数 a与 指 数 n 之 间 的 关 系 进 行 了 分 析 , 导 出 了 二 者
2、之 间 的 关 系 式 。关 键 词 粒 径 分 布 分 布 函 数 形 态 径 中 位 径Study on function of Rosin Ramm ler particle size d istr ibutionD ai L iyan(N orthestern U niversity 110006)Abstract Ro sin R amm ler distribution function is commonly used to describe particle size distribution ofdust. T he paper gave good analysis on t
3、he relation betw een coefficient (a) and index (n) in the operation, anddeduced the relation equntion betw een coefficient (a) and index (n).Keywords Particle size distribution D istribution function M ode diam eter M edian diam eter在 研 究 粉 尘 的 物 理 力 学 性 质 , 粉 尘 的 运 动 与 沉降 时 , 往 往 需 要 知 道 粉 尘 颗 粒 的
4、粒 径 及 其 粒 径 分 布 ,粉 尘 颗 粒 的 大 小 通 常 是 用 粒 径 来 表 示 的 , 除 人 造 粉尘 外 , 各 种 工 业 生 产 方 式 产 生 的 粉 尘 颗 粒 都 具 有 不规 则 的 几 何 形 状 。 一 般 情 况 下 , 可 用 等 效 直 径 来 规 定颗 粒 的 大 小 。在 粉 尘 粒 径 分 布 研 究 中 , 单 一 粒 径 的 粉 尘 在 自然 界 中 是 很 少 见 的 , 但 可 以 在 实 验 室 中 用 特 殊 方 法产 生 。 单 一 粒 径 粉 尘 的 大 小 可 用 简 单 的 粒 径 表 示 , 而对 不 同 大 小 的 粒
5、子 混 合 物 只 能 用 粒 子 的 “ 平 均气 , 经 处 理 达 到 环 保 要 求 后 通 过 高 排 气 筒 排 至 室 外 ,排 气 筒 高 度 高 出 周 围 最 高 建 筑 物 3m 以 上 。 对 地 槽中 的 废 吸 收 液 表 面 板 结 油 漆 块 定 期 收 集 、 填 埋 或 焚烧 , 吸 收 液 不 能 随 意 外 排 , 进 行 化 学 处 理 达 标 后 排 放 。设 计 过 程 中 , 注 意 将 抽 风 口 、 排 气 口 分 开 , 防 止气 流 混 合 被 循 环 抽 入 , 影 响 工 作 间 空 气 质 量 , 同 时 ,合 理 地 调 节 吹
6、吸 气 流 速 度 , 保 证 漆 雾 能 被 有 效 控 制和 输 送 , 确 保 系 统 以 最 优 的 风 量 达 到 最 佳 治 理 效 果 。3 侧 吸 式 通 风 法侧 吸 式 通 风 法 见 图 2。侧 吸 式 即 采 用 从 密 闭 室 双 侧 面 进 行 吹 风 、 吸 气 ,此 种 方 式 对 吹 风 口 喷 嘴 设 计 及 喷 出 气 流 速 度 要 求 较高 , 吹 出 气 流 气 幕 宽 度 小 于 最 大 排 气 罩 口 宽 度 , 保 证漆 雾 和 室 内 混 合 气 体 全 部 抽 出 , 进 行 净 化 处 理 。4 结 语在 密 闭 作 业 室 采 用 吹
7、吸 式 联 合 通 风 法 , 通 过 合图 2 侧 吸 式 通 风 法理 调 节 吹 吸 风 速 和 风 量 , 对 有 害 物 进 行 有 序 输 送 和控 制 , 不 仅 能 克 服 横 向 气 流 干 扰 , 同 时 系 统 所 需 风 量小 , 减 轻 了 设 备 和 管 道 压 力 , 能 收 到 最 佳 的 使 用 效果 , 对 于 中 小 企 业 及 汽 车 维 修 厂 的 喷 漆 作 业 间 油 漆及 废 气 污 染 治 理 效 果 明 显 。(收 稿 日 期 : 1999- 09- 21)6 工 业 安 全 与 防 尘Industrial Safety and D ust
8、Contro l 2000 年 第 5 期M ay 2000 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/径 ”“ 中 位 径 ” 或 “ 形 态 径 ” 来 表 示 , 然 而 , 只 用 “ 平 均径 ”“ 中 位 径 ” 或 “ 形 态 径 ” 来 描 述 粉 尘 的 物 理 力 学 性质 是 不 够 的 , 还 必 须 求 出 粒 子 的 粒 径 分 布 。 通 常 用 对数 正 态 分 布 或 罗 辛 拉 姆 勒 (Ro sin R amm ler)
9、分 布来 描 述 粒 径 分 布 。 在 本 文 中 , 笔 者 拟 对 Ro sinR amm ler 粒 径 分 布 函 数 中 各 因 素 之 间 的 内 在 联 系进 行 分 析 。1 Ro sin R amm ler 粒 径 分 布 函 数国 内 外 用 来 描 述 粉 尘 粒 径 分 布 最 为 广 泛 的 式 子是 Ro sin R amm ler 粒 径 分 布 函 数 1 , (简 称 R R分 布 函 数 )。 即G = 1 - exp - ad n (1)式 中 d 粉 尘 粒 径 ;n 指 数 ;a 系 数 ;G 粉 尘 累 计 重 量 百 分 数 。它 是 粉 尘 粒
10、 径 分 布 的 累 计 分 布 形 式 , 只 要 式 中指 数 n 及 系 数 a 确 定 了 , 式 (1)就 唯 一 地 确 定 了 该 粉尘 的 粒 径 分 布 。 如 果 把 该 式 所 表 示 的 图 形 以 直 角 坐标 表 示 , 它 是 一 条 “ S” 形 曲 线 , 如 图 1 所 示 。 如 果 把 该式 所 表 示 的 图 形 以 R R 专 用 坐 标 画 出 , 则 在 该 坐标 上 是 一 条 直 线 , 如 图 2 所 示 。 图 2 中 所 表 示 的 是 滑石 粉 的 粒 径 分 布 , 直 线 的 斜 率 即 为 式 (1)中 指 数 n 的大 小 ,
11、 而 系 数 a 的 大 小 可 以 在 已 知 某 一 粒 径 时 代 入式 (1) 反 求 出 来 , 对 于 图 2 所 表 示 的 直 线 , n= 2. 6, a= 2 10- 4, 由 此 得 到 滑 石 粉 的 累 计 粒 径 分 布 为 G =1- exp - 2 10- 4d 2. 6 。 所 以 R R 粒 径 分 布 应 用起 来 是 十 分 方 便 的 , 这 也 就 是 R R 粒 径 分 布 能 被广 泛 应 用 的 原 因 。图 1 R R 分 布 及 其 密 度 函 数2 粒 径 分 布 函 数 中 系 数 与 指 数 间 的 内 在 关 系如 果 对 粒 径
12、分 布 函 数 求 导 数 , 则 可 得 其 密 度 函数 , 即图 2 在 R R 坐 标 中 滑 石 粉 粒 度 分 布dG d (d ) = and n- 1exp - ad n (2)在 直 角 坐 标 系 中 , 式 (1)、 式 (2)的 图 形 如 图 1 所示 , 从 图 1 中 可 以 清 楚 地 看 出 密 度 分 布 密 数 所 表 示的 不 同 粒 径 粉 尘 在 总 粉 尘 中 所 占 份 额 的 多 少 。 密 度分 布 函 数 有 一 峰 值 , 其 峰 值 所 在 的 位 置 通 常 称 为 形态 径 , 这 里 以 d 0 表 示 。对 密 度 分 布 函
13、数 进 一 步 求 导 数 , 得 到 :d2Gd (d ) 2 = an (n - 1) dn- 2exp - ad n - a2n2d 2n- 2exp - ad n 令 d2G d (d ) 2 = 0, 则 可 得 到 :(n - 1) - and n0 = 0即 d 0 = (n - 1) an 1 n (3)式 (3) 表 示 密 度 分 布 函 数 的 峰 值 所 在 的 粒 径d 0, 即 粉 尘 形 态 径 是 由 指 数 n 和 系 数 a 确 定 的 , 对 于图 2 中 所 表 示 的 滑 石 粉 的 粒 径 分 布 其 形 态 径d 0= (2. 6- 1) (2.
14、6 0. 000 2) 1 2. 6= 22 Lm。改 写 式 (3)可 得 :a = (n - 1) nd n0 (4)式 (4) 说 明 , 系 数 a 是 由 指 数 n 和 形 态 径 d 0 组成 的 。 如 果 粉 尘 形 态 径 已 定 , 系 数 a 只 与 指 数 n 有关 , 所 以 指 数 n 与 系 数 a 不 是 相 互 独 立 的 , 他 们 之 间存 在 内 在 的 依 存 关 系 。对 不 同 粒 径 分 布 的 同 一 类 粉 尘 , 在 显 微 镜 下 进行 的 分 粒 级 计 数 , 整 理 出 相 应 的 粉 尘 的 重 量 累 计 百分 数 , 在 专
15、 用 R R 坐 标 纸 上 绘 出 它 们 的 粒 径 分 布图 , 并 分 别 求 出 每 个 粒 径 分 布 的 相 应 系 数 a 和 指 数7 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/n。 可 以 发 现 系 数 a 与 指 数 n 之 间 存 在 的 依 存 关系 2 , 对 于 滑 石 粉 而 言 (见 图 3) :a = 2ln- 14 (5)图 3 系 数 a 与 指 数 n 之 间 的 关 系式 (5)说 明 , 指 数 n 越 大 ,
16、系 数 a 则 越 小 , 这 一 关系 的 发 现 , 深 化 了 对 R R 粒 径 分 布 的 认 识 。 式 (5)是 在 大 量 实 验 资 料 的 基 础 上 得 到 的 规 律 , 它 进 一 步证 实 了 上 述 理 论 推 导 所 得 到 的 结 果 。累 计 分 布 G = 0. 5 处 所 对 应 的 粉 尘 粒 径 通 常 称为 中 位 径 , 以 d 50表 示 。 只 有 密 度 分 布 函 数 为 正 态 分布 时 , 形 态 径 d 0 与 中 位 径 d 50才 是 统 一 的 。将 式 (4)代 入 式 (1) , 可 得 :G = 1 - exp - n
17、- 1n dd0n(6)式 (6) 可 以 更 透 彻 地 说 明 R R 粒 径 分 布 函 数的 本 质 , 数 学 运 算 中 , 常 数 “ e” 的 指 数 必 须 是 无 因 次的 , 式 (6)恰 好 说 明 了 这 一 点 。3 结 论(1)R R 粒 径 分 布 函 数 中 , 系 数 a 与 指 数 n 不是 相 互 独 立 的 ;( 2) 系 数 a 是 由 指 数 n 和 形 态 径 d 0 (或 中 位 径d 50)决 定 的 。参 考 文 献1 张 国 权 . 气 溶 胶 力 学 除 尘 净 化 理 论 基 础 . 中 国 环 境 科学 出 版 社 , 19872
18、张 歆 伟 . 显 微 镜 法 求 粉 尘 粒 度 分 布 中 几 个 问 题 的 探 讨 . 通风 除 尘 , 1989; 1(收 稿 日 期 : 1999- 09- 04)信 息 采 煤 机 负 压 二 次 降 尘 技 术兖 州 矿 业 (集 团 )公 司 鲍 店 煤 矿 和 中 国 矿 业 大 学合 作 研 究 了 煤 矿 综 合 机 械 化 采 煤 工 作 面 降 尘 新 技 术滚 筒 式 采 煤 机 负 压 二 次 降 尘 技 术 , 并 且 获 得 了专 利 权 , 通 过 了 技 术 鉴 定 , 专 家 们 建 议 尽 快 在 类 似 的煤 层 条 件 下 进 行 推 广 应 用
19、 。此 项 新 技 术 的 主 要 特 点 是 利 用 负 压 的 原 理 , 将采 煤 机 在 割 煤 过 程 中 产 生 的 粉 尘 , 在 采 煤 机 原 先 已经 具 有 的 内 外 喷 雾 的 基 础 上 进 一 步 降 低 。 为 此 , 他 们成 功 地 研 制 出 了 一 种 长 筒 式 水 雾 引 射 吸 尘 装 置 , 并且 将 其 安 装 在 采 煤 机 的 机 体 上 面 。 这 种 封 闭 式 的 引射 风 筒 内 部 有 一 个 引 射 器 。 由 于 引 射 器 在 喷 雾 以 后引 起 了 高 压 射 流 的 作 用 , 便 会 在 引 射 风 筒 的 一 端
20、造成 一 个 负 压 场 , 而 且 立 即 将 周 围 的 空 气 连 同 采 煤 机截 割 煤 壁 时 所 产 生 的 粉 尘 全 部 吸 入 到 引 射 风 筒 内 。粉 尘 与 水 雾 在 引 射 风 筒 里 面 不 断 地 结 合 、 碰 壁 、 重 新组 合 , 直 至 最 后 降 落 下 来 , 就 可 以 达 到 降 尘 的 目 的 。通 过 鲍 店 煤 矿 4304 综 合 机 械 化 采 煤 工 作 面 与 采 煤机 配 套 进 行 的 工 业 性 试 验 表 明 , 当 长 筒 式 水 雾 引 射吸 尘 装 置 使 用 的 水 压 为 17M Pa 的 时 候 , 可 以 将 采煤 机 司 机 位 置 处 的 粉 尘 由 原 来 的 1 200m g m 3 大 幅度 地 降 低 到 了 25 44. 5m g m 3, 吸 收 型 粉 尘 浓 度 由原 先 的 271m g m 3 下 降 到 9. 4 18. 5m g m 3, 取 得 了很 好 的 降 尘 效 果 , 具 有 极 其 显 著 的 社 会 效 益 和 环 境效 益 , 有 着 相 当 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 。(李 剑 锋 )8
