1、第四章 通风工程中粉尘的控制,一、粉尘的特性,密度 粘附性 爆炸性、可燃性 荷电性 润湿性 磨损性 光学特性 安置角与滑动角 粒径分布,（一）粉尘的密度,真密度：构成粉尘的物质的密度（除特别说明，密度一般就是指真密度）容积密度：自然堆积状态下粉尘的密度,（二）粉尘的粘附性,定义：粉尘与其他物体相接触并附着其表面的特性 自身粘附：颗粒变大，有利于除尘 粘附于壁面：系统堵塞,（三）粉尘的爆炸性、可燃性,描述：物质被磨成粉末时总表面积增大系统自由表面能增加粉尘的化学活性增大氧化产热能力增加在一定情况下转化为燃烧状态分类 自燃温度高于环境温度 加热被燃烧 自燃温度低于环境温度 不加热自燃（危害大）,封
2、闭空间内可燃性悬浮粉尘的燃烧会产生化学爆炸爆炸下限：能发生爆炸的最低浓度爆炸上限：能发生爆炸的最低浓度,分类,爆炸危险性大的粉尘 爆炸下限为15g/m3 如：砂糖、泥煤、胶木粉、硫、松香等 有爆炸危害的粉尘 爆炸下限为1665g/m3 如：铝粉、亚麻、页岩、面粉、淀粉等 火灾危险性大的粉尘 爆炸下限大于65g/m3，自燃温度低于250 如：烟草粉等 有火灾危险的粉尘 爆炸下限大于65g/m3，自燃温度高于250 如：锯末等,其他的影响因素,分散度 颗粒增大，危险性下降 惰性尘粒 浓度增大，危险性下降 湿度 湿度增大，危险性下降,（四）粉尘的荷电性,荷电性 尘粒由于各种原因可以被荷电 比电阻 反
3、映粉尘的导电性能（重要特性）,（五）粉尘的润湿性,粉尘被液体（水）润湿的难易程度 影响因素 粉尘的物性、粒径 液体的表面张力 分类 亲水性：易湿 疏水性：难湿 水硬性：与水接触凝结,(六) 粉尘的磨损性,粉尘在运动过程中对器壁或管壁的磨损性能 磨损性与气流速度成23次方关系 选择合适的气流速度、耐磨材料作为内衬,(七) 粉尘的光学性能,粉尘对光的反射、吸收和透光程度等 用来测量粉尘的浓度、分散度等 有的国家将烟囱排出烟尘的透明度作为排放标准的控制指标 I=I0exp(-knV2/4) n：单位体积介质中的尘粒数 ：光波波长 V：尘粒的体积 I：通过的光强 I0：照射初始光强主要影响因素：粉尘的
4、粒径大小及浓度,(八) 安置角与滑动角,安置角 粉尘自漏斗连续落到地板、自然堆积的圆锥体锥底与斜面的夹角 休止角、堆积角、安息角滑动角： 光滑平面倾斜时粉尘开始滑动的倾斜角 影响因素：粉尘性质、粒度、形状、湿度等,(九) 粉尘的粒径分布,（一）粉尘粒径定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类：单一粒径：单个粒子的直径平均粒径：粒子群的直径,1、单一粒径,球形颗粒：d=直径单一粒径分成 投影径非球形颗粒 几何当量径物理当量径,（1）投影径：指颗粒在显微镜下观察到的粒径。a面积等分径（martine），指颗粒的投影面积二等分的直线长度，其与所取的方向有关，常采用与底边
5、平行的线作为粒径。 b定向径（feret），指颗粒投影面上两平行切线间的距离。 c长径，不考虑方向的最长径。 d短径，不考虑方向的最短径。,（2）几何当量径：指颗粒的某一几何量（面积、体积等）相同时的球形颗粒的直径。a 等投影面积径dA：与颗粒投影面积相同的某一圆面积的直径。b 等体积径dV： c 等表面积径dS：d 体积表面积平均径de：颗粒体积与外表面积相同的圆球的直径。,（3）物理当量径：取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。 a 自由沉降dt：特定气体中，在重力作用下，密度相同的颗粒因自由沉降而达到的末速度与球形颗粒所达到的末速度相同时的球形颗粒的直径。 b 空气动力径da：在静止的空
6、气中颗粒的沉降速度与密度为1g/cm3的圆球的沉降速度相同时的圆球的直径。 单位c 斯托克斯径(Stokes) dst。 在层流区内（对颗粒的雷诺数Re2.0）的空气动力径。Vt颗粒在流体中的终端沉降速度（m/s）d分割粒径（半分离粒径）d50：即分级效率为50%的颗粒直径。,2、平均粒径,对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比，若两者的粒径全长相同，则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。各种方法计算的平均粒径，数值相差很大。一般顺序：d1dsdvd2d3d4常用的单一粒径：投影径、等体积径、斯托克斯径、分割粒径dc50、空气动力学径d
7、a（是除尘技术中用得最多）平均粒径：中位径、众径。,（二）粒径分布,1、定义：粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子的分散度。 表示方法： 个数分布： 以粒子的个数所占的比例来表示 表面积分布： 以粒子表面积表示； 质量分布： 以粒子质量表示。,2、常见的表示方法 （1）频数分布R：它是指粒径dp至（dp+dp）之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。见图a。 R与选取的粒径间隔的大小有关。（2）频度分布f：是dp=1m时粒子质量占粒子群的或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数。即： 其微分定义式：,由计算结果可绘出频度分布f的直方图，用粒径间隔中值可绘出频度分布曲线，见图b。
8、 最大频度的粒径dom称为众径。,(3)筛下累积频率分布D/%：指小于某一粒径dp的尘样质量占尘样总质量的百分数。反之为筛上累积分布R：D=1-R 当D=R=50%时的dp叫中位径d50。由图可见，筛上分布R对dp之比为负梯度，筛下分布D对dp之比为正值。因此若已知R、D，则若粒径间隔宽度 即取极限，则：即：筛上分布为减函数；筛下分布为增函数。在除尘技术中，筛上累积分布R比使用频度分布更为方便，所以，在一些国家粉尘标准中多用R表示粒径分布。,3、粒径分布函数,常见的分布函数 1）正态分布函数：对称 2）对数正态分布：dp取对数后对称，实际大气中气溶胶、工业粉尘多服从此分布3）罗率拉姆勒分布：破
9、碎筛分过程多服从此分布后两者分布为非对称性的。,采用某种数学函数来描述粒径分布曲线，更为应用方便。据大量数据的统计结果表明对数正态分布，正态分布以及罗辛拉姆勒（RosinRammler ）分布较常用。世界上用得较多的是RR分布。RR分布是： （a） (b)式中：n分布指数；、分布系数，并有 。,对(b)两端两次求对数得：以lgdp为横坐标，以lg 为纵坐标，可得一条直线，其斜率为n。将中位径d50代入(a)式可求得那麽RR函数表达式为：在RR坐标纸上绘制的筛上累积分布曲线（R）为直线，并能方便地求出n、d50等。,(1)正态分布函数（1）算术平均粒径，mdp粒径，m标准差， N粉尘粒子的总个数
10、。其特征数为：，dp。特点：图形对称，众位径dd=中位径d50=平均粒径,（2）对数正态分布fdp图形非对称，但flndp图形对称.将(1)式变换即为其表达式：特征数：d50，g（几何标准差）特点：无论是质量分布，粒数分布还是表面积分布均是对数正态分布，且几何标准差相同。据d50，g可求出平均粒径。,（3）罗率拉姆勒分布（RR分布）表达式：（3）RR曲线特征值：，nlgdp是一条直线，斜率为n，截距为lg，代入（3）式进而可求得R。,二、除尘装置的效率及除尘机理,除尘装置的捕集效率代表装置捕集粉尘效果的重要指标。有以下几种表示方法：1、总效率T：T指在同一时间内净化装置去除污染物的量与进入装置
11、的污染物量之百分比。2、除尘装置的分级效率除尘装置的总除尘效率的高低，往往与粉尘粒径大小有很大关系。为了表示除尘效率与粒径间的关系，提出分级效率的概念 。,1、总效率T,0气体流量Q0（m3/s）；污染物流量G0（g/s）；污染物浓度C0（g/m3）。 出口相应的为Qe，Ge，Ce。 净化装置捕集的污染物流量Gc（g/s）有 G0= Ge+GcG=CQQ0, Qe与状态有关， 常换算成标准状态（0，1.013105Pa）下干气体流量表示，并加脚标“N”,若装置不漏风，QON=QeN实际上净化装置常有漏风， 式中：k漏风系数 串联使用净化装置：设每一级的捕集效率为1、2、 n 总效率： 净化器的
12、性能还可用另一指标表示：即通过率P,2、除尘器的分级效率,定义：指除尘装置对某一粒径dPi或粒径间隔dPi至dPi+dp内粉尘的除尘效率。a 由分级效率求总除尘效率R为频数分布若分级效率以 的函数形式给出，入口粒径分布以累计分布函数（Di）或频度分布fi=fi(dp)形式给出，则有,由总效率求分级效率,3、除尘机理,机械力除尘装置是相对电除尘器而言。除重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器外，还包括湿式除尘器和袋式除尘器等，其除尘机理可概括为五个方面：1重力沉降：气流中的尘粒依靠重力自然沉降，从气流中分离出来。主要适用于粒径较大的尘粒，沉降速度V较小。2离心碰撞：含尘气流作圆周运动时，在惯性离心力作用下，尘粒和气流产生相对运动，使尘粒从气流中分离。主要适用于10m以上的尘粒。3惯性碰撞：含尘气流运动过程中遇到障碍物（如挡板、水滴等）时，气流会改变方向而绕流，细小的尘粒会随气流一起流动，而较大的尘粒惯性较大，则脱离流线保持自身的惯性运动，于是尘粒就和物体发生了碰撞。4滞留：细小的尘粒随气流绕流时，如流线和物体表面靠得很近，有些尘粒就和物体表面接触，从气流中分离出来。5扩散：小于1m的微小粒子在气流中会和气体一样作不规则的布朗运动，布朗运动随粒径减小而增大。若作布朗运动的尘粒和物体表面接触，就可能从气流中分离，这种分离机理称为扩散。除此之外，还涉及筛滤、静电力和声波凝聚作用等。,
