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第三章 颗粒污染物控制基础 颗粒的粒径 粒径分布 粉尘的物理性 质 净化装置的性 能 1.1颗粒的粒径及粒径分布 单一粒径的定义 投影径 定向直径： dF （Feret） （与颗粒投影外形相切的一对平行线之间的距 离） 定向面积等分径： dM （Martin） （将颗粒的投影面积二等分的直线长度） 长径：不考虑方向的最长粒径 短径：不考虑方向的最短粒径 1.1颗粒的粒径及粒径分布 用显微镜法观测颗粒直径的三种方法 dF dM dH A1 A2 A1 = A2 1.1颗粒的粒径及粒径分布 单一粒径的定义 几何当量径 投影圆直径： dH （Heywood） （与颗粒投影面积相等的圆的直径） 等体积直径：dV （与颗粒具有相同体积的圆球体直径） 等表面积直径 （与颗粒具有相同表面积的圆球体直径） 等面积体积直径 （与颗粒具有相同外表面积与体积的圆球体直径） 等周长径 （与颗粒的投影外形有相等周长的当量圆的直径） 1.1颗粒的粒径及粒径分布 单一粒径的定义 物理当量径 自由沉降直径： （在某介质中，与颗粒有相同的密度和沉降速度的圆球体直径 ） 空气动力学当量直径： （在空气中，与颗粒有相同沉降速度，且密度为103kg/m3的圆 球体直径） 斯托克斯直径 （在层流区时（Rep1）的自由沉降直径） 分割直径 （某除尘器分级效率为50%的颗粒的直径） 圆球度 与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒表面积之比 。 用s表示；s总是小于1。 颗颗粒种类类s 砂 粒 铁铁催化剂剂 烟 煤 次乙酰酰塑料 破碎的固体 二氧化硅 粉 煤 0.5340.628 0.578 0.625 0.861 0.63 0.554 0.628 0.696 某些颗粒的圆球度 1.1颗粒的粒径及粒径分布 粒径分布 指不同粒径范围内的颗粒个数（或质量或 表面积）所占的比例。 个数分布 1、个数频率 2、个数筛下累积频率 3、个数频率密度 颗粒个数分布直方图 颗粒个数累积频率分布曲线 个数累积密度分布曲线 粒径分布 质量分布 1、质量频率 2、质量筛下累积频率 3、质量频率密度 1.1颗粒的粒径及粒径分布 平均粒径的定义 算术平均径 （粒子群中颗粒直径的总和除以粒子群数） 中位径 （粒子群中把颗粒质量平分一半的颗粒直径） 几何平均径 （粒子群中n个颗粒粒径的乖积开n次方根） 加权平均径 （粒子群中各颗粒的直径乖以相应的质量分数加和而成的平均 粒径） 众径 （粒子群中数量最多的粒子的直径） 1.1颗粒的粒径及粒径分布 平均粒径 算术平均粒径 几何平均径 加权平均径 平均粒径中需重点掌握的两种粒径 众径（dd） 颗粒数目最多的粒子的直径。 中位径（ d50 ） 把颗粒数目（质量或表面积）平分一半的粒子的直径 。 对于频率密度分布曲线是对称性的分布：dd d50 dL 对于频率密度分布曲线非对称性的分布：ddd50 dL 粒径分布函数 正态分布 平均粒径 标准差 粒径分布函数 正态分布 粒径分布函数 对数正态分布 粒径分布函数 对数正态分布 对数正态分布的频率密度分布曲线 对数正态分布的累积频率分布曲线 玻璃样品的对数正态分布分布曲线 粒径分布函数 罗辛拉姆勒分布 分布指数分布系数 质量筛下累积分布频率： 质量筛上累积分布频率： 常用的RR分布函数 表达式： 粒径分布函数 罗辛拉姆勒分 布 各种工业粉尘的RR图 1.2粉尘的物理性质 密度（kg/m3或g/cm3） 真密度 堆积密度 空隙率 1.2粉尘的物理性质 比表面积 单位体积表示 单位质量表示 堆积密度表示 1.2粉尘的物理性质 含水率（W） 自由水分 结合水分 润湿性 润湿性粉尘 非润湿性粉尘 影响粉尘润湿性的因素 粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度 、含水率、表面粗糙度、荷电性等。 1.2粉尘的物理性质 荷电性和导电性 荷电性 粉尘的荷电量随温度增高、表面积增大及含水率的减 小而增加。 导电性 比电阻； 通过粉尘层的电压，V； 通过粉尘层的电流密度，A/cm2； 粉尘层的厚度，cm。 典型的温度比电阻曲线 锅炉飞灰比电阻关系曲线 1.2粉尘的物理性质 安息角与滑动角（） 安息角 粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积 成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角。 滑动角 指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板 做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾 斜角。 影响粉尘安息角和滑动角的主要因素： 粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面 光滑程度、粉尘的粘附性。 1.2粉尘的物理性质 粘附性 粉尘的粘附现象 粘附力 分子力（范德华力） 毛细力 静电力（库仑力） 粉尘层的断裂强度：表征粉尘粘性的基本 指标。 不粘性 微粘性 中等粘性 强粘性 1.2粉尘的物理性质 爆炸性 化学爆炸 爆炸极限（上限、下限） 根据粉尘的爆炸性分类： 第一类：含灰分少，堆积时不易燃烧，但其悬浮物易 爆炸。 第二类：含灰分多，堆积时不可能燃烧，其悬浮物只 有在高温长期作用下才会燃烧，但不会爆炸。 1.3气体中的颗粒动力学 球形颗粒的阻力 流体阻力流产生的成因 形状阻力 磨擦阻力 流体阻力的方向 总是与运动方向相反 影响流体阻力大小的因素 颗粒的形状、粒径、表面特性、运动速度、流 体的种类、性质。 1.3气体中的颗粒动力学 流体阻力大小的计算 由实验确定的流体阻力系数（无因次）； 颗粒在运动方向上的投影面积，m2； 流体的密度，kg/m3； 颗粒与流体之间的相对运动速度，m/s。 式中 ： 球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系 时，颗粒运动处于层流状态； CD与Rep近似呈直线关系： 对于球形颗粒： 时，颗粒运动处于湍流过渡区； CD与Rep呈曲线关系： 时，颗粒运动处于湍流状态； CD几乎不随Rep变化： 对于球形颗粒： 坎宁汉修正因子 当颗粒尺寸小到与气体分子平均自由和大小差不多时， 颗粒开始脱离与气体分子接触，颗粒运动发生所谓的“滑 动现象”。 对于“滑动现象”的修正：引入坎宁汉修正系数C： 平均分子自由程的计算： 气体分子算术平均速度的计算： R通用气体常数, R=8.314Jmol-1K-I ； T气体温度，K； M气体摩尔质量，kg/mol； 努森数的计算： 对于常压空气，卡尔弗特（Calvret）方程： 受外力作用的球形颗粒在流体中的运动 F颗粒所受的外力FD颗粒所受的外力 1.3气体中的颗粒动力学 当颗粒的运动方向与外力方向一致时， 求解得： t时间内颗粒通过的距离： 颗粒运动达到平衡时终速度： 颗粒终端速度的简便算法 引入K（无因次系数）作为判定颗粒流动区域的因子 。 斯托克斯区： 过渡区： 牛顿区（湍流区）： 由于K不是vt的函数，可直接根据K来判定颗粒的 运动区域 对于斯托克斯区： 对于过渡区： 对于牛顿区（湍流区）： 1.4净化装置的性能 净化装置技术性能的表示方法 处理气体流量 净化装置的漏风率： 进口气体流量出口气体流量 1.4净化装置的性能 净化效率 1.4净化装置的性能 净化效率 1、总效率 Q1N 、S1 、 1N进口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。 Q2N 、S2 、 2N出口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。 S3 装置捕食集的污染物流量，g/s。 1.4净化装置的性能 净化效率 2、通过率 3、分级效率 当50%时，与之相对应的粒径称为除尘装置的分割粒径，用dc表示。 净化效率 4、分级效率与总除尘效率