第05章 除尘技术基础.ppt

第5章除尘技术基础 主要内容 粉尘的粒径及其分布粉尘的物理性质净化装置的性能粉尘捕集理论基础 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径单一粒径投影径 显微镜法 定向直径dF Feret直径 各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM Martin直径 各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA Heywood直径 与颗粒投影面积相等的圆的直径Heywood测定分析表明 同一颗粒的dF dA dM 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径单一粒径投影径 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径单一粒径几何当量径 取与颗粒的某一几何量 面积 体积 相同的球形颗粒的直径为其几何当量径 如球等直径dv 体积相等 物理当量径 取与颗粒的某一物理量相同的球形颗粒的直径为其物理当量径斯托克斯径 dst 密度相同 在同一流体中沉降速度相同的圆球的直径空气动力学当量直径 da 在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度 1g cm3 的球的直径 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径粒径的测定结果与颗粒的形状有关 不同方法的差别往往很大 圆球度 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度 与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比 s s 1 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布粒径分布 分散度 指不同粒径范围内颗粒所占的比例表示方法 个数分布 质量分布 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布个数分布个数分布 每一粒径间隔内的颗粒个数个数频率f 第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数 ni之比 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布个数分布个数筛下累积频率 小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布个数分布个数频率密度 单位粒径间隔时的频率 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布个数分布个数分布的测定及计算 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布个数分布个数众径 频度p最大时对应的粒径 此时个数中位径 NMD 累计频率F 0 5时对应的粒径 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布质量分布类似于个数分布 也有质量频率 质量筛下累积频率 质量频率密度等在所有颗粒具有相同密度 颗粒质量与粒径立方成正比的假设下 粒数分布与质量分布可以相互换算同样的 也有质量众径和质量中位径 MMD 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径平均粒径 单一粒径的某种加和平均算术平均径表面积平均粒径体积平均径体积 表面积平均直径 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径平均粒径 单一粒径的某种加和平均几何平均直径对于频率密度分布曲线对称的分布 众径 中位径和算术平均直径相等频率密度非对称的分布 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数正态分布 频率密度筛下累积频率标准差 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数正态分布 正态分布是最简单的分布函数累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线 其斜率取决于 正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布 因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数正态分布 正态分布的累积频率分布曲线 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数对数正态分布 以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数对数正态分布 对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线 斜率决定于几何标准差 g 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数对数正态分布 对数正态分布的累积频率曲线 5 1粉尘的粒径及其分布 粉尘的粒径分布函数罗辛 拉勒姆分布 R R分布 对细粉尘更为适用通式 若设得到 5 2粉尘的物理性质 粉尘的密度定义 单位体积粉尘的质量 kg m3或g cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙 真密度用堆积体积计算 堆积密度空隙率 粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比 5 2粉尘的物理性质 粉尘的比表面积定义 单位体积 或质量 的粉尘具有的总表面积Sb cm2 cm3 单位体积所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积 5 2粉尘的物理性质 粉尘的含水量粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率 5 2粉尘的物理性质 粉尘的润湿性润湿性 粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类 粒径 形状 生成条件 组分 温度 含水率 表面粗糙度及荷电性有关 还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关 粉尘的润湿性随压力增大而增大 随温度升高而下降润湿性是选择湿式除尘器的主要依据 5 2粉尘的物理性质 粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素 电离辐射 高压放电 高温产生的离子或电子被捕获 颗粒间或颗粒与壁面间摩擦 产生过程中荷电荷电量随温度增高 表面积增大及含水率减小而增加 且与化学组成有关 5 2粉尘的物理性质 粉尘的导电性导电机理 颗粒本体的容积导电 颗粒表面化学膜的表面导电低温条件下 主要为表面导电 高温条件下主要是容积导电比电阻 表观电阻 粉尘的电阻率 5 2粉尘的物理性质 粉尘的粘附性粘附和自粘现象粘附力 克服附着现象所需要的力粘附力 分子力 范德华力 毛细力 静电力 库仑力 断裂强度 表征粉尘自粘性的指标 等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积分类 不粘性 微粘性 中等粘性 强粘性粒径 形状 表面粗糙度 润湿性 荷电量均影响粘附性 5 2粉尘的物理性质 粉尘的安息角与滑动角安息角 粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角 自然堆积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的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素 粉尘粒径 含水率 颗粒形状 颗粒表面光滑程度 粉尘粘性 5 2粉尘的物理性质 粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件 可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度 爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源 5 3除尘器的性能 评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积 5 3除尘器的性能 技术指标处理气体流量漏风率压力损失 5 3除尘器的性能 除尘器的除尘效率总除尘效率 捕集的粉尘质量与进入的粉尘质量百分比如除尘器密闭 有 通过率P 从除尘器出口散逸的粉尘质量与进口粉尘质量的百分比 5 3除尘器的性能 除尘器的除尘效率分级除尘效率 对某一粒径或一定粒径间隔的除尘效率分割粒径 除尘效率为50 的粒径 5 3除尘器的性能 分级除尘效率与总除尘效率由总效率求分级效率由分级效率求总效率 5 3除尘器的性能 多级串联的总净化效率总除尘效率总分级通过率总分级效率 5 4粉尘捕集理论基础 流体阻力流体阻力 形状阻力 摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反 5 4粉尘捕集理论基础 流体阻力流体阻力与雷诺数的关系 5 4粉尘捕集理论基础 流体阻力颗粒尺寸与气体平均自由程接近时 颗粒发生滑动 与气体分子接触 使流体阻力减小 坎宁汉修正 5 4粉尘捕集理论基础 阻力导致的减速运动根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域积分得 速度变化 速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离 5 4粉尘捕集理论基础 重力沉降力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度 忽略浮力影响 湍流过渡区牛顿区Stokes直径空气动力学直径 5 4粉尘捕集理论基础 离心沉降力平衡关系Stokes颗粒的末端沉降速度 5 4粉尘捕集理论基础 静电沉降力平衡关系静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度 用w表示 对于Stokes粒子 5 4粉尘捕集理论基础 惯性沉降颗粒接近靶时的运动情况 5 4粉尘捕集理论基础 惯性沉降惯性碰撞的捕集效率取决于三个因素气流速度在靶周围的分布 用ReD衡量颗粒运动轨迹 用Stokes数描述颗粒对捕集体的附着 通常假定为100 5 4粉尘捕集理论基础 惯性沉降惯性碰撞分级效率与的关系 5 4粉尘捕集理论基础 惯性沉降 拦截直接拦截发生在颗粒距捕集体dp 2的距离内拦截效率用直接拦截比R表示对于惯性大的颗粒对于惯性小的颗粒 5 4粉尘捕集理论基础 扩散沉降扩散系数和均方根位移布朗扩散作用对于小粒子的捕集影响较大颗粒的扩散类似于气体分子的扩散对于粒径约等于或大于气体分子平均自由程的颗粒对于粒径大于分子但小于气体平均自由程的颗粒颗粒的均方根位移 时间t秒钟 5 4粉尘捕集理论基础 扩散沉降标准状态下布朗扩散平均位移与重力沉降的比较 5 4粉尘捕集理论基础 扩散沉降扩散沉降效率扩散沉降效率取决