颗粒污染物控制基础

颗粒污染物控制基础第1页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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第2页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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dFdMdHA1A2A1=

A2第3页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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）

第4页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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（Rep<1）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）第5页，共56页，2023年，2月20日，星期四圆球度

与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒表面积之比。用Φs表示；Φs总是小于1。颗粒种类Φs砂粒铁催化剂烟煤次乙酰塑料破碎的固体二氧化硅粉煤0.5340.6280.5780.6250.8610.630.554～0.6280.696某些颗粒的圆球度第6页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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、个数频率密度第7页，共56页，2023年，2月20日，星期四颗粒个数分布直方图第8页，共56页，2023年，2月20日，星期四颗粒个数累积频率分布曲线第9页，共56页，2023年，2月20日，星期四个数累积密度分布曲线第10页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布

▼质量分布

1、质量频率

2、质量筛下累积频率

3、质量频率密度第11页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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）第12页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.1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▼加权平均径第13页，共56页，2023年，2月20日，星期四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：dd﹤d50﹤

dL第14页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼正态分布－平均粒径－标准差第15页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼正态分布第16页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼对数正态分布第17页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼对数正态分布对数正态分布的频率密度分布曲线第18页，共56页，2023年，2月20日，星期四对数正态分布的累积频率分布曲线第19页，共56页，2023年，2月20日，星期四玻璃样品的对数正态分布分布曲线第20页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼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R－R分布函数表达式：第21页，共56页，2023年，2月20日，星期四粒径分布函数

▼罗辛－拉姆勒分布各种工业粉尘的R－R图第22页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）

▼真密度

▼堆积密度

－空隙率第23页，共56页，2023年，2月20日，星期四第24页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2粉尘的物理性质比表面积

▼单位体积表示▼单位质量表示▼堆积密度表示第25页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2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。第26页，共56页，2023年，2月20日，星期四第27页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2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。第28页，共56页，2023年，2月20日，星期四第29页，共56页，2023年，2月20日，星期四典型的温度－比电阻曲线第30页，共56页，2023年，2月20日，星期四锅炉飞灰比电阻关系曲线第31页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2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。第32页，共56页，2023年，2月20日，星期四第33页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2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第34页，共56页，2023年，2月20日，星期四第35页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.2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。

第36页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.3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。第37页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.3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。第38页，共56页，2023年，2月20日，星期四式中：球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系第39页，共56页，2023年，2月20日，星期四▼

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：第40页，共56页，2023年，2月20日，星期四

▼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：第41页，共56页，2023年，2月20日，星期四坎宁汉修正因子▼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：第42页，共56页，2023年，2月20日，星期四

▼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-1·K-I

；T－气体温度，K；M－气体摩尔质量，kg/mol；第43页，共56页，2023年，2月20日，星期四

▼努森数的计算：▼对于常压空气，卡尔弗特（Calvret）方程：第44页，共56页，2023年，2月20日，星期四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第45页，共56页，2023年，2月20日，星期四当颗粒的运动方向与外力方向一致时，求解得：第46页，共56页，2023年，2月20日，星期四t时间内颗粒通过的距离：颗粒运动达到平衡时终速度：第47页，共56页，2023年，2月20日，星期四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）：第48页，共56页，2023年，2月20日，星期四由于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）：第49页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.4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－出口气体流量第50页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.4净化装置的性能▼净化效率第51页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.4净化装置的性能▼净化效率

1、总效率Q1N、S1、

ρ1N－进口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。Q2N、S2、

ρ2N－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。第52页，共56页，2023年，2月20日，星期四1.4净化装置的性能▼净化效率

2、通过率

3、分级效率当η＝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。第53页，共56页，2023年，2月20日，星期四▼净化效率

4、分级效率与总