第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)

1、第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)重點：第二節(jié)粉塵的粒徑和粒徑分布、重徑、中位徑、stock徑、頻率分布、篩上頻度分布、篩下累計統(tǒng)計。第三節(jié)粉塵的物理性質(zhì)、粉塵的真密度、堆積密度。第四節(jié)除塵裝置的性能、除塵效率（總效率、分級效率）空氣污染物的性質(zhì)和存在狀態(tài)不同，其凈化機(jī)理、方法及所選用的裝置也各不相同?？諝馕廴疚锓譃闅馊苣z（顆粒物）污染物和氣態(tài)污染物。本章介紹顆粒物的處理方法。氣溶膠（AEROPAL）是非均向污染物，主要污染物是分散于氣體介質(zhì)中的顆粒物（固體、液體），可用除塵技術(shù)把粒狀物從氣體介質(zhì)中分離出來，分離方法一般采用物理法。依據(jù)：氣、固、液、粒子在物理性質(zhì)上的差異。粒子的密度比氣體分子的大

2、得多。機(jī)械法：利用重力、慣性力、離心力分離。過濾介質(zhì)分離：利用粒子的尺寸、重量較氣體分子大分離。濕式洗滌分離法：利用粒子易被水潤濕，凝拼增大而被捕獲的特性。電除塵：利用荷電性、靜電力分離。等等。要掌握除塵技術(shù)，必須掌握主要基礎(chǔ)參數(shù)。5-1粉塵粒徑和粒徑分布一、粉塵粒徑1定義：在實際中，因顆粒大小、形狀各異，故表示方法有所不同。一般分為兩類：單一粒徑：單個粒子的； 球形顆粒：d=直徑平均粒徑：粒子群的。一）單一粒徑 單一粒徑分成 投影徑 非球形顆粒 幾何當(dāng)量徑 物理當(dāng)量徑1投影徑：指顆粒在顯微鏡下觀察到的粒徑。a面積等分徑（martine），指顆粒的投影面積二等分的直線長度，其與所取的方向有關(guān)，

3、常采用與底邊平行的線作為粒徑。b定向徑（feret），指顆粒投影面上兩平行切線間的距離。 c長徑，不考慮方向的最長徑。d短徑，不考慮方向的最短徑。2幾何當(dāng)量徑：取顆粒的某一幾何量（面積、體積等）相同時的球形顆粒的直徑。a 等投影面積徑dA：與顆粒投影面積相同的某一圓面積的直徑。 b 等體積徑dV： c 等表面積徑dS： d 體積表面積平均徑de：顆粒體積與外表面積相同的圓球的直徑。3物理當(dāng)量徑：取顆粒某一物理量相同時的球形顆粒粒徑。a 自由沉降dt：特定氣體中，在重力作用下，密度相同的顆粒因自由沉降而達(dá)到的末速度與球形顆粒所達(dá)到的末速度相同時的球形顆粒的直徑。b 空氣動力徑da：在靜止的空氣中

4、顆粒的沉降速度與密度為1g/cm3的圓球的沉降速度相同時的圓球的直徑。單位。c 斯托克斯徑(Stokes)dst。在層流區(qū)內(nèi)（對顆粒的雷諾數(shù)Re2.0）的空氣動力徑。 Vt顆粒在流體中的終端沉降速度（m/s）d分割粒徑（半分離粒徑）d50：即分級效率為50%的顆粒直徑。（二）平均粒徑 對于一個由大小和形狀不相同的粒子組成的實際粒子群與一個由均一的球形粒子組成的假想粒子群相比，若兩者的粒徑全長相同，則稱此球形粒子的直徑為實際粒子群的平均粒徑。表7-1列出了各種方法計算的平均粒徑，數(shù)值相差很大。P282。一般順序：d1dsdvd2d3d4常用的單一粒徑：投影徑、等體積徑、斯托克斯徑、分割粒徑dc5

5、0、空氣動力學(xué)徑da（是除塵技術(shù)中用得最多的）。平均粒徑：中位徑、眾徑。二、粒徑分布1定義：粒徑分布是指某一粒子群中不同粒徑的粒子所占的比例，亦稱粒子的分散度。表示方法：個數(shù)分布：以粒子的個數(shù)所占的比例來表示； 表面積分布：以粒子表面積表示； 質(zhì)量分布：以粒子質(zhì)量表示。2常見的表示方法（1）頻數(shù)分布R：它是指粒徑dp至（dp+dp）之間的粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。見圖a。 R與選取的粒徑間隔的大小有關(guān)。（2）頻度分布f：是dp=1m時粒子質(zhì)量占粒子群的或單位粒徑間隔寬度時的頻率分布百分?jǐn)?shù)。即： 其微分定義式：有計算結(jié)果可繪出頻度分布f的直方圖，用粒徑間隔中值可繪出頻度分布曲線，見圖b。最

6、大頻度的粒徑dom稱為眾徑。(3)篩下累積頻率分布D/%：指小于某一粒徑dp的塵樣質(zhì)量占塵樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。 反之為篩上累積分布R：D=1-R當(dāng)D=R=50%時的dp位中位徑d50。由圖可見，篩上分布R對dp之比為負(fù)梯度，篩下分布D對dp之比為正值。因此若已知R、D，則或也可這樣說：若粒徑間隔寬度即取極限，則：即：篩上分布為減函數(shù)；篩下分布為增函數(shù)。在除塵技術(shù)中，篩上累積分布R比使用頻度分布更為方便，所以，在一些國家粉塵標(biāo)準(zhǔn)中多用R表示粒徑分布。3粒徑分布函數(shù) 正態(tài)分布函數(shù)：對稱常見的分布函數(shù) 對數(shù)正態(tài)分布：dp取對數(shù)后服從對稱，實際大氣中氣溶膠、工業(yè)粉塵多服從此分布 羅率拉姆勒分布：破碎篩分

7、過程多服從此分布后兩者分布為非對稱性的。采用某種數(shù)學(xué)函數(shù)來描述粒徑分布曲線，更為應(yīng)用方便。據(jù)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果表明對數(shù)正態(tài)分布，正態(tài)分布以及羅率拉姆勒（RosinRammler ）分布較常用。我們見面介紹下世界上用的較多的RR分布。RR分布是： （a） (b)式中：n分布指數(shù)；、分布系數(shù)，并有。對(b)兩端兩次求對數(shù)得：，以lgdp為橫坐標(biāo)，以lg為縱坐標(biāo)，可的一條直線，其斜率為n。將中位徑d50代入(a)式可求得那麼RR函數(shù)表達(dá)式為：在RR坐標(biāo)紙上繪制的篩上累積分布曲線（R）為直線，并能方便地求出n、d50等。5-2粉塵的物理性質(zhì)1.粉塵的堆積密度，真密度。2.粉塵的比表面積3.粉塵的含水率

8、4.粉塵的安息角5.粉塵的潤濕性6.粉塵的荷電性7.粉塵的粘附性8.粉塵的自燃性和爆炸性5-3除塵裝置的捕集效率除塵裝置的捕集效率代表裝置捕集粉塵效果的重要指標(biāo)。有以下幾種表示：1總捕集效率T：T指在同一時間內(nèi)凈化裝置去除污染物的量與進(jìn)入裝置的污染物量之百分比。見下圖： 如圖：0氣體流量Q0（m3/s）；污染物流量G0（g/s）；污染物濃度C0（g/m3）。出口相應(yīng)的為Qe，Ge，Ce。凈化裝置捕集的污染物流量Gc（g/s）有 G0= Ge+Gc教 學(xué) 內(nèi) 容 G=CQQ0, Qe與狀態(tài)有關(guān)，常換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0，1.013105Pa）下干氣體流量表示，并加腳標(biāo)“N”若裝置不漏風(fēng)，QON=Qe

9、N 實際上凈化裝置常有漏風(fēng)，k漏風(fēng)系數(shù)串聯(lián)使用凈化裝置：設(shè)每一級的捕集效率為1、2、 n總效率：凈化器的性能還可用令一指標(biāo)表示：即通過率P2除塵裝置的分級捕集效率除塵裝置的總除塵效率的高低，往往與粉塵粒徑大小由很大關(guān)系。為了表示除塵效率與粒徑間的關(guān)系，提出分級效率的概念。定義：指除塵裝置對某一粒徑dPi或粒徑間隔dPi至dPi+dp內(nèi)粉塵的除塵效率。 a 由分級效率求總除塵效率 R為頻數(shù)分布若分級效率以 的函數(shù)形式給出，入口粒徑分布以累計分布函數(shù)（Di）或頻度分布fi=fi(dp)形式給出。教 學(xué) 內(nèi) 容b. 由總效率求分級效率(一)正態(tài)分布函數(shù) （1）算術(shù)平均粒徑，mdp粒徑，m標(biāo)準(zhǔn)差， N

10、粉塵粒子的總個數(shù)。其特征數(shù)為：，dp。特點：圖形對稱，眾位徑dd=中位徑d50=平均粒徑（二）對數(shù)正態(tài)分布fdp圖形非對稱，但flndp圖形對稱.將(1)式變換即為其表達(dá)式：教 學(xué) 內(nèi) 容特征數(shù)：d50，g（幾何標(biāo)準(zhǔn)差）特點：無論是質(zhì)量分布，粒數(shù)分布還是表面積分布均是對數(shù)正態(tài)分布，且?guī)缀螛?biāo)準(zhǔn)差相同。據(jù)d50，g可求出平均粒徑，式（4.614.64）。（三）羅率拉姆勒分布（RR分布）表達(dá)式： （3）RR曲線特征值：，nlgdp是一條直線，斜率為n，截距為lg，代入（3）式進(jìn)而可求得R。第 10 次課 2 學(xué)時上次課復(fù)習(xí)：1、顆粒物的粒徑分布及其物理性質(zhì)；2、評價凈化裝置的技術(shù)指標(biāo)。本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 機(jī)械式除塵器 第一節(jié) 重力沉降室 第二節(jié) 慣性除塵器 第三節(jié) 旋風(fēng)除塵器 教學(xué)要求：1、理解并掌握重力沉降室和旋風(fēng)除塵器的工作原理； 3、掌握影響旋風(fēng)除