環(huán)境工程專業(yè)大氣污染控制實驗部分

1、環(huán)境工程專業(yè)大氣污染控制實驗部分一、課程管理學(xué)院：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院二、課程管理教研室：環(huán)境工程教研室三、本課程教學(xué)目的與教學(xué)基本要求：1 課程目的：使高等院校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生全面掌握大氣污染物擴(kuò)散的基本知識，掌握典型大氣污染物的凈化及控制對策， 使學(xué)生具有解決大氣污染控制工程問題的基本能力。2 課程基本要求：掌握與實驗相關(guān)的基本理論知識，預(yù)習(xí)實驗原理、實驗裝置、流程；熟練掌握實驗內(nèi)容、 方法和步驟， 認(rèn)真進(jìn)行實驗前的準(zhǔn)備工作；按規(guī)定和要求進(jìn)行實驗操作；填好實驗原始記錄及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；進(jìn)行討論；寫好提交實驗報告。四、其他說明 (前需后續(xù)課程、考核方式等)前需課程： 本實驗前需課程包括：高等數(shù)學(xué)

2、、普通化學(xué)、分析化學(xué)、化工原理、工程制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、流體力學(xué)等?？己朔绞剑?實驗考勤、實驗報告，加上抽查提問，對成績進(jìn)行綜合評定。重點了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握、理解和綜合運(yùn)用能力。五、教材、指導(dǎo)書及參考書目指導(dǎo)書： 自編。參考書： 黃學(xué)敏 ,張承中主編 .大氣污染控制工程實踐教程 M. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2003.1六、實驗項目一覽表實驗室名稱：環(huán)境工程實驗室；實驗總學(xué)時： 32實驗 1 粉塵樣品分取及安息角的測定一、實驗內(nèi)容與目的本實驗的內(nèi)容包括粉塵樣品的分取和用注入法、排出法、斜箱法和回轉(zhuǎn)圓筒法測定分取后的粉塵樣品的安息角。 目的在于掌握粉塵樣品的分取方法和安息角的測定方法。二

3、、實驗儀器設(shè)備漏斗、長方形容器，方形厚紙報（或鐵板） ，分格轉(zhuǎn)動圓盤，圓形臺板，測角器、直尺、帶孔圓形容器，透明圓筒等。三、實驗方法與步驟1、粉塵樣品的分取測定粉塵的特性時，為了使所測粉塵具有一定的代表性，對于從塵源收集來的粉塵，要經(jīng)過隨機(jī)分取處理， 通常我們采用圓錐四分法、 流動切斷法和回轉(zhuǎn)分取法對粉塵進(jìn)行樣品分取。（ 1）圓錐四分法：如（圖 1-1）所示，將粉塵經(jīng)漏斗下落在水平板上堆積成圓錐體，再將圓錐體分成 a、b、c、d，四等份，舍去對角 a、c 兩份，而取另一角上 b、d 兩份，混合后重新堆積成圓錐體再分成四份進(jìn)行分取，如此依次重復(fù)2-3 次，最后取其任意對角兩份作為測試用的粉塵樣品

4、。2圖 1-1 圓錐四分法取樣（ 2）流動切斷法： 在從現(xiàn)場取回試樣較少的情況下， 把試料放入固定的漏斗中，使其從漏斗小孔中流出。 用容器在漏斗下部左右移動， 隨機(jī)接取一定量的粉料作為分析用樣品， 如圖 1-2（ a）所示。此外，還可以移動漏斗來實現(xiàn)流動切斷，其具體做法是將裝有粉塵的漏斗左右移動， 使粉塵漏入兩個并在一起的容器， 然后取其中一個， 舍去另一個， 將試料重復(fù)分縮幾次， 直至所取試料的數(shù)量滿足分析用樣為止，如圖 1-2（b）所示。1、漏斗2、容器圖 1-2 流動切斷法取樣（ 3）回轉(zhuǎn)分取法： 在分隔成八個部分的轉(zhuǎn)動圓盤上方設(shè)置漏斗， 使粉塵從固定的漏斗中流出。 粉塵均勻地落在圓盤上

5、各部分。 取其中一部分作為分析測定用料。如圖 1-3 所示。有時也采用固定圓盤，而均勻地轉(zhuǎn)動漏斗來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)分取。3圖 1-3 圓錐分取2、粉塵安息角的測定粉塵安息角的測定方法很多，這里主要介紹四種方法，即，注入法、排出法、斜箱法和回轉(zhuǎn)圓筒法，如圖1-4 所示。（ a）注入法； （b）排出法； (c) 斜箱法； （ d）回轉(zhuǎn)圓筒法圖 1-4 粉塵安息角測定裝置示意圖（ 1）注入法；粉塵及經(jīng)漏斗流出落到水平園板上， 用角器直接量其堆積角或量得堆體高度求其堆積角 ，如圖 1-4（a）所示安息角：arctg H（1-1）R式中 粉塵安息角，度；H 粉塵錐體高度，厘米；R 圓板半徑，厘米。（2）排出法：

6、粉塵從容器底部的圓孔排出，圖 13 圓轉(zhuǎn)分取測量粉塵流出后在容器內(nèi)的堆積斜面與容器底部水平面的夾角，為測定方便，裝粉塵的容器可用帶有刻度的透明圓筒，如圖1-4（ b）所示，安息角的計算公式如下：Harctg（ 1-2）式中 H 粉塵斜面高，厘米，可由圓筒刻度上直接讀出；R 圓筒半徑，厘米；r 流出孔口半徑，厘米。（ 3）斜箱法，在水平裝置的箱內(nèi)裝滿粉塵，然后提高箱子的一端，使箱子傾4斜，測量粉塵開始流動時粉塵表面與水平面的夾角，如圖1-4（c）所示。（4）回轉(zhuǎn)圓筒法，粉塵裝入透明圓筒中（粉塵體積占筒體21）。然后將筒水平滾動，測量粉塵開始流動時粉塵表面與水平面的夾角。如圖1-4（d）所示。四、

7、實驗報告寫出分取粉塵樣品和測定粉塵安息角的方法。5實驗2篩分法測定粉塵粒度分布一、實驗內(nèi)容與目的用篩分法測定粉塵的粒度分布，掌握其測定和計算的方法。二、實驗儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)篩、分析天平、電熱鼓風(fēng)箱、干燥器等。三、基本理論和實驗步驟1 概述粉塵的粒徑對球形塵粒來說，是指它的直徑。實際的塵粒大多是不規(guī)則的，一般也用 “粒徑 ”來衡量其大小， 必須用顆粒標(biāo)定的幾何長度及其他物理性能如在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的沉降速度， 對光的吸收或散射等間接測量的方法去確定粉塵的粒徑。采用何種形式表示粉塵粒徑， 取決于測定的目的和粉塵所處的工況狀態(tài)。同一粉塵按不同定義所得的粒徑， 不但數(shù)值不同， 應(yīng)用場合也不一樣。 在選取粒

8、徑測定方法時， 除需考慮方法本身的精度、 操作難易及費(fèi)用等因素外， 還應(yīng)特別注意測定的目的和應(yīng)用場合。 不同的粒徑測定方法， 得出不同概念的粒徑。 在給出或應(yīng)用粒徑分析結(jié)果時，還必須說明或了解所用的測定方法篩分法是測定粉塵粒度質(zhì)量分布的一種較簡單和通用的方法， 其測定的原理是使塵樣依次通過一套篩孔漸小的標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)， 按塵粒大小不同進(jìn)行機(jī)械分離。 根據(jù)分離的結(jié)果計算粉塵的篩上質(zhì)量百分比和篩下質(zhì)量百分比。 篩上質(zhì)量百分比指的是：某一篩孔（徑）的篩上殘留粒子與該試樣的全部粒子的質(zhì)量比。而試樣在各級篩孔（或各組孔徑）上的篩上質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，即組成該粉塵試樣的篩上分布；相應(yīng)地，小于某一篩孔 （徑）的篩下粉塵粒

9、子與試樣全部粒子的重量比即為篩下質(zhì)量百分比， 試樣在各級篩孔 （或各組孔徑） 下的篩下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)即組成粉塵試樣的篩下分布。實際上，常用篩上累積百分?jǐn)?shù) R%或篩下累積百分?jǐn)?shù) D%表示粒子的分布狀態(tài)。它們之間的關(guān)系是 R=1-D。篩分法適用于分析 80%的粒子粒徑大于 44 微米的粉塵。62、實驗步驟（ 1）按照 “實驗 1”分取粉塵樣品，將其放入烘箱中烘干，然后放入干燥器中冷卻。（2）檢查標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)能否正常工作，清掃標(biāo)準(zhǔn)振篩網(wǎng)。（3）稱取 100 克標(biāo)準(zhǔn)試樣，放入標(biāo)準(zhǔn)篩頂層，把套篩裝夾牢靠。（4）接通電源，將標(biāo)準(zhǔn)試樣振篩 15 分鐘。如無振動裝置，用人工篩分。（5）振篩完畢后，逐個稱量各級篩上和

10、底盤上的粉塵質(zhì)量，每次稱量到0.2克，各級篩上及底盤上的粉塵量之和不少于取樣量的 99%，總和與取樣的差額一般加到底盤上顆粒質(zhì)量數(shù)中，將測定的數(shù)據(jù)記入表 2-1。（6）重復(fù)三次，取平均值。四、實驗報告1、敘述篩分法測定粉塵粒度分布的方法。2、整理實驗數(shù)據(jù)，計算測定結(jié)果，將其填入表2-1 中。3、將測定的粉塵分散度用圖形表示出來。表2-1 篩分法測定粉塵分散度數(shù)據(jù)記錄表分級序號12345678實驗分級粒徑d ( m)次序平均粒徑p d ( m)第一次實驗第二次實質(zhì)量Di (g)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)DiDi篩上累計 j R (%)篩下累計 j D (%)質(zhì)量Di (g)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)Di驗Di7篩上累計 j R

11、 (%)篩下累計 j D (%)質(zhì)量Di (g)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)第三Di次實Di驗篩上累計 j R (%)篩下累計 j D (%)質(zhì)量Di (g)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)第四DiDi次篩上累計 j R (%)篩下累計 j D (%)8實驗 3使用顆粒圖像處理儀測定粉塵粒徑分布1、實驗?zāi)康暮鸵饬x除塵系統(tǒng)所處理的粉塵都具有一定的粒度分布。粉塵的粒度分布又叫分散度。粉塵的分散度不同， 對人體健康的危害程度和適用的除塵機(jī)理也就不同。 對粉塵進(jìn)行分散度的測定， 可以為預(yù)防粉塵對人體的危害以及除塵器的設(shè)計、 選用和除塵機(jī)理的研究提供基本數(shù)據(jù)。顆粒圖像處理儀測定顆粒的分散度方法簡單，操作方便。本實驗的目的就是學(xué)會使用顆粒圖像處

12、理儀測定粉塵分散度的方法。2、實驗原理與儀器結(jié)構(gòu)2.1 實驗原理顆粒圖像處理儀將現(xiàn)代電子技術(shù)與顯微鏡方法相結(jié)合， 用攝像機(jī)拍攝經(jīng)顯微鏡放大的顆粒圖像、 圖像信號進(jìn)入計算機(jī)內(nèi)存后， 計算機(jī)自動地對顆粒的形貌特征和粒度進(jìn)行分析與計算， 最后給出測試報告。 顆粒圖像處理儀見下圖 2-1 所示。圖 3-1顆粒圖像處理儀被測樣品先被分散在載玻片的上表面， 然后置于顯微鏡的載物臺。 樣品顆粒的顯微圖像經(jīng)過一個轉(zhuǎn)接最終成像載攝象機(jī)的光耙上。 這樣光學(xué)的圖像信號就轉(zhuǎn)換了電子的視頻圖像， 該信號經(jīng)過一個專用的圖像接口電路被送入計算機(jī)。 眾所9周知，視頻圖像是由排列整齊的眾多像元組成的， 每個像元載攝像機(jī)的光耙上

13、對應(yīng)一個固定的尺寸。 整個成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)確定后， 計算機(jī)就可根據(jù)視頻信號分析，計算顆粒的等效直徑和形貌數(shù)據(jù)。2.2儀器結(jié)構(gòu)儀器由顯微鏡、 CCD 攝像機(jī)、圖像采集卡、 計算機(jī)、打印機(jī)及配套軟件組成。2.3 實驗數(shù)據(jù)處理計算機(jī)由視頻圖像分析計算顆粒直徑和形貌數(shù)據(jù)的過程如圖3-2 所示。視頻信號輸入模擬圖像二值化處理顆粒邊緣搜尋計算顆粒等效直徑以及長、短徑之比統(tǒng)計分析結(jié)果分析結(jié)果輸出圖 3-2數(shù)據(jù)分析流程圖2.4 圖像法顆粒粒度測量的有關(guān)概念眾所周知，直徑是表征球形物體大小的參數(shù)。一個球體地直徑確定后， 其體積也就完全確定了。103、實驗方法及步驟3.1 預(yù)備知識在操作本儀器之前，用戶最好對微

14、型計算機(jī)及Windows 操作系統(tǒng)已經(jīng)有所了解，不然請閱覽有關(guān)書籍，并上機(jī)作有關(guān)的操作實踐。本儀器配備有顯微鏡。使用本儀器過程中經(jīng)常要用到顯微鏡的部件有：、載物臺移動旋鈕；、調(diào)焦旋鈕；、背景燈亮度；、光欄；、顯微物鏡。3.2 啟動顆粒圖像處理軟件在 Windows 桌面上，雙擊 omec 圖像處理系統(tǒng)圖標(biāo)，屏幕上會出現(xiàn) “OMEC 圖像窗口 -Test ”和“OMEC顆粒圖像分析系統(tǒng) -Test ”窗口，把“OMEC顆粒圖像分析系統(tǒng) -Test 分析系統(tǒng) ”移到 “OMEC圖像窗口 -Test ”。2.2 制樣取一載玻片，并擦干凈，然后滴一滴甘油（或其他分散劑）在載玻片上，取適當(dāng)?shù)臉悠贩胚M(jìn)甘油

15、中，用牙簽輕輕攪拌，直至分散均勻，無氣泡為止。最后將載玻片蓋上 （可用干凈牙簽在蓋玻片上，輕輕壓幾下， 加強(qiáng)顆粒的分散效果）。2.3 顯微鏡調(diào)焦把制好的盛有樣品的載玻片放在顯微鏡載物臺上，選好適當(dāng)?shù)奈镧R， 調(diào)節(jié)顯微鏡的背景燈亮度和光欄，使現(xiàn)場照度適中。調(diào)節(jié)顯微鏡的調(diào)焦旋鈕，直至“圖像窗口 ”中出現(xiàn)清晰的樣品圖像。2.4 測試樣品、建立一個新文件。測試一種樣品，須在“分析系統(tǒng) ”的“文件 ”欄中新建一個文件：光標(biāo)對準(zhǔn)菜單中的 “文件 ”按下鼠標(biāo)左鍵， 再按一下 “文件 ”欄中的 “新建 ”，即可設(shè)置測試報告參數(shù)。、測背景。調(diào)節(jié)載物臺移動旋鈕，把玻片移出顯微鏡視野，將計算機(jī)屏幕上的光標(biāo)對準(zhǔn)菜單中的

16、 “圖像 ”單擊鼠標(biāo)左鍵，再單擊 “背景 ”、在 “圖像窗口 ”的 右邊回出現(xiàn)一個 “照度指示 ”的窗口。如右圖所示：調(diào)節(jié)顯微鏡的“電流 ”旋鈕（有時需配合 “光欄旋鈕 ”來配合調(diào)節(jié)），直到黃色光柱如右圖所示為止。按回車鍵，則光標(biāo)會從變成再變成，此時背景已測好。如看不到光柱，說明照度偏低，需要將照度調(diào)高， 當(dāng)光柱全滿時，說明照度偏大，11須調(diào)低照度。、靜幀并二值化（照相） 。移動載物臺，選擇適當(dāng)?shù)臉悠芬晥觯缓髮⒐鈽?biāo)對準(zhǔn) “靜幀 ”或“照相機(jī) ”圖標(biāo)，按一下鼠標(biāo)器左鍵，稍等片刻后，屏幕上將出現(xiàn)非黑即白的二值化圖像。、手工修正。此時，如發(fā)現(xiàn)畫面上有兩個粘連、或有并非樣品顆粒的黑點或黑塊，或顆粒邊

17、界有小量的殘缺，則在手動窗口內(nèi)點擊鼠標(biāo)右鍵，這時，在屏幕左下角會出現(xiàn) “選擇工具 ”窗口；選擇 “分割 ”再按 “確定 ”，可以用來將幾個相連的顆粒分割開，選擇 “涂抹 ”再按 “確定 ”可以抹去不想要的圖像部分；選擇 “恢復(fù) ” 再按 “確定 ”可用來不上缺損的圖像邊界，直到認(rèn)為合理后，可進(jìn)入下一步。、分析。光標(biāo)對準(zhǔn) “分析 ”，按一下鼠標(biāo)左鍵，計算機(jī)就開始分析圖像，并給出分析結(jié)果。、重復(fù)步驟、，直到顆粒數(shù)累計到一定數(shù)量，使測量結(jié)果比較準(zhǔn)確為止。、分析結(jié)果可以存盤，也可以直接打印。存盤時，選擇菜單中的 “文件 ”、“存入 ”或“另存入 ”欄，也可以直接將光標(biāo)移到畫有磁盤圖像的圖標(biāo)上按動鼠標(biāo)左

18、鍵，再按提示輸入文件名，并選擇存入路徑。打印時，先確認(rèn)打印機(jī)連線，裝紙以及聯(lián)機(jī)無誤后，選擇菜單 “文件 ”中的 “打印 ”或按下畫有打印機(jī)圖案的圖標(biāo)即可。4.實驗數(shù)據(jù)的記錄與整理4.1 實驗數(shù)據(jù)整理實驗數(shù)據(jù)自動計入計算機(jī)，根據(jù)計算機(jī)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，計算測試顆粒群的粒度分布， 繪出其粒度分布表與粒度分布圖 （分布以顆粒數(shù)和體積 （重量）作為統(tǒng)計參考的粒度分布） 。粒度分布表是一種使用列表形式來表示粒度分布的方法（見表 2-1）。它是由 “粒徑 ”、“微分分布 ”、“累計分布 ”三列組成。某一粒徑范圍內(nèi)顆粒的微分分布表示表示該粒徑范圍內(nèi)的顆粒數(shù)占顆?？倲?shù)的百分比。累計分布則為小于該粒徑的顆

19、粒數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比。粒徑分布圖是將粒徑分布用圖像曲線的形式來表示。一般將橫坐標(biāo)表示粒徑，習(xí)慣上采用對數(shù)坐標(biāo)。 左邊的縱坐標(biāo)表示累計分布值， 右邊的縱坐標(biāo)表示微分分布值，微分分布值用直方圖來表示，累計分布則用連續(xù)曲線來表示。對于粒徑分布，某粒徑段上的 “顆粒數(shù)量 ”有一個計算單位的問題。通常所采用的計量單位有 “顆粒數(shù) ”和“體積（或重量） ”兩種。采用 “顆粒數(shù) ”作為計量單位時，某粒徑段上的 “顆粒數(shù)量 ”是指處于該粒徑段的樣品顆粒的個數(shù)， 顆?？倲?shù)則12是指樣品所包含的顆粒的總個數(shù)；采用 “體積（重量） ”做統(tǒng)計單位時， “顆粒數(shù)量）則是指處于該粒徑段的所有顆粒體積（重量）之和。顯然，

20、用 “顆粒數(shù) ”表示的粒徑分布與 “體積（重量） ”表示的粒徑分布是不同。表 3-1粒度分布表粒徑（ m）微分分布累計分布粒徑（ m）微分分布累計分布4.2 粒徑的特征尺寸顆粒粒度分布雖然能詳盡、準(zhǔn)確地描述樣品地粒度狀況，但有時候卻顯得很復(fù)雜，不容易讓人一眼看出測試顆粒粒度的主要特征。特征粒徑就是由粒度分布數(shù)據(jù)推算出來的能代表樣品某些粒度特征的粒徑值。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合大氣污染控制工程教材，給出測試顆粒的體積平均粒徑 DV 、顆粒數(shù)平均粒徑Dg、顆粒中位徑 D50。5.注意事項、 本儀器屬于光電一體化的精密儀器，存放和工作環(huán)境應(yīng)避免嚴(yán)重的粉塵潮氣和腐蝕性氣體的污染，不用時全部設(shè)備都應(yīng)蓋上防塵罩

21、。、 不能超過 220V±5%V ，確保無浪涌，尖峰脈沖電壓，否則應(yīng)配備 1000W以上的凈化穩(wěn)壓電壓。、 100X 顯微物鏡浸油使用后，應(yīng)當(dāng)即用棉簽蘸上乙醚清洗干凈。6.討論 （討論結(jié)果寫入實驗報告中）1、采用顆粒圖像處理儀測定粉塵顆粒粒徑分布，影響測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素有哪些？如何注意防治？2、與庫爾特（電阻法）顆粒計數(shù)器、沉降法測定粉塵顆粒分布，使用顆粒13圖像處理儀測定粉塵顆粒粒徑有什么優(yōu)點？3、怎么選擇測試的粉塵顆粒粒徑的上限顆粒與下限顆粒？2.1、粉塵分散度測定（濾膜法）原理：取采樣后的濾膜溶解于甘油中， 形成粉塵顆粒的混懸液， 然后在顯微鏡下用目鏡測微尺測量粉塵顆粒的

22、大小（ m）。目鏡測微尺的標(biāo)定粉塵顆粒的大小， 是用目鏡測微尺測量的， 當(dāng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)放大倍數(shù)改變時，被測物體在視野中的大小也隨之改變。 但目鏡測微尺在視野中的大小卻不改變。而物鏡測微尺大小改變的系數(shù)與被測物體相同。 故測量前目鏡微尺需事先用物鏡測微尺標(biāo)定。物鏡測微尺總長為 1mm，分成 100 等分刻度，每刻度為 0.01mm，即 10m。進(jìn)行標(biāo)定時， 先將目鏡測微尺放于目鏡內(nèi)， 物鏡測微尺置于顯微鏡載物臺上， 在低倍鏡下找到物鏡測微尺的刻線， 再換成高倍鏡， 在視野中使物鏡測微尺上任一刻度線與目鏡測微尺上的任一刻度線相重合， 然后在同一方向找出兩尺再次相重合的線。分別數(shù)出兩尺重合部分內(nèi)的

23、刻度數(shù)， 即可算出目鏡測微尺一個刻度的長度。如果目鏡測微尺 40 個刻度相當(dāng)于物鏡測微尺 10 個刻度，則目鏡測微尺 1 個刻度相當(dāng)于 2.5 m.、粉塵標(biāo)本片的制備將采有粉塵的濾膜放入小燒杯中， 加入甘油 2ml 左右使濾膜溶解， 用玻棒充分?jǐn)嚢枋钩删鶆虻姆蹓m混懸液， 取混懸液一滴置于載玻片上， 制成涂片， 待載玻片上出現(xiàn)一層粉塵薄膜時即成。、測量將制備好的粉塵標(biāo)本片， 在高倍鏡下，用已標(biāo)定好的目鏡測微尺依次測量粉塵顆粒大小，遇長徑量長徑，遇短徑量短徑。通常每個樣本至少測量 200 個塵粒，將結(jié)果記錄于表 1-3 中。表 3-2 粉塵分散度測量記錄14樣品編號采樣地點分散度%2 5( m)5

24、 10( m) 10( m) 2( m)4.注意事項（ 1）所用儀器、玻璃器皿，應(yīng)無粉塵污染；（ 2）若粉塵濃度過高，影響計數(shù)時，可加適量醋酸丁酯稀釋；（ 3）每批濾膜使用前，就做對照實驗，測其被污染的情況。15實驗 4管道中含塵氣體粉塵濃度測定方法1、實驗?zāi)康募耙饬x測定氣體含塵濃度，可以計算污染源的粉塵排放量。因而檢測粉塵污染源是否符合國家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)、 評價除塵裝置的除塵性能等， 必須測定某些管道斷面的氣體含塵濃度。通過該實驗應(yīng)達(dá)到一下目的。1、掌握管道中氣體含塵濃度的測試原理和方法。2、學(xué)會使用 TH-880 智能煙塵平行采樣儀。3、使學(xué)生了解粉塵測試的特點，并掌握粉塵測試的技能。2.

25、實驗原理粉塵濃度是指單位體積大氣中所含粉塵的量。 常用重量濃度單位， 以 mg/m3 表示。測量管道中的粉塵濃度一般采用過濾稱量法。 其基本原理就是使一定體積的含塵氣體通過已知重量的濾膜， 粉塵將阻留在濾膜上， 根據(jù)采樣前后濾膜的重量差，即可計算出氣體中粉塵的濃度。為正確測定出真實的氣體含塵濃度，必須進(jìn)行等速度采用， 即粉塵進(jìn)入采樣嘴的速度等于該點的氣流速度，因而要預(yù)測氣體流速、 再換算成實際控制的采樣流量。圖 4-1 就是等速度采樣的情形。圖中采樣頭安裝再與氣流平行的位置上，采樣速度與氣流速度相同， 即采樣嘴處內(nèi)外的氣流速度相等。這是，從采樣嘴吸入的含塵氣體樣品才能與管道中的實際情況相符合。

26、圖 4-1 等速度采樣163、實驗儀器設(shè)備儀器設(shè)備包括 TH-880 智能煙塵平行采樣儀、抽氣泵、采樣管、玻璃纖維濾筒、傾斜壓力計、畢托管、干濕球溫度計、鑷子等。TH-880 智能煙塵平行采樣儀是采用微電腦和高精度微差壓傳感、干濕球溫度傳感器、熱電溫度偶等傳感器的智能化煙塵平行采樣儀。 儀器可在各種復(fù)雜煙道煙氣流量動態(tài)變化較大的情況下使采樣流量能保持等速，并能自動跟蹤流量變化，從而減少人工調(diào)節(jié)誤差和檢測人員的勞動強(qiáng)度，采用畢托管平行采樣法原理，操作簡便快捷，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，測量結(jié)果可自動打印或與微機(jī)通訊。4、實驗方法與操作步驟4.1 濾膜的預(yù)處理濾膜采用玻璃顯微濾膜，具靜電性、疏水性、阻力小

27、及耐酸堿等特點。采樣前先將濾膜編號，然后在105烘烤箱中干燥2h，取出后置于干燥器內(nèi)冷卻20min，在使用分析天平稱其初重并記錄。然后將濾膜平鋪在固定圈上，貯于采樣盒中備用。4.2 采樣位置、測孔、測點的選擇在水平煙道中， 由于塵粒的重力作用， 較大的塵粒有偏離流線向下運(yùn)動的趨勢，而垂直煙道中的塵粒分布較為均勻，故應(yīng)優(yōu)先考慮在垂直管段上采樣。測孔直徑隨采樣頭的幾何尺寸而定。4.3 含塵氣流溫度、環(huán)境溫度、壓力的測定含塵氣體的溫度由TH-880 智能煙塵平行采樣儀給出。使用盒式壓力計、溫度計測定現(xiàn)場環(huán)境的壓力與溫度。并將以下數(shù)據(jù)填入表4-1 中。表 4-1 含塵氣體狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的記錄表測試

28、實驗名稱測孔位置管道斷面積大氣溫度大氣壓力Pa含塵氣體氣溫度4.4、采樣系統(tǒng)操作、打開 TH-880 智能煙塵平行采樣儀，將所有顯示數(shù)據(jù)均調(diào)為零。并將采樣系統(tǒng)連接好。、從采樣盒中用鑷子取出有編號的濾膜，裝在采樣管的采樣頭上固定，用17橡皮管與流量計及抽氣機(jī)接通，并檢查是否漏氣。、以 20l/min 速度采樣，采樣時間視氣體中粉塵濃度而定，一般使濾膜增重約 120mg。記錄采樣時間。 并將結(jié)果計入表4-2 中的氣體粉塵測試數(shù)據(jù)記錄表中。、用鑷子取出濾膜，將粉塵面向內(nèi)折疊23 次，貯原采樣盒中，帶回稱重。表 4-2氣體粉塵測試數(shù)據(jù)記錄表采樣采樣嘴采樣流量濾膜初重濾筒終重?zé)焿m濃度采樣時間采樣體積濾膜

29、編號編號直徑 /mm/Lmin -1 /mg/mg/mgL -15、 實驗數(shù)據(jù)處理5.1 將采樣體積換算稱標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積略。5.2 氣體含塵濃度（ C）的計算C（ W 2-W 1）/（V·t）W 1 采樣前濾膜重（ mg） W 2 采樣后濾膜重（ mg）V 采氣速度（ l/min ） t 采樣時間（ min）5、 注意事項、濾膜不耐高溫，在55以上的采樣現(xiàn)場不宜用。、裝卸濾膜時應(yīng)選擇無粉塵場所。、注意采樣設(shè)備的連接順序，并檢查有無漏氣，連接順序為：污染源 采樣器 流量計 采樣動力。、采樣時應(yīng)詳細(xì)記錄采樣地點、日期、時間、方法、樣品編號、采樣體積、氣18象條件、生產(chǎn)操作情況、防護(hù)設(shè)備

30、及使用情況等。、如大氣濕度高，采樣后發(fā)現(xiàn)濾膜潮濕時， 應(yīng)將濾膜置干燥器中半小時再稱重。重復(fù)稱重，直至相鄰兩次濾膜重量之差不超過0.2mg 為止。、采樣后濾膜增重若小于1mg，或大于 20mg 者，均應(yīng)重新采樣 。6.討論 （討論結(jié)果寫入實驗報告中）1、氣體粉塵采樣為什么要進(jìn)行等速度采樣？測定氣體中的SO2 濃度是否也需要等速度采樣？為什么？2、 當(dāng)管道中的氣流速度較小時，有什么方法可以縮短采樣時間？3、 為什么采樣測孔應(yīng)選在流速（5m/s）比較大的管段？4、 在采樣過程中如何減少測定結(jié)果的誤差，實驗過程中要注意什么？19實驗 5粉塵比電阻的測定一、實驗內(nèi)容與目的測定粉塵比電阻的方式，有實驗室測

31、定和在現(xiàn)場電除塵器的管道中直接進(jìn)行測定兩種。本實驗擬用圓盤電極法測定粉塵的比電阻，用工況粉塵比電阻測定裝置在除塵器的管道中測定粉塵的工況比電阻。 目的在于了解它們的測定原理， 測定方法和計算方法。二、實驗儀器設(shè)備1、粉塵比電阻的圓盤電極法測定圓盤電極法測定裝置：電子交流穩(wěn)壓器、電源控制器、高壓硅整流除塵變壓器、電壓表和電流表等，其測定裝置如圖 5-1 所示。2、工況粉塵比電阻的測定過濾式同心圓環(huán)型工況粉塵比電阻測定裝置、電除塵裝置、測定裝置如圖 5-2 所示。圖 5-1 圓盤電極法測定示意20圖 5-2 工況粉塵比電阻測定裝置圖三、基本理論和實驗步驟1、基本理論粉塵比電阻是用來表征粉塵導(dǎo)電性的

32、物理量，它指的是，電流通過每邊邊長為 1cm 的粉塵立方體的電阻，其定義式是：UA（5-1）Id式中 粉塵比電阻， -cm；A 粉塵層面積， cm2；d 粉塵層厚度， cm；U 施加于粉塵層上的電壓，V ；I 通過粉塵層的電流， A 。圓盤電極法測定粉塵比電阻是間接進(jìn)行的，即先測出通過粉塵層的電流、電壓及粉塵層的幾何尺寸，然后按上式計算粉塵的比電阻。用過濾式同心圓環(huán)型工況粉塵比電阻測定裝置測定工況比電阻的特征是：用過渡法在煙塵氣流中制備有代表性的塵樣，工作面呈同心圓環(huán)的測量電極和采樣器構(gòu)成一體， 計測和采樣同步進(jìn)行， 當(dāng)裝置中的高阻表讀數(shù)穩(wěn)定后，表示塵樣采足，將其最終讀數(shù)乘以采樣器當(dāng)量（1 厘

33、米），即為工況比電阻的值（歐姆·厘米）。212、實驗步驟（1）圓盤電極法（）分取粉塵樣品，將其烘干后放入干燥器內(nèi)冷卻。（）將塵樣裝入圓盤內(nèi)并推平，裝填時不能壓實塵樣，把粉塵層的厚度，面積記入表 5-2 中。（）按圖 5-1 接好測式裝置，開動電源；調(diào)節(jié)電源控制器上的電壓旋鈕，使電壓慢慢升高。注意讀出粉塵層被擊穿時的電流表和電壓表讀數(shù)，將其記入表4-2中，應(yīng)該指出的是，測定時，一般取擊穿電壓的85%作為測定電壓。16（）按式（ 5-1）計算粉塵的比電阻。（ 2）同心圓環(huán)法（）安裝采樣器，如圖 5-2 所示，根據(jù)現(xiàn)場條件選擇合適的采樣管 1 與采樣器前殼體 3 擰緊，中心電極 8 套上絕

34、緣內(nèi)環(huán) 9，用螺母 4 配墊圈 5 與多孔導(dǎo)流絕緣板 6 一起固定，將環(huán)形濾膜 B 裝入外電極 16，用墊圈 15 壓緊，后殼體 20 套上作擋圈用的墊圈 19，引流桿 23從絕緣套管 22 中插入，并安裝加強(qiáng)片 12 和絕緣小片 11。然后將后殼體帶著引流桿與電極擰緊； 再從外電極前方將另一絕緣小片 11安在引流桿上，夾往濾膜，將絕緣外環(huán)10 放入外電極，然后把和導(dǎo)流板等固定在一起的中心電極與引流桿擰緊，固定在采樣器中，使其工作面 26 與外電極工作面 27 同心對應(yīng)。最后將帶來采樣管的前殼體與外電極擰緊。（）將采樣器置于采樣點，可控抽氣泵用帶絕緣接頭的橡膠管與采樣器連通。高阻表的電壓輸出

35、9 和電流輸入 10 分別與采樣器的外電極接頭 21 和引流桿 23 連接，電流輸入線采用屏蔽線。 高阻表接地端 8 和采樣器接地罩 18 要可靠接地。（）接通可控抽氣泵和高阻表的電源， 使高阻表預(yù)熱 5 分鐘左右，讀出本底電阻。（）開啟可控抽氣泵，等速采樣，本裝置采樣嘴直徑 6mm，采樣流量 Q=1.7V （升 /分），式中 V 為煙氣流速（ m/s）。（）測量粉塵的比電阻， 高阻表的核心部分是微電流運(yùn)算放大器， 測試電壓分有五擋，放大倍率有八擋， 如表 5-1 所示，測定時，測試電壓的小至大逐漸試加，按表 4-1 調(diào)整放大倍數(shù)，隨著塵樣的采制，負(fù)壓表讀數(shù)漸增，高阻表讀數(shù)漸降。高阻表讀數(shù)穩(wěn)定

36、了，表示塵樣已采足，此時，將表頭的讀數(shù) R 乘以放大倍率，22再乘以測試電壓即為塵樣電阻的測定值 （歐姆）。將此值乘以采樣器當(dāng)量 1 厘米，即為粉塵比電阻的值。圖 5-3 采樣器示意圖（）測定時的注意事項a、采樣器外殼為一電極，中心電極接頭也是外露的，因此測試時手握套有絕緣層的氣流引出管，不得接觸帶電部分，高溫測定時須帶高溫絕緣手套。b、采樣過程中，若負(fù)壓表指針突然降落，表示濾膜破漏，應(yīng)立即停止工作，重裝濾膜。C、測定過程中， 若高阻表最終讀數(shù)接近裝置本底電阻，說明裝置本底電阻偏低，須重新把裝置處理干凈，提高本底電阻。d、采樣器中的石英玻璃是易碎件，操作須穩(wěn)妥，如果煙氣溫度低于100，可以用聚

37、四乙烯配件代替石英玻璃。23實驗數(shù)據(jù)記錄與整理粉塵來源恒溫箱溫度擊穿電壓測量記錄第一次U/kVI/ A第二次U/kVI/ A第三次U/kVI/ A表5-1高阻表測定粉塵比電阻的使用范圍放大倍率1*10 31*1041*10 51*10 61*10 71*1081*109測塵試樣電電壓阻0.1V102R 103R104R105R106R107R1V103R 104R105R106R107R108R109R10V105R106R107R108R109R1010R100V106R107R108R109R1010R1011R1000V107R108R109R1010R1011R1012R24實驗 6袋

38、式除塵器性能測定1、實驗?zāi)康募耙饬x袋式除塵器又名過濾式除塵器， 是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置。采用纖維織物作濾料的袋式除塵器， 在工業(yè)廢氣除塵方面應(yīng)用廣泛。 本實驗主要研究這類除塵器的性能。袋式除塵器的性能與其結(jié)構(gòu)型式、 濾料種類、 清灰方式、粉塵特性及其運(yùn)行參數(shù)等因素有關(guān) 。袋式除塵器性能的測定和計算是袋式除塵器選擇、 設(shè)計和運(yùn)行管理的基礎(chǔ)，是本科學(xué)生必須具備的基本能力。 本實驗要求學(xué)生在認(rèn)真了解實驗原理、裝置、方法、內(nèi)容和實驗要求的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用已掌握的基本知識和基本技能，自行完成實驗方案步驟設(shè)計和實驗測定記錄表設(shè)計，獨立完成本實驗。通過本實驗使學(xué)生進(jìn)一步提高對袋式除塵器

39、結(jié)構(gòu)形式和除塵機(jī)理的認(rèn)識； 掌握袋式除塵器主要性能的實驗研究方法； 了解過濾速度對袋式除塵器壓力損失及除塵效率的影響； 提高對除塵技術(shù)基本知識和實驗技能的綜合應(yīng)用能力； 并通過實驗方案的設(shè)計和實驗結(jié)果分析，加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2、實驗原理和方法本實驗是在除塵器結(jié)構(gòu)型式、 濾料種類、清灰方式和粉塵特性一定的條件下，測定袋式除塵器主要的技術(shù)性能指標(biāo)， 并在此基礎(chǔ)上，測定處理氣體量 Q、過濾速度 Uf 對袋式除塵器壓力損失 P 和除塵效率 的影響。2.1 處理氣量和過濾速度的測定與計算(a) 動壓法測定：測定袋式除塵器處理氣體量 Q，同時測出除塵器進(jìn)出口連接管道腫的氣體流量， 取其平均值作為除塵器的

40、處理氣體量， 取其平均值作為除塵器的處理氣量。漏風(fēng)率的計算見大氣污染控制工程544 式， pp141。一般要求除塵器的漏風(fēng)率小于±5。(b) 靜壓法測定： 采用靜壓法測定袋式除塵器進(jìn)口氣體流量（ Q1N），根據(jù)在除塵器入口管道系統(tǒng)的測口測得系統(tǒng)入口管道處的平均靜壓 Ps，具體計算公式見流體力學(xué)教科書。25(c) 過濾速度 uf 的計算 在已知袋式除塵器的總過濾面積 F，則可計算過濾速度。（具體計算公式見大氣污染控制工程 666 式， pp221）。2.2 壓力損失的測定與計算袋式除塵器壓力損失 P 由通過清潔濾料的壓力損失 （Pf）和通過顆粒層的壓力損失（ Pp）組成。袋式除塵器的壓

41、力損失（ P）為除塵器進(jìn)、出口管中氣流的平均全壓之差。 當(dāng)袋式除塵器進(jìn)、 出口的斷面面積相等時， 則可采用其進(jìn)、出口管中的氣流的平均靜壓之差計算，即P Ps1 Ps2(6-1)式中： Ps1：袋式除塵器進(jìn)口管中氣體的平均靜壓，Pa Ps2：袋式除塵器出口管中氣體的平均靜壓，Pa袋式除塵器的壓力損失與其清灰方式和清灰制度有關(guān)。當(dāng)采用新濾料時，應(yīng)預(yù)先發(fā)塵運(yùn)行一段時間， 使新濾料在反復(fù)過濾和清灰過程中，殘余粉塵基本達(dá)到穩(wěn)定后再開始進(jìn)行實驗?？紤]到袋式除塵器在運(yùn)行過程中，其壓力損失隨運(yùn)行時間產(chǎn)生一定的變化。因此，在測定壓力損失時，應(yīng)每隔一定的時間，連續(xù)測定5 次，并取其平均值作為除塵器的壓力損失。2.

42、3除塵效率的測定與計算除塵效率采用質(zhì)量濃度法測定，即用等速采用法同時測出除塵器進(jìn)、出口管道氣流的平均含塵濃度C1 和 C2，按下式計算（具體計算公式見大氣污染控制工程 pp142，（5 47）式）。由于袋式除塵器效率高，除塵器進(jìn)、出口氣體含塵濃度相差較大，為保證測定精度，可在除塵器出口采樣中，適當(dāng)加大采樣流量。2.4壓力損失、除塵效率與過濾速度關(guān)系的分析測定脈沖袋式除塵器的過濾速度一般為 24m/min ，可在此范圍內(nèi)確定 5 個值進(jìn)行實驗。過濾速度的調(diào)整，可通過改變風(fēng)機(jī)入口閥門開度、按靜壓法確定。當(dāng)然，應(yīng)要求在各種實驗中， 保持除塵器清灰制度固定， 除塵器進(jìn)口氣體含塵濃度（ C1）基本不變。

43、為保持實驗過程中 C1 基本不變，可根據(jù)發(fā)塵量 S、發(fā)塵時間 t 和進(jìn)口氣體流量 Q，按下式計算除塵入口含塵濃度 C1。C1=S/(tQ)g/m3263、實驗裝置、流程和儀器本袋式除塵器實驗裝置選用脈沖袋式除塵器，實驗流程圖見下圖61 所示。圖 61袋式除塵器性能實驗裝置流程圖為在實驗過程中能定量地連續(xù)供給粉塵， 控制發(fā)塵濃度， 實驗系統(tǒng)設(shè)有粉塵定量送料裝置 1 和粉塵分散裝置 2。粉塵定量供給裝置通過改變刮板半徑位置及圓盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)粉塵流量從而實現(xiàn)定量送料。 粉塵分散裝置將定量供給地粉塵分散成實驗所需含塵濃度地氣溶膠狀態(tài)。通風(fēng)機(jī)為實驗系統(tǒng)的動力裝置。 清灰方式采用脈沖噴吹清灰方式， 利用空氣壓縮機(jī) 11 的壓縮空氣反吹。除塵系統(tǒng)入口的喇叭形均流管 3 處的靜壓測孔 4 用于測定除塵器入口氣流流量，也可用于在實驗過程中連續(xù)測定和監(jiān)控除塵系統(tǒng)的氣體流量。 在實驗前應(yīng)預(yù)先測定確定喇叭形均流管的流量系數(shù)， 通風(fēng)機(jī)入口前設(shè)有閥門 9 用來調(diào)節(jié)除塵器處理氣體量和過濾速度。實驗所需的以下儀器。干、濕球溫度計一支、氣壓表一個、鋼卷尺、壓差計、傾斜式微壓計、畢托管、煙塵采樣管、煙塵測試儀、真空泵、秒表、光電分析天平、干燥器皿，濾筒若干。274、實驗內(nèi)容參數(shù)測定4.1 實驗內(nèi)容a、室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的測定：空氣干濕溫度、濕球溫度、相對濕度、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ拳h(huán)境參數(shù)的測定。