顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)準(zhǔn)

顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)準(zhǔn)第1頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質(zhì)3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎(chǔ)LOGO第2頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)顆粒的粒徑及

粒徑分布1、顆粒的粒徑

顯微鏡法篩分法光散射法沉降法LOGO第3頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顯微鏡法顯微鏡法觀測(cè)粒徑直徑的三種方法a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-投影面積直徑LOGO第4頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顯微鏡法定向直徑dF（Feret直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長(zhǎng)度定向面積等分直徑dM（Martin直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向?qū)㈩w粒投影面積二等分的線段長(zhǎng)度投影面積直徑dA（Heywood直徑）：與顆粒投影面積相等的圓的直徑Heywood測(cè)定分析表明，同一顆粒的dF>dA>dMLOGO第5頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顆粒的粒徑篩分法篩分直徑：顆粒能夠通過(guò)的最小方篩孔的寬度篩孔的大小用目表示－每英寸長(zhǎng)度上篩孔的個(gè)數(shù)光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑沉降法斯托克斯（Stokes）直徑ds：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑

斯托克斯直徑和空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑與顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)行為密切相關(guān)，是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種直徑LOGO第6頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粒徑的測(cè)定結(jié)果與顆粒的形狀有關(guān)通常用圓球度表示顆粒形狀與球形不一致的程度圓球度：與顆粒體積相等的球體的表面積和顆粒的表面積之比Φs（Φs<1）正立方體Φs＝0.806，圓柱體Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)顆粒的粒徑LOGO第7頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顆粒的粒徑某些顆粒的圓球度LOGO第8頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、粒徑分布粒徑分布：不同粒徑范圍內(nèi)顆粒的個(gè)數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例個(gè)數(shù)分布:每一間隔內(nèi)的顆粒個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)頻率：第i個(gè)間隔中的顆粒個(gè)數(shù)ni與顆粒總數(shù)Σni之比個(gè)數(shù)分布LOGO第9頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四個(gè)數(shù)分布個(gè)數(shù)篩下累積頻率：小于第i個(gè)間隔上限粒徑的所有顆粒個(gè)數(shù)與顆?？倐€(gè)數(shù)之比LOGO第10頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四個(gè)數(shù)頻率密度個(gè)數(shù)分布LOGO第11頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粒數(shù)分布的測(cè)定及計(jì)算LOGO第12頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四眾徑：頻度p最大時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑，此時(shí)個(gè)數(shù)中位徑（NMD）：累計(jì)頻率F=0.5時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑個(gè)數(shù)分布LOGO第13頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四類似于數(shù)量分布，也有質(zhì)量頻率、質(zhì)量篩下累積頻率、質(zhì)量頻率密度等在所有顆粒具有相同密度、顆粒質(zhì)量與粒徑立方成正比的假設(shè)下，粒數(shù)分布與質(zhì)量分布可以相互換算同樣的，也有質(zhì)量眾徑和質(zhì)量中位徑（MMD）質(zhì)量分布LOGO第14頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四長(zhǎng)度平均直徑表面積平均直徑體積平均直徑表面積－體積平均直徑3、平均粒徑LOGO第15頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四平均粒徑（續(xù)）幾何平均直徑對(duì)于頻率密度分布曲線對(duì)稱的分布，眾徑、中位徑和算術(shù)平均直徑相等頻率密度非對(duì)稱的分布，單分散氣溶膠，；否則，LOGO第16頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、粒徑分布函數(shù)頻率密度篩下累積頻率標(biāo)準(zhǔn)差正態(tài)分布LOGO第17頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正態(tài)分布是最簡(jiǎn)單的分布函數(shù)（1）頻率密度分布曲線為對(duì)稱的鐘形曲線（2）累計(jì)頻率曲線在正態(tài)概率坐標(biāo)紙上為一條直線，其斜率取決于σ

正態(tài)分布函數(shù)很少用于描述粉塵的粒徑分布，因?yàn)榇蠖鄶?shù)粉塵的頻度曲線向大顆粒方向偏移正態(tài)分布（續(xù)）LOGO第18頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正態(tài)分布的累積頻率分布曲線正態(tài)分布LOGO第19頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四以lndp代替dp得到的正態(tài)分布的頻度曲線對(duì)數(shù)正態(tài)分布LOGO第20頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累計(jì)頻率曲線在對(duì)數(shù)概率坐標(biāo)紙上為一直線，斜率決定于幾何標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）LOGO第21頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線對(duì)數(shù)正態(tài)分布LOGO第22頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可用、MMD和NMD計(jì)算出各種平均直徑對(duì)數(shù)正態(tài)分布LOGO第23頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若設(shè)得到一般多選用質(zhì)量中位徑或

R---R分布LOGO第24頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四判斷是否符合R－R分布應(yīng)為一條直線R－R的適用范圍較廣，特別對(duì)破碎、研磨、篩分過(guò)程產(chǎn)生的較細(xì)粉塵更為適用分布指數(shù)n>1時(shí)，近似于對(duì)數(shù)正態(tài)分布；

n>3時(shí)，更適合于正態(tài)分布

R---R分布LOGO第25頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質(zhì)3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎(chǔ)LOGO第26頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)粉塵的密度粉塵的安息角與滑動(dòng)角粉塵的比表面積粉塵的含水率粉塵的潤(rùn)濕性粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的粘附性粉塵的自燃性和爆炸性LOGO第27頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙－真密度用堆積體積計(jì)算——堆積密度空隙率——粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比粉塵的密度LOGO第28頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的安息角與滑動(dòng)角安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角滑動(dòng)角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)粉塵開(kāi)始發(fā)生滑動(dòng)的平板傾角安息角與滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)粉塵流動(dòng)特性的重要指標(biāo)安息角和滑動(dòng)角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性LOGO第29頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的比表面積以自身體積表示的比表面積以質(zhì)量表示的比表面積以堆積體積表示的比表面積LOGO第30頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細(xì)孔中的自由水分以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分含水率：水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比含水率影響粉塵的導(dǎo)電性、粘附性、流動(dòng)性等物理特性平衡含水率：氣體的每一相對(duì)濕度，都相應(yīng)粉塵一定的含水率。LOGO第31頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的潤(rùn)濕性潤(rùn)濕性－粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附著或附著的難易程度的性質(zhì)潤(rùn)濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、溫度、壓力、表面粗糙度及荷電性有關(guān)，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關(guān)。粉塵的潤(rùn)濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤(rùn)濕速度－分為絕對(duì)憎水、憎水、中等親水、親水LOGO第32頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的荷電性

天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷荷電因素－電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產(chǎn)生過(guò)程中荷電天然粉塵和人工粉塵的荷電量一般為最大荷電量的1/10荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，且與化學(xué)組成有關(guān)LOGO第33頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的導(dǎo)電性比電阻:

導(dǎo)電機(jī)制：比電阻對(duì)電除塵器運(yùn)行有很大影響，最適宜范圍104～1010高溫（200℃以上），粉塵本體內(nèi)部的電子和離子—體積比電阻低溫（100℃以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學(xué)物質(zhì)－表面比電阻中間溫度，同時(shí)起作用LOGO第34頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四典型溫度－比電阻曲線LOGO第35頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四溫度和相對(duì)濕度對(duì)粉塵比電阻的影響較為干燥的粉塵的比電阻在3000F（420K）左右達(dá)到最大值LOGO第36頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的粘附性粘附和自粘現(xiàn)象粘附力－克服附著現(xiàn)象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細(xì)力、靜電力（庫(kù)侖力）斷裂強(qiáng)度－表征粉塵自粘性的指標(biāo)，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強(qiáng)粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤(rùn)濕性、荷電量均影響粘附性LOGO第37頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的自燃性自燃自然發(fā)熱的原因－氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài)和環(huán)境存放過(guò)程中自然發(fā)熱熱量積累達(dá)到燃點(diǎn)燃燒LOGO第38頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉塵的爆炸性粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達(dá)到一定的濃度爆炸濃度下限爆炸濃度上限存在能量足夠的火源LOGO第39頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質(zhì)3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎(chǔ)LOGO第40頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)凈化裝置的性能凈化裝置技術(shù)性能的表示方法凈化效率的表示方法LOGO第41頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四技術(shù)指標(biāo)處理氣體流量?jī)艋蕢毫p失經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)占地面積評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)LOGO第42頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四凈化裝置技術(shù)性能的表示

方法處理氣體流量漏風(fēng)率壓力損失LOGO第43頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四凈化效率的表示方法總凈化效率通過(guò)率分級(jí)除塵效率分割粒徑－除塵效率為50％的粒徑LOGO第44頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分級(jí)效率與總效率的關(guān)系由總效率求分級(jí)效率由分級(jí)效率求總效率1LOGO第45頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四多級(jí)串聯(lián)的總凈化效率總分級(jí)通過(guò)率總分級(jí)效率總除塵效率LOGO第46頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1.粉塵的粒徑及粒徑分布2.粉塵的物理性質(zhì)3.凈化裝置的性能4.顆粒捕集理論基礎(chǔ)LOGO第47頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)顆粒捕集理論基礎(chǔ)流體阻力阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動(dòng)重力沉降離心沉降靜電沉降慣性沉降擴(kuò)散沉降LOGO第48頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四除塵機(jī)理對(duì)顆粒施加外力使顆粒相對(duì)氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分離顆粒捕集過(guò)程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力等顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時(shí)可以忽略LOGO第49頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四①流體阻力流體阻力＝形狀阻力＋摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反CD—阻力系數(shù)Ap—顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積，m2ρ—流體的密度，kg/m3u—相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/sμ—流體粘度，PasLOGO第50頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四流體阻力與雷諾數(shù)的函數(shù)關(guān)系

LOGO第51頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

流體阻力LOGO第52頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四顆粒尺寸與氣體分子平均自由程（λ）接近時(shí)，顆粒發(fā)生滑動(dòng)——坎寧漢修正νλ

KnCFD

流體阻力LOGO第53頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律馳豫時(shí)間若僅考慮Stokes區(qū)域LOGO第54頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動(dòng)積分得速度由u0減速到u所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數(shù)C停止距離LOGO第55頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四②重力沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）湍流過(guò)渡區(qū)3LOGO第56頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四重力沉降牛頓區(qū)Stokes直徑空氣動(dòng)力學(xué)直徑LOGO第57頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四③離心沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的末端沉降速度LOGO第58頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

④靜電沉降力平衡關(guān)系靜電沉降的末端速度習(xí)慣上稱為驅(qū)進(jìn)速度，用表示，對(duì)于Stokes粒子：LOGO第59頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑤慣性沉降顆粒接近靶時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況靶LOGO第60頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

慣性碰撞慣性碰撞的捕