实验二 管道含尘浓度的测定实验讲义

实验二管道含尘浓度的测定
实验目的：
1、掌握烟尘浓度测定的基本原理和方法；
2、掌握3012H型皮托管平行自动烟尘采样仪的使用方法。

实验原理：
1、管道中气体含尘浓度的的测定一般采用过滤称重法。

其基本原理是：从含尘气体管道中抽取一定量的含尘气体，用滤筒将气体中的粉尘分离，根据滤筒收集的粉尘质量和抽取的气体体积，计算出气体的含尘浓度。

管道含尘浓度C
C (mg/m3)= Wo / V N
式中，Wo为滤筒采集粉尘的质量，mg
V N为标准状况下的干气体采样体积，m3
由于在计算含尘浓度时需要用到标准状况下干气体的采样体积，所以在采集尘样之前要先测出烟气在工况下的温度、压力和湿度，再由主机将实际采样体积自动换算成标准状况下的干气体采样体积。

管道测尘采样装置由样品采集、冷凝和干燥、流量测量和控制及采样动力等部分组成。

样品采集部分包括采样嘴、采样管和粉尘捕集器。

冷凝器和干燥器皆是用来除去气体中所含的水蒸气，以便保护流量计和抽气泵不受水蒸气和腐蚀性气体的影响，并使采样流量的计算简化。

流量测量装置有瞬时流量计和累积式流量计两类。

常用的瞬时流量计有转子流量计和孔口流量计，用以测量瞬时采样流量，同时也可以用来计算采气总体积。

累积式流量计有干式流量计和湿式流量计，用以测量采气总体积，各种流量计在使用之前都应进行校正。

常用的采样动力有真空泵、抽气机和引射器等。

如果在达到20kpa(约为0.2大气压)的压力时能有40L/min以上的流量，即可满足一般管道采样的需要。

图1烟尘采样装置图
1－采样嘴；2—采样管（内装滤筒）；3—手柄；4—橡皮管接尘粒采样仪（流量计+抽气泵）
2、烟道气中含尘烟道气中含尘浓度的测定必须采用等速采样法。

即烟气进入采样嘴的速度等于采样点的烟气流速。

这样才能得到具有代表性的试样。

实验二1
图 2 同采样速度时尘粒的运动状况
如图c所示，进入采样嘴的气流速度Vn等于管道中该点的烟气流速Vs，测得的含尘浓度为管道的实际含尘浓度。

若进入采样嘴的气流速度Vn大于采样管道中该点的烟气流速Vs时，如图a 所示，因气体分子惯性小，容易改变方向，粉尘惯性大，不容易改变方向，所以在采样嘴边缘，外围的气体就会绕道进入采样嘴，粉尘则按照原来的方向前进，不进入采样嘴，此时，采集的烟气量偏大，相对而言，粉尘量偏小，测得的含尘浓度小于管道的实际含尘浓度。

反之，若进入采样嘴的气流速度Vn小于采样管道中该点的烟气流速Vs时，情况正好相反，测得的含尘浓度大于管道的实际含尘浓度。

采用皮托管平行自动采样法采样时选择合适的采样嘴直径，就可以实现等速采样，采样嘴直径的计算可以通过主机自动计算得出。

皮托管平行自动采样法维持等速采样的原理是：将有温度、压力测量装置的组合采样管插入烟道测孔，测量出管道各点烟气动压值，预测出管道断面烟气平均流速，该流速即为进入采样嘴的气体流速，采样时将烟尘采样仪抽气泵抽气流量范围的中间值作为拟采样流量，计算出采样嘴的直径大小，实际采样时根据采样嘴的直径、预测流速、管道实际温度、压力计算出抽气泵的采样流量，以保证等速采样。

在实际管道测尘中，要做到等速采样往往是不容易的，据实测，为减少非等速采样引起的误差，一般要求采样嘴内径大于6mm，最好大于10mm。

对于很小的尘粒，如粒径小于4μm的，一般可不考虑非等速采样引起的误差。

对于大颗粒，若采样嘴过小，可能导致大颗粒难以进入采样嘴，造成系统误差。

若采样时采样嘴的轴线偏离了气流方向，测得含尘浓度要小于实际值，因此要求采样嘴轴线与气流方向的偏角一般不超过±5o。

实验二2
实验仪器：仪器设备有3012H型皮托管平行自动烟尘采样仪，烘箱、干燥器和若干滤筒、大气压力计、粉尘发生装置及管道以及分析天平。

实验步骤：
1、采样前准备
①滤筒预处理。

实验前用铅笔将滤筒编号，在105-110︒C的烘箱中烘干1个小时，取出后在干燥器中冷却20-30分钟，直至冷却至室温，用感量0.1mg的分析天平称重并记录，两次称量重量之差应不超过0.5mg。

②仪器检查。

检查所有的测试仪器是否正常，气水分离器中的硅胶是否失效，检查系统是否漏气，如果漏气应分段检查，堵漏，直至合格。

2、开机设置。

测试人员在主机上设置测定日期和时间，输入环境大气压力。

3、采样布点。

选择采样位置和采样点，在取样枪上标记出采样点距离套管边缘的距离。

4、工况测量。

连接好管路和数据线，测定管道气体的温度、压力、预测流速，根据主机计算的采样嘴大小选择采样嘴。

5、湿度测量。

连接好连接好管路和数据线，测定管道气体的湿度。

6、采样。

①把预先烘干、恒重、编号的滤筒用镊子小心装在采样管的滤筒夹内，再把选定好的采样嘴装到采样弯头上。

②在仪器“自动采样”步骤，首先输入各测点采样时间、采样点数，仪器自动计算总采样时间，选择“自动跟踪”方式，准备采样，输入滤筒的编号，然后按“开始采样”键，仪器进入自动采样状态。

③当每个采样点采样快结束时仪器会发出蜂鸣声，提醒进入断面的下一个采样点进行采样，当断面所有采样点采样完成时结束采样。

7、采样结束。

①采样结束后，将采样枪转90o抽出，使采样嘴向上。

轻轻敲打采样枪的管嘴使附着在管嘴内的尘粒落入滤筒中，用镊子将滤筒小心取出，保存好。

②采样数据可以有三种选择：“保存”数据、放弃数据或打印数据。

选择保存数据，输入保存的文件编号，将主机中已有的数据进行覆盖保存，或另改文件号进行保存。

③数据查询。

根据文件号进行数据检索，并打印数据。

③将采样后的滤筒放入105-110︒C的烘箱中烘干1个小时，取出后在干燥器中冷却至室温，用感量0.1mg的天平称重并记录，计算滤筒采样前后的重量差，即为粉尘样品重。

注意事项：
①将滤筒放入采样管时以及采样结束将滤筒取出采样管时，注意保证不因人为因素造成滤筒质量的减少。

②采样过程中关注主机显示屏左上角的跟踪率，跟踪率正常应在0.9-1.1范围，若不在此范围需重新测量。

③其余注意事项参见实验一管道排气参数的测定。

实验二3。