05章除尘技术基础

三、含水量和润湿性（浸润性）：

粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的 自由水分以及颗粒内部的结合水分；
自由水 水分 结合水 化学结合水

含水率= 水分质量/粉尘总质量（含水量+干粉尘质量）； 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性； 测量水分的方法：称重、蒸馏法、化学反应法、电测法

分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性，P140表5-9

影响因素: 粒径、形状、表面粗糙度、含水率、荷电量、含水
率等
六、粉尘的安息角与滑动角

安息角（休止角、堆积角、安置角、动安息角）：粉尘从
漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角。

滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动
d b
a

显微镜法观测粒径直径的方法
a-定向直径 b-定向面积等分直径
c-投影面积直径

Heywood 测定分析表明，同一颗粒的 dF>dA>dM
（2）几何当量径：指颗粒的某一几何量（面积、体积等）
相同时的球形颗粒的直径。
等投影面积径dA （圆等直径）： 与颗粒投影面积相同的某一圆的直径。 等体积径dV或 dr （球等直径）： 指与被测颗粒体积相等的球的直径。
第二节
粉尘的物理性质
一、粉尘的密度：单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3
1、真密度ρp：粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙 粉尘的真密度 = 粉尘自身的质量 / 粉尘自身的体积 粉尘所占的体积 = 粉尘自身的体积 + 空隙
2、堆积密度 b ：用堆积体积计算
堆积密度 = 粉尘自身的质量 / 粉尘自身的体积 + 空隙 一般 ρp﹥ρb P133 表5-5：几种工业粉尘的真密度和堆积密度
R
d max
dp
f ddp f dd p
dp

（4）筛下累积频率分布G（%）：又称筛下累积分布 指小于某一粒径dp的颗粒质量占尘样总质量的百分数。
G g f d p
0 0
dp
dp
R

dp
0
f dd p
G R f dd p 100
0

除尘技术中，筛上累积分布R比使用频度分布更为方 便，所以，在一些国家粉尘标准中多用R表示粒径分布。
粒径间隔中值可绘出分布曲线
二、粉尘的粒径分布及其表达方式
2．常见的表示方法 （2）频度分布 f（%·μm-1） ： 粒径间隔宽度 Δdp为 1μm时尘样质量占尘样总质量的百 分数，或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数。
g f d p 微分定义式：
f (d p ) dg dd p
%·μm-1
1、显微镜法：
a-定向直径
b-定向面积等分直径
c-投影面积直径
三、粉尘粒径的测定方法：
2、筛分法： 筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度 筛孔的大小用目表示－每英寸长度上筛孔的个数 3、光散射法： 等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径 4、沉降法： 斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密 度相同、沉降速度相等的球体直径 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速 度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径
名称物理意义应用范围算术平均径单一径的算术平均值蒸发各种粒径的比较面积长度平吸附体面积平均全部粒子的体积除以总表面积传质粒子充填层的流体阻力充填材料的强度质量平均径质量等于总质量个数等于总个数的等粒子粒径气体输送燃烧效率质量平衡平均表面积将总面积除以总个数取其平方根吸收比表面积径由比表面积a计算的粒径蒸发分子扩散50粒径分布的累积值为50时的粒径分离分级装置性能的表示二粉尘的粒径分布及其表达方式1
水硬性：水泥、熟石灰、白云石砂等
三、含水量和润湿性：
润湿性的表征：液体对试管内粉尘的润湿速度。

取20分钟的润湿高度L20：
v20
L20 20
（mm/min）
P136 表 5-7 根据润湿速度粉尘的分类： 绝对憎水、憎水、中等亲水、强亲水
四、粉尘的荷电性和导电性

粉尘的荷电性

荷电因素----电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子 被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电；
a. 定向直径dF（Feret 直径）：各颗粒在投影图中同一 方向上的最大投影长度。 b. 定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影 图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。 c．长径，颗粒投影面相对两边的两根平行线间的最大 距离，即不考虑方向的最长径。 d．短径，不考虑方向的最短径。 c
筛上（下）累积频率分布直方图
中位径：筛上累积频率分布和筛下累积频率分布相等 （R = G = 50%）时的粒径称为中位径，记作d50。 众径：频率分布f达到最大值时相对应的粒径， 记作dd。
2、粒径分布的表示方法：
表格法： 图示法： 函数法：正态分布 对数正态分布 罗辛-拉姆勒分布
三、粉尘粒径的测定方法：

正立方体Φs＝0.806， 圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)
圆球度 Фs： 表示颗粒形状与圆球形颗粒的差异程度。
Фs =与颗粒体积相等的圆球的表面积/颗粒的表面积 表5-1：一些颗粒的圆球度的实测值

某些颗粒的圆球度
2、颗粒群的平均粒径：
某种粒径大小和形状不同的粒子组成的实际
吸收 蒸发、分子扩散 分离、分级装置性能的 表示
二、粉尘的粒径分布及其表达方式
1．定义： 粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比 例，亦称粒子的分散度。 表示方法：
粒（个）数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；
表面积分布：以粒子表面积表示； 质量分布：以粒子质量表示。
二、粉尘的粒径分布及其表达方式
粒子群，若与均匀的球形颗粒组成的假想粒子群 具有相同的物理性质，则称此球形颗粒的直径为 实际粒子的平均粒径。 常用的平均粒径：中位径、众径等。
名称
物理意义
应用范围
算术平均径 单一径的算术平均值 面积长度平 表面积总和除以直径的总 均径 和
体面积平均 全部粒子的体积除以总表 径 面积
蒸发、各种粒径的比较 吸附

粉尘的导电性
V 比电阻:（P137式5-42） d j
(Ω cm)
导电机制：容积（本体）导电和表面导电

表面比电阻：表面导电，低温（100oC以下），粉尘表面吸附 的水分或其他化学物质导电；

体（容）积比电阻：本体导电，高温（200oC以上），粉尘本 体内部的电子和离子导电；

中间温度，同时起作用，两种比电阻的合成；
定义式：
ds
18Vs p g
（3）物理当量径：
b. 空气动力学直径 da：在空气中与粉尘颗粒沉降速度相同， 单位密度为1g/cm3（1000kg/m3）的圆球的直径。 ds与da的关系: 当
da ds ( p )
得
1
2
p
da ds p
1
2
传质、粒子充填层的流体 阻力，充填材料的强度
质量平均径 质量等于总质量，个数等 于总个数的等粒子粒径
平均表面积 将总面积除以总个数取其 径 平方根 比表面积径 由比表面积a计算的粒径 中位径 d50 粒径分布的累积值为50% 时的粒径 众径 dd 粒径分布中频度最高的粒 径
气体输送、燃烧效率、 质量、平衡
一、粉尘的密度：
3、粉尘的空隙率ε： 粉尘粒子间空隙体积与堆积体积之比。 真密度ρp与堆积密度ρb之间的关系：
b (1 ) p
用途不同： 真密度：一般用于粉尘的气动输送和研究在尘粒在空气中的运动。 堆积密度：一般用于仓储和灰斗的设计。
二、粉尘的比表面积：单位体积粉尘所具有的表面积

P137 表5-8 某些粉尘的天然荷电； 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量
（干空气情况 2.7×10-9C/cm2）的1/10量级；

影响因素：荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小
而增加，且与化学组成有关。

天然粉尘和工业粉尘荷电量小-----电晕放电。
四、粉尘的荷电性和导电性
三、含水量和润湿性：
润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质

润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、 表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘 附力和接触方式有关。

粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降。 润湿性是选择湿式除尘器的主要依据。 亲水粉尘：锅炉飞灰、石英等 疏（憎）水粉尘：石蜡、石墨、沥青等
Sp = 总表面积/粉尘体积 （m2/m3） 例如：（1）颗粒为粒径dp的球体：
2 d p (1 ) (1 ) Sp 6 d 3 dp p
6
（2）一般颗粒堆积粉尘：
2 d p (1 ) (1 ) Sp 6 3 d p d p
6
ψ：成球系数，形状系数
500目的筛网的孔径是30微米左右。
单一粒径：
常用的单一粒径：投影径、等体积径、斯托克 斯径、分割粒径、空气动力学径 da（是除尘技术中
用得最多的）。

粒径的测定结果与颗粒的形状有关 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的 程度

圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和 颗粒的表面积之比Φs（ Φs<1）
众径：频度分布 达到最大值时对应的粒径，记作dd。
频率密度分布直方图:由计算结果可绘出频度分布f
的直方图，用粒径间隔中值可绘出频度分布曲线
(3) 筛上累积频率分布 R （ % ）：又称筛上累积 分布指大于某一粒径 dp的尘样质量占尘样总质量 的百分数。
d max g R g ( )d p f d p d p dp dp dp d max d max
时粉尘开始发生滑动的平板倾角

安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标 安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形 状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性
七、粉尘的自燃性和爆炸性

粉尘的自燃性

自燃：
存放过程中自然发热 热量积累 达到燃点
燃烧

自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发酵热
dA (
4A

) 1.128 A
1 2
dV (
6V

) 1.24 3 V
1 3
等表面积径dS：指与被测颗粒表面积相等的球的直径。 体积表面积平均径de： 与颗粒体积与外表面积相同的圆球的直径。
（3）物理当量径： 取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。 a ：斯托克斯径 ds ：同一流体中 , 若一球体与颗粒 的密度相同且沉降速度相等，此球的直径称为斯 托克斯径。
第五章
颗粒污染物控制技术基础
1. 粉尘的粒径及粒径分布 2. 粉尘的物理性质 3. 颗粒在流体中的动力特性 4. 净化装置的分类和性能表示方法
粉尘
落尘:dp>10 µ m 飘尘:dp<10 µ m
收集起来：除尘

除尘技术：从排气中去除或捕集颗粒物的技术。 除尘装置或除尘器：用以实现除尘过程的设备。 从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装 置。
2．常见的表示方法 （1）频数分布（频率分布）g （%）： 指粒径dp至（dp+Δdp）之间的粒子质量（个数） 占粒子群总质量（个数）的百分数。（a） g与选取的粒径间隔的大小有关。gFra bibliotekm 100% m0
g 100%
尘样总质量
m0= 4.28g
频率分布直方图:由计算结果可绘出的直方图，用
c.分割粒径（半分离粒径） d50：即除尘器的分级效率为 50% 的颗粒直径。 d.筛分径:以颗粒能够通过的最小筛孔宽度定义的直径。
筛分径： 颗粒能通过的最小方筛孔的宽度。
目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。
目数越大，孔径越小。
一般来说，目数×孔径（微米数）＝15000。
比如：400目的筛网的孔径为38微米左右；

第一节
粉尘的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径： 粒径：按照一定的方法确定一个表示颗粒大 小的代表性尺寸，作为颗粒的直径，称为粒径。
单一粒径：单个粒子的直径 平均粒径：粒子群的直径 1、单一颗粒粒径 ： 球形颗粒： 非球形颗粒：
d=直径 投影径 几何当量径 物理当量径
1、单一颗粒粒径
（1）投影镜：颗粒在显微镜下观察到的粒径。
比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～
1010
cm

图5-11
典型温度－比电阻曲线
五、粉尘的粘附性

粘附和自粘现象


粘附力－克服附着现象所需要的力
粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力） 断裂强度－表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力 除以其断裂的接触面积

影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态
和环境
爆炸性
化学爆炸：可燃物的剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热 量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力。 引起爆炸的条件： 可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度 最低可燃物浓度－爆炸浓度下限 爆炸浓度上限

存在足够能量的火源