第05章 颗粒污染物控制技术基础-new-w
第05章 颗粒污染物控制技术基础-new-w
11
1.4 粒径质量分布
类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积
频率、质量频率密度等。
在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方 成正比的假设下，个数分布与质量分布可以相互 换算。
同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）
12
1.5 平均粒径 (check ex.5-2)
前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一。 长度平均直径
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2.4 粉尘的含水率
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
含水率－水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 吸湿现象：尘粒能溶于水，则在尘粒表面形成溶有该物质的饱和水 溶液。如溶液上方的水蒸气分压小于周围气体中的水蒸气分压，该 物质将由气体中吸收水分。
平衡含水率：尘粒上方的水汽分压与周围气体中的水汽分压相平衡
时的含水率。
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2.5 粉尘的润湿性
润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能否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。
尘效率。
i
S3i S 1 2i S1i S1i
分割粒径－除尘效率为50％的粒径
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例题
对旋风除尘器的现场测试得到：除尘器 进口的气流量为10000Nm3/h，含尘浓度 为4.2g/Nm3。除尘器出口的气体流量为 12000Nm3/h，含尘浓度340mg/Nm3。试 计算该除尘器的处理气体流量、漏风率 和除尘效率。
第五章--颗粒污染物控制技术基础
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按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，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径（ Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM）显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径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）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径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）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
颗粒物污染物控制技术基础
➢ 沉降法 • 斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相 同、沉降速度相等的圆球直径。 • 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等 的单位密度的圆球的直径。
思考题：斯托克斯直径和空气动力学当量直径的关系？
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一、颗粒物的粒径及粒径分布
• 定向面积等分直径dM（Martin直径）： 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。
• 投影面积直径dA（Heywood直径）：与 颗粒投影面积相等的圆的直径。
同一颗粒的dF>dA>dM
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一、颗粒物的粒径及粒径分布
1.单个颗粒的粒径
➢ 筛分法 • 筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度。
3.平均粒径
前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径, 另外还有 ➢ 长度平均直径：所有颗粒粒径总长度对颗粒粒数的平均
➢ 表面积平均直径：所有颗粒总表面积与颗粒粒数的平均
➢ 体积平均直径：所有颗粒总体积对颗粒粒数的平均
➢ 体积－表面积平均直径：所有颗粒总体积对颗粒总表面积的平均
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一、颗粒物的粒径及粒径分布
3.平均粒径
➢ 几何平均直径：所有颗粒粒径的乘积开 N 次方或所有颗 粒粒径的乘积开 N 次方并取对数
dg (d1d2d3 )1/ N
ln
dg
ni
ln N
dpi
dg
exp
ni
ln N
dpi
• 对于频率密度分布曲线对称的分布，众径dd 、中位径 d 50 和算术平均直径 相等;
• 频率密度非对称的分布，
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一、颗粒物的粒径及粒径分布
第五章颗粒污染物控制技术基础
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按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，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径（ Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM）显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径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）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径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）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
第05章 颗粒污染物控制技术基础PPT课件
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颗粒的直径
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）
正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝ 2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)
6
体积 表面积
正方体 a3 6a2
16
粒径分布函数
正态分布的累积频率分布曲线
17
粒径分布函数——对数正态分布
以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线
F (d p )
1
ln dp
2π ln g
exp[( ln d p / dg 2 ln g
)2 ]d(ln d p )
p(d p )
dF (dp) dd p
1
exp[( ln d p / dg )2 ]
2
颗粒的粒径【显微镜法】
定向直径 定向面积等分直径 投影面积直径
3
颗粒的直径
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
光散射法
dv
6V
1/3
➢ 等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径
4
颗粒的粒径【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
2πd p ln g
2 ln g
ln g [
ni (ln d pi / d g )2 ]1/ 2 N 1
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对数正态分布（续）
对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线， 斜率决定于 g
g
d84.1 d50
大气污染控制工程课件05颗粒污染物控制技术基础
2πdp ln g
2 ln g
ln g [
ni (ln dpi / dg )2 ]1/ 2 N 1
24
四、粒径分布函数
2.对数正态分布（续）
对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决
定于
g
d84.1 d50
d50 d15.9
( d84.1 )1/ 2 d15.9
g
g 1 (=1时为单分散气溶胶）
以其断裂的接触面积 分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性 粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性
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八粉尘的自燃性和爆炸性
1.粉尘的自燃性
自燃
存放过程中自然发热 燃烧
热量积累
达到燃点
自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、 发酵热
影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存 在状态和环境
化学组成有关
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六、粉尘的荷电性和导电性
粉尘的导电性
比电阻
d
V
j
(Ω cm)
导电机制：
高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电 阻
低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－ 表面比电阻
中间温度，同时起作用
比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010
2
第5章 颗粒污染物控制技术基础
空气污染物的性质和存在状态不同，其净化 机理、方法及所选用的装置也各不相同。空 气污染物分为气溶胶（颗粒物）污染物和气 态污染物。以后各章将介绍颗粒物的处理方 法。
气溶胶（AEROPAL）是非均相污染物，主 要污染物是分散于气体介质中的颗粒物（固 体、液体），可用除尘技术把粒状物从气体 介质中分离出来，分离方法一般采用物理法。
第05章 颗粒污染物控制技术基础
0
0
多级串联的总净化效率
总分级通过率
PiT P i1 Pi2 Pin
总分级效率
iT 1 PiT 1 (1 i1)(1i2 ) (1in )
总除尘效率 T 1 (1 1)(12 ) (1n )
某100万kw的燃煤电站的能量转换效率为40％，所 燃煤的热值为26,700 kJ/kg，灰分含量为12％，假定 50％的灰分以颗粒物形式进入烟气。现在用电除尘 器捕集烟气中的颗粒物（飞灰），其参数为
粒数中位径d50（NMD）－累计频率F=0.5时对应的粒 径
粒径分布
质量分布
➢ 类似于个数分布，也有质量频率gi、质量筛下累积频 率Gi、质量频率密度q等
➢ 在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正 比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算
➢ 同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）
➢ 光散射法
✓ 等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径
➢ 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(TSP、PM10）
斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密 切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的导电性
➢ 比电阻
d
V
j
(Ω cm)
➢ 导电机制：
✓ 高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电阻
✓ 低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质中的离 子－表面比电阻
✓ 中间温度，同时起作用
➢ 比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010 cm
颗粒污染物控制技术基础
第五章 颗粒污染物控制技术基础第一节 粉尘的粒径及粒径分布一 单一颗粒的粒径1．显微镜法a 定向直径d F （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d M （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 投影面积直径d A （Heywood 直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径 结论： Heywood 测定分析表明，同一颗粒的d F >d A >d Ma —定向直径b —定向面积等分直径c —投影面积直径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d V ：与颗粒体积相等的球体的直径 4．沉降法a 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b 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）的球体的直径结论：斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径补充；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颗粒的表面积球的表面积=s φ<1例如，正立方体Φs ＝0.806，圆柱体Φs ＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d) P118表5-1给出某些颗粒的圆球度实测值．二 粒径分布（分散度：各种粒径的颗粒所占的比例）个数粒径分布：不同粒径范围内颗粒的个数所占的比例 质量粒径分布：不同粒径范围内颗粒的质量所占的比例 表面积粒径分布：不同粒径范围内颗粒的表面积所占的比例 1．个数粒径分布（粒数分布）的表示方法 粒数分布:每一间隔内的颗粒个数1）个数频率：第i 个间隔中的颗粒个数ni 与颗粒总数Σni 之比∑=iii n n f dp i 0-5 5-10 10-20 20-40 N n i5151020502）个数筛下累积频率：小于第i 个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比fi=Fa-Fb=⎰FaFbdF =ddp ddp dF dpadpb ⋅⎰=ddp P dpa dpb ⋅⎰,P=ddp dF个数筛上累积频率：大于第i 个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比P121图5-3，个数累积频率分布曲线3）个数频率密度：单位粒径间隔（即1μm ）时的频率分布，简称个数频度iii i i ddp dF dp f P =∆=dF=Pddp,积分得，F=⎰dpPddp 0，若积分上限为∞，则F=⎰∞Pddp =1；P121图5-4，个数频度分布曲线 例题：P119表5-2 个数分布的测定数据及其计算结果 2．质量分布的表示方法类似于个数分布，也有质量频率、质量筛下累积频率、质量频率密度等 1）质量频率：第i 个间隔中的颗粒个数ni 与颗粒总数Σni 之比∑=iii m m g 2）质量筛下累积频率：小于第i 个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比Gi=∑∑Nimimi质量筛上累积频率：大于第i 个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比iii Nin F n=∑∑3）质量频率密度：单位粒径间隔（即1μm ）时的频率分布，简称个数频度iii i i ddp dG dp g q =∆=3．个数分布与质量分布的转化 假定：a 所有颗粒具有相同密度b 颗粒质量与粒径立方成正比mi ∝dpi 3，以粒径间隔中点粒径dp i 作为该粒径间隔内的平均粒径，则3i i i dp kn m =∑=iii m m g 3333i i i i i i p i i p dp n dp n dp n k dp n k mi mi ⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=∑∑∑ρρ Gi=∑gi=∑∑Niiiiidpn dpn 33例题：P123表5-3计算三 平均粒径1．长度（或算术）平均直径L dni ——以dpi 为粒径中值的粒径间隔内的颗粒个数2．中位直径d 50：累计频率F=0.5或G=0.5时对应的粒径个数中位径（NMD ）质量中位径（MMD ）或将频度分布曲线下面积两等分对应的粒径也为d50 3．众径d d ：频度p 或q 最大时对应的粒径 4．几何平均直径d g022==ddp F d ddp dp 或022==ddp Gd ddp dq 5．表面积平均直径p L p ∑==∑∑i ii iin d d f d n 3121/g 123p g(...)ln exp()==∑或 n n n N i id d d d n d d N2p 1/221/2S p []()∑==∑∑i i i i in d d f d n6．体积平均直径7．体积－表面积平均直径结论：1）对于频率密度分布曲线呈对称的分布，众径d d 、中位直径d 50和算术平均直径L d 相等； 2）频率密度非对称的分布，d d < d 50<L d 。
环境工程_颗粒污染物控制技术基础
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42
二、粉尘的安息角与滑动角
• 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,一般为35°-55°
• 滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运
动时粉尘开始发生滑动的平板倾角,一般为40°-55°
• 安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标。安息
（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线其斜 率取决于σ
（– 正3）态分布 函d 数8 4 .1 很 少d 5 用0 于d 描5 0 述 粉d 1 5 尘.9的1 2 粒(径d 8 分4 .1布 d ，1 5 因.9)为大 多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移
30
（二）、粒径分布函数
• 正态分布的累积频率分布曲线
越大、粒径越小，则润湿性越差；温度增加、压 力减小都能降低粉尘的润湿性。某些细粉尘，特 别是粒径小于 1mm 的粉尘很难被水润湿
• 润湿速度－
v20
L20 20
(mm/min)
51
五、粉尘的润湿性
52
五、粉尘的润湿性
根据粉尘润湿速度，可以将粉尘分成绝对憎水、 憎水、中等亲水和强亲水四类：
53
五、粉尘的润湿性
• 空气动力径da：在静止的空气中，颗粒沉降速度与单位密度
（1g/cm3）的球体的沉降速度相等的圆球直径。
8
一、颗粒的直径
3.物理当量径
斯托克斯（Stokes）直径dst：在层流区内（对颗粒的雷诺 数Re<2.0）的空气动力径，即同一流体中与颗粒密度相 同、沉降速度相等的球体直径
9
一、颗粒的直径
31
（二）、粒径分布函数
• 2.对数正态分布
五章颗粒污染物控制技术基础PPT课件
1.粉尘的粒径及粒径分布 2.粉尘的物理性质 3.净化装置的性能 4.颗粒捕集理论基础
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～ 100μm的粒子。颗粒的大小不同，其物理、化学特性不 同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影 响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
筛下分布为增函数。
粒数频率密度（粒数频度） ——单位粒径间隔时的频率
粒数分布的测定及计算
0.425
粒数众径——频度p最大时对应的粒径，此时
dp dd p
d2F dd p2
0
粒数中位径（NMD）——累计频率F=0.5时对应的粒径
F
粒径
粒径分布
质量分布
➢ 类似于数量分布，也有质量频率(gi)、质量筛下累积 频率(Gi)、质量频率密度(q)等
➢ 正态分布是最简单的分布函数
（1） dp d50 dd
（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其斜率 取决于σ
（3）
1 d 8 4 .1 d 5 0 d 5 0 d 1 5 .92(d 8 4 .1 d 1 5 .9)
➢ 正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数 粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移
✓ 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
斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相 关，是除尘技术中应用最多的两种直径
粒径分布
粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积） 所占的比例。除尘技术中多采用粒径的质量分布。
粒数分布:每一粒径间隔内的颗粒个数分布。 粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比
《大气污染物控制工程》颗粒污染物控制技术基础
ni
个数分布
(2) 个数筛下累积频率(F)：小于第i个间隔上限粒径的
所有颗粒个数与颗粒总个数之比
i
ni
Fi N
ni
筛上累积频率(R)：是指大于某一粒径dp的所有颗粒个 数与颗粒总个数之比
F R 100%
(2) 个数筛下累积频率： 小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比
dv 3 6V π
等表面积直径des
与颗粒表面积相等的球体的直径,若颗粒物 的表面积为S，则
des S π
dv = 2.48 μm des = 2.76 μm
二、颗粒物粒径的定义
斯托克斯（Stokes）直径ds
同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的圆球直径
空气动力学直径da
在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1 g/cm3）的圆球 的直径
个数
质量
个数
质量
累积频率F或G 频度p或q，μm-1
粒径dp，μm
粒径dp，μm
平均粒径
(1)长度平均直径(算术平均直径)：粉尘第i个直径di
与其个数ni乘积的总和除以颗粒总个数
dL
nid pi ni
fid pi
(2) 表面积平均直径：粉尘表面积总和除以粉尘颗粒数，
再取其平方根
dS
[ nid pi2 ]1/ 2 ni
单位粒径间隔的个数频率
p d N
p
N total
d p
dN N total
dd p
0 p ddp 1
众径dd
筛下累积频率F 1 频度p,μm-1
粒径dp，μm
粒径dp，μm
中位粒径d50－累计频率F=0.5时对应的粒径，也
第五章--颗粒污染物控制技术基础知识分享
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按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，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径（ Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM）显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径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）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径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）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
大气污染控制 第五章 颗粒污染物控制技术基础
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、粒径 气溶胶颗粒的大小对除尘器的除尘机制和性能影响很大，是粉尘 的基本特征之一。 1. 单一粒径 粒径的测定和定义方法不同，所得粒径值也不同。 按颗粒几何性质来直接测定和定义：光学显微镜(0.5~100um) 、电子 显微镜(0.001~0.5um) 、筛分法(40um以上) 。 按颗粒的某种物理性质间接测定和定义：沉降法(移液管、沉降天平、 光电沉降法，1~50um) 、库尔特尘粒分柝仪(0.6~075um) 。 常见粒径名称：显微镜定向径dF、沉降法斯托克斯粒径ds、空气动 力粒径da、分割粒径dc。
2. 平均粒径
为简明地表示颗粒群的某一物理特性和平均尺寸的大小，常用平均粒径表示。 长度平均(或算术平均)粒径
dl nd / n
几何平均粒径：单一粒径的几何平均值。
dg
(d1d
2
d
3
d
n
)
1 n
面积长度平均粒径：表面积总和除以直径的总和。
dsl nd 2 / nd
体面积平均粒径：全部粒子的体积除以总表面积。
第五章 颗粒污染物控制技术基础
气溶胶：气态为连续相，固、液态为分散相的多相流体。 工程中为区别于清洁空气，俗称“含尘气体” 。 按形成过程可分为：机械分散系和凝结分散系。
机械分散系：固体经破碎、研磨等机械分散作用形成的 颗粒或粉末悬浮于气体介质中。
凝结分散系：固体或液体经过高温燃烧或直接升华或蒸 发转化为气态，当温度下降或过饱和而凝结为固体 或液体微粒并悬浮于气体介质中。 按照气溶胶颗粒的物态也可分为固态分散系和液态 分散系。
kg / (m或3)
g / cm3
第五章 颗粒污染物控制技术基础
G = ∑ gi =
0
i
∑n d
i N
3 pi
∑ ni d pi
, G = ∑ gi = 1
3 0
N
筛上累积分布： 筛上累积分布：大于某一粒径的尘样质量占 尘样总质量的百分数 R=1-G
三、平均粒径
算术平均直径、中位直径、众径、 算术平均直径、中位直径、众径、几何平均直径 1、算术平均直径 ——所有颗粒直径之和与 、 所有颗粒直径之和与 颗粒总粒数之比
fi ∆Fi pi = = ∆d p i ∆d pi
粒数分布的测定及计算
二、粒径分布-质量分布 粒径分布
除尘技术中多采用质量分布。 除尘技术中多采用质量分布。 测定方法：采取尘样质量10克 测定方法：采取尘样质量 克， 测出各粒径间隔内的 粉尘质量按定义计算
1、第i级颗粒发生质量频率： 、 级颗粒发生质量频率 级颗粒发生质量频率：
正态分布函数的特点
正态分布是最简单的分布函数 （1） d = d = d ）
p 50 d
（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一 ） 条直线，其斜率取决于σ 条直线，其斜率取决于 （3） ） 1
σ = d84.1 − d50 = d50 − d15.9 = (d84.1 − d15.9 )
2
正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布， 正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布， 因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移
为小于第i间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。 为小于第 间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。 间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比 即
n
∑n
Fi =
i
∑n
N
或Fi = ∑ f i
第五章 颗粒污染物控制技术基础
(5-6)
3 pi
n d
i
i
N
小于第i间隔上限粒径的所有颗粒发生的质量频率，即 质量筛下累积频率： 质量频率密度：
Gi
g
i
i
n d
i
3 pi
n d
i
N
3 pi
（5－7） （5－8）
dG q dd p
质量筛下累积频率G和质量频率密度q也是粒径dp的连续 函数，由其定义式可得到：
G q dd p
充填过程加压或进行振动， 值减小。
二、粉尘的安息角与滑动角 quite angle and glide angle of the dust 粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，
圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角，也称动安息
角或堆积角等，一般为35～ 550 。 粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平
(1)个数频率：为第i间隔中的颗粒个数ni与颗粒总个数 ∑ni之比（或百分比） (2)个数筛下累积频率：为小于第i间隔上限粒径的所有颗 粒个数与颗粒总个数之比（或百分比）,根据计算出的各级筛 下累积频率Fi值对各级上限粒径dp可以画出筛下累积频率分 布曲线（图5－3）。 由累积频率曲线可以求出任一粒径间隔的频率f值。 (3)个数频率密度：函数p(dP)dF/ddP称为个数频率密度，
第五章 颗粒污染物控制技术基础
The technique foundation of particle pollutant controls
大气污染控制中涉及到的颗粒物，一般是所有大于分子 的颗粒物，但实际最小限界为0.01µm左右。
充分认识粉尘颗粒的大小等物理特性，是研究颗粒的分
离、沉降和捕集机理以及选择、设计和使用除尘装置的基础。 在讨论颗粒的粒径分布等物理特性及除尘装置性能表示 方法的基础上，对粉尘颗粒在各种力场中的空气动力学行 为—分离、沉降、捕集等进行介绍。
第五颗粒污染物控制技术基础共58页文档
fi
ni
N
ni
粒径分布
粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个 数与颗粒总个数之比
i
ni
Fi N
ni
粒径分布
粒数频率密度
p(dp)dF/ddp
粒径分布
粒数分布的测定及计算
粒径分布
粒数众径－频度p最大时对应的粒径，此时
dp dd p
d2F dd p2
0
粒数中位径（NMD）－累计频率F=0.5时对应的粒径
第五章 颗粒污染物控制技术基础
1.粉尘的粒理论基础
颗粒的直径
某些颗粒的圆球度
粒径分布
粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积） 所占的比例
粒数分布:每一间隔内的颗粒个数 粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比
（3）
d 8 4 .1 d 5 0 d 5 0 d 1 5 .91 2(d 8 4 .1 d 1 5 .9)
➢ 正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数 粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移
粒径分布函数
正态分布的累积频率分布曲线
粒径分布函数
对数正态分布
➢ 以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线
对数正态分布（续）
➢ 可用 g 、MMD和NMD计算出各种平均直径
lndL lnNMD12ln2g lnMMD25ln2g lndS lnNMDln2g lnMMD2ln2g lndV lnNMD23ln2g lnMMD23ln2g
粒径分布函数
对数正态分布的累积频率分布曲线
粒径分布函数
罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）
粒径分布函数
对数正态分布（续）
--颗粒污染物控制技术基础
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按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，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径（ Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM）显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径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）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径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）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
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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。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力 学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径。 5
da与ds的换算
在除尘技术中应用最多的两种直径是斯托克斯 （Stokes）直径ds 和空气动力学直径da ，特别是后 者。二者的关系如下：
尘效率。
i
S3i S 1 2i S1i S1i
分割粒径－除尘效率为50％的粒径
28
例题
对旋风除尘器的现场测试得到：除尘器 进口的气流量为10000Nm3/h，含尘浓度 为4.2g/Nm3。除尘器出口的气体流量为 12000Nm3/h，含尘浓度340mg/Nm3。试 计算该除尘器的处理气体流量、漏风率 和除尘效率。
2 N 340 1 1 91.9% 1N 4200
30
通过率与分割粒径
通过率也是表示净化装置的净化效果的技术指 标，它常用来表示袋式除尘器等高净化效率的 净化装置的净化效果。
S 2 2 N Q2 N P 1 S1 1N Q1N
分割粒径dc 为分级效率等于50％时对应的粒径。
2.9 粉尘的爆炸性
粉尘发生爆炸必备的条件：
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
存在能量足够的火源
24
第三节 净化装置的性能
3.1 评价净化装置性能的指标
技术指标
处理气体流量：进口和出口的气体流量的平均值 净化效率：表示装置净化污染物的效果的重要指标 压力损失：指装置的进口和出口气流全压之差，是能耗 大小的指标。实质上是气流通过装置时所消耗的机械能。
Fi
n n
N
i
i
i
8
个数频率密度:单位粒径间隔时的频率。
p(d p ) dF / dd p
9
个数分布的测定及计算
10
1.3 众径与中位径
粒数众径 频度p最大时对应的粒径，此时
dp d 2 F 0 2 dd p计频率F=0.5时对应的粒径。
中间温度，同时起作用
cm
比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010
20
典型温度－比电阻曲线
21
2.7 粉尘的粘附性
粘附（粉尘颗粒附着在固体表面上）和自粘（颗粒彼此相互 附着的现象）
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
2
显微镜法
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。
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。
投影面积直径dA（Heywood直径）
与颗粒投影面积相等的圆的直径。 Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM
16
2.4 粉尘的含水率
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
含水率－水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 吸湿现象：尘粒能溶于水，则在尘粒表面形成溶有该物质的饱和水 溶液。如溶液上方的水蒸气分压小于周围气体中的水蒸气分压，该 物质将由气体中吸收水分。
b (1 ) p
14
2.2 粉尘的安息角与滑动角 (P144)
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
总除尘效率
T 1 (1 1 )(1 2 ) (1 n )
34
第四节 颗粒捕集的理论基础
4.1 颗粒捕集过程中需要考虑的作用力
对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气 流中分离
颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、 颗粒间相互作用力
外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、 热力、泳力等
平衡含水率：尘粒上方的水汽分压与周围气体中的水汽分压相平衡
时的含水率。
17
2.5 粉尘的润湿性
润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能否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。
11
1.4 粒径质量分布
类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积
频率、质量频率密度等。
在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方 成正比的假设下，个数分布与质量分布可以相互 换算。
同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）
12
1.5 平均粒径 (check ex.5-2)
前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一。 长度平均直径
3
显微镜法观测粒径直径的三种方法
a-定向直径
b-定向面积等分直径
c-投影面积直径
4
筛分法与光散射法
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
等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径
沉降法
斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相
根据断裂强度分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性
粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性
22
2.8 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 燃烧 热量积累 达到燃点
自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发
酵热
影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在 状态和环境 23
3.3 总净化效率的表示方法
总净化效率：同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置
的污染物数量之比。
1
S2 Q 1 2N 2N S1 1NQ2 N
通过率：出口污染物流量与进口污染物流量之比。
P S2 2NQ2N 1 S1 1NQ1N
分级除尘效率：除尘装置对某一粒径或粒径间隔内粉尘的除
31
分级除尘效率
分级除尘效率是表示净化装置对各种不同粒径的 粉尘的除尘效果的技术指标，可以科学地（严格） 表示净化装置的除尘效果。 除尘装置的除尘效率的高低，往往与粉尘的粒径 大小有很大的关系。为了表示除尘效率与粉尘粒 径的关系，提出了分级除尘效率的概念。分级除 尘效率系指除尘装置对某一粒径dpi 或粒径间隔 dp 至dpi 颗粒△dp内粉尘的除尘效率，简称分级 效率。
ni d pi 3 ni d pi
2
f i d pi 3 f i d pi 2
13
第二节 粉尘的物理性质
2.1 粉尘的密度
单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3
粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙－真
密度
p
用堆积体计算——堆积密度
b
空隙率——粉尘颗粒间和内部空隙的体积与 堆积总体积之比
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.净化装置的性能
4.颗粒捕集理论基础
1
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
1.1 单一颗粒的粒径
1.1.1 定义
按一定方法确定的表示一个颗粒大小的代表 性尺寸的物理量。
1.1.2 测定方法
粒径可以有很多种表示方法，常用的粒径表 示方法与粒径的测定方法有关。 粒径的测定方法可分为四大类：显微镜法、筛 分法、光散射法（电子计数法）和沉降法。
dL
ni d pi ni
f i d pi
表面积平均直径
dS [ ni d pi 2 ni ni d pi 3 ni ]1/ 2 (f i d pi 2 )1/ 2
体积平均直径
dV [ ]1/ 3 (f i d pi 3 )1/ 3
体积－表面积平均直径
dSV
天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 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
19
粉尘的导电性
比电阻 导电机制：
d
V j
(Ω cm)
高温（200oC以上），靠粉尘本体内部的电子和离子进行—体积比电阻 低温（100oC以下），靠粉尘表面吸附的水分或其他化学物质中的离子 进行－表面比电阻
29
处理气体量：
QN
1 Q1N Q2 N 1 10000 12000 11000 Nm 3 / h 2 2
漏风率：
Q1N Q2 N 10000 12000 20% Q1N 10000
漏风情况下的除尘效率： Q 34012000 1 2N 2N 1 90.3% 1N Q1N 420010000 不漏风情况下的除尘效率：