大气污染控制工程_第五章_颗粒污染物控制技术基础准
5《大气污染控制工程》教案-第五章.
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体，则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上，不仅颗粒的大小不同，而且形状也各种各样。
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）用显微镜法．．．．观测颗粒时，采用如下几种粒径表示方法：①定向直径d F，也称菲雷待(Feret)直径；为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度，如图5—1(a)所示。
②定向面积等分直径d M，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图5—1(b)所示。
③投影面积直径d A，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图5一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A，则d A＝(4A／π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的d F＞d A＞d M。
（2）用筛分法．．．测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
（3）用光散射法．．．．测定时可得到等体积直径d V，为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则d V＝(6V ／π)1/3。
（4）用沉降法．．．测定时，一殷采用如下两种定义：①斯托克斯(stokes)直径d S，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
②空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρp=1g/cm3）的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
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。
大气污染控制技术第五章习题及答案
第五章颗粒污染物控制技术基础5.1 根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。
解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，d读出d84.1=61.0 m、d50=16.0 m、d15。
9=4.2 m。
g . 3.81 。
d50作图略。
5.2 根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。
污染源质量中位直径集合标准差平炉0.36 2.14飞灰 6.8 4.54水泥窑16.5 2.35化铁炉60.017.65解：绘图略。
5.3 已知某粉尘粒径分布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积－体积平均直径。
解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d50d（MMD ）=10.3 m、d84.1=19.1 m、d15。
9=5.6 m。
g 84.1 1.85。
d50按《大气污染控制工程》P129（5－24）ln MMD ln NMD 3ln2 NMD 3.31 m；g12P129（5－26）ln d L ln NMD ln g d L4.00 m ；52P129（ 5－ 29） ln d sv ln NMD ln d sv 8.53 m 。
svsvsv 2 g sv5.4 对于题 5.3 中的粉尘，已知真密度为1900kg/m 3， 填充空隙率0.7， 试确定其比表面积 （分别以质量、净体积和堆积体积表示） 。
解：《大气污染控制工程》 P135（ 5－ 39）按质量表示 S m 6 3.7103cm 2 /gd sv P6323P135（ 5－ 38）按净体积表示S V 7.03 10 cm /cm d svP135（ 5－ 40）按堆积体积表示S b 6（1 ） 2.11 103cm 2/cm 3。
内科大大气污染控制工程教案第5章 颗粒污染物控制技术基础
若将粉体颗粒间和内部空隙的体积与堆积粉体的总体积之比称为空隙率，用 表示，则空隙率 与 和 之间的关系为： =（1- ） ；
对于一定种类的粉尘，其真密度为一定值，堆积密度则随空隙率而变化；
（2）空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径；
斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径；
另外，通常用圆球度来表示颗粒形状与圆球形颗粒不一致程度的尺度。圆球度是与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒的表面积之比，以 表示，其值总是小于1。
二、粒径分布
粒径分布是指不同粒径范围内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。以颗粒的个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗粒的质量（或表面积）表示时，称为质量分布（或表面积分布）。除尘技术中多采用粒径的质量分布。
例5-1颗粒个数分布与质量分布的换算；
三、平均粒径
表示颗粒群的某一物理特性和平均尺寸的大小，需要求出颗粒群的平均粒径；
长度平均（或算术平均）粒径；（ ）
表面积平均粒径；（ ）
体积平均粒径；（ ）
表面积-体积平均粒径；（ ）
几何平均粒径；（ ）
对于频率密度分布曲线是对称性的分布（如正态分布），其众径 、中位直径 和算术平均直径 相等，即 = = ；对于频率密度分布曲线是非对称性的分布， ＜ ＜ ；
粉尘的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标；
影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。
三、粉尘的比表面积
粉尘的比表面积定义为单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
大气污染控制工程：第五章 颗粒污染物控制技术基础2
➢ 惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
[例题] 试比较靠惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散捕集粒径 为0.001~20μm的单位密度球形颗粒的相对重要性。捕集体 为直径100μm的纤维，在293K和101325Pa下的气流速度为 0.1 m/s。
34
四、颗粒捕集的理论基础
7、扩散沉降
➢ 惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
第五章 颗粒污染物控制技术基础
本章主要内容
粉尘的粒径及粒径分布 粉尘的物理性质 净化装置的性能 颗粒捕集理论基础
2
三、净化装置的性能
评价净化装置性能的指标
–技术指标
• 处理气体流量 • 净化效率 • 压力损失
–经济指标
• 设备费 • 运行费 • 占地面积
3
三、净化装置的性能
1、净化装置的技术性能
18
四、颗粒捕集的理论基础
2、阻力导致的减速运动
➢ 根据牛顿第二定律
d
3 p
6
p
du dt
FD
CD
d p2 4
u2
2
即
➢ 若仅考虑Stokes区域
du dt
3 4
CD
p
u2 dp
du 18 u u
dt
d
2 p
ρ
d
2 p
p
18
驰豫时间 或松弛时间
➢ 积分得 u u0et / (m/s) ➢ 速度由u0减速到u所迁移的距离
6、惯性沉降
➢ 惯性碰撞
– 气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量
ReD
u0 Dc
靶子周围流体的雷诺数高 低与惯性碰撞几率的关系？
– 颗粒运动轨迹，用Stokes准数描述
郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
第05章 颗粒污染物控制技术基础PPT课件
5
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
18
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
39
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
35
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。
大气污染控制工程-05颗粒污染物控制技术基础-2008修改
（3）从上图得到：d 84.1=19.6 μm ；d 50=11.2 μm 。则几何平均差 为：
g
个数中位径为：
d84.1 19.6 1.75 d50 11.2
质量中位径为： d 50=11.2 μm
ln NMD ln MMD 3ln 2 g ln11.2 3ln 2 1.75 1.48 NMD 4.39 m
N i N
f a b Fa Fb
Fa
Fb
d pa dF dF dd p p dd p d pb dd d pb p d pa
（3）个数频率密度
单位粒径间隔时的频率，简称个数频度
p(d p ) dF / dd p
（4）个数分布的测定及计算
（5）个数众径—频度p最大时 对应的粒径
d84.1 d50 d50 d15.9
1 (d84.1 d15.9 ) 2
正态分布函数很少用于描述气溶胶的粒径分布，因为大多数 颗粒物的频度曲线向大颗粒方向偏移
2、对数正态分布
以lndp代替dp得到对 数正态分布的频度曲 线如图 （1）频率密度
p(d p ) dF (d p ) dd p ln d p / d g 2 1 exp[( ) ] 2 d p ln g 2 ln g
性质
净化机理 净化方法
空气污染物
存在状态 气态污染物 气溶胶(颗粒物)污染物
净化所用装置 非均相污染物 分散在气体介质中 固体、液体颗粒 除尘分离技术—物理法
除尘分离技术依据及方法
依据：气体与固、液粒子在物理性质上的差异
方法 机械法：利用重力、惯性力、离心力分离 过滤介质分离：利用粒子的尺寸、重量较气体分子大分离 湿式洗涤分离法：利用粒子易被水润湿、冷凝并增大而被捕获 电除尘：利用荷电性、静电力分离 要掌握除尘技术，必须掌握颗粒物主要基础参数
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
《大气污染控制工程》教案-第五章
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径1.单一颗粒粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体．则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上，不仅颗粒的大小不同．而且形状也各种各样。
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)用显微镜法观测顾粒时，采用如下几种粒径：i.定向直径dF，也称菲雷待(Feret)直径．为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影xx，如图4—1(a)所示。
ii.定向面积等分直径dM，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图4—1(b)所示。
iii.投影面积直径dA，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图4一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A，则dA＝(4A／π)。
根据xx测定分析表明，同一颗粒的dF＞dA＞dM。
(2)用筛分法测定时可得到筛分直径．为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
(3)用光散射法测定时可得到等体积直径dV．为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则dV＝(6V／π)。
(4)用沉降法测定时，一殷采用如下两种定义：i.斯托克斯(stokes)直径dS，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
ii.空气动力学直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
综上所述，粒径的测定和定义方法可归纳为两类：一类是按颗粒的几何性质来直接测定和定义的，如显微镜法和筛分法；另一类则是按照颗粒的某种物理性质间接测定和定义的。
《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
大气污染控制工程第五章习题解答
作业习题解答第五章 颗粒污染物控制技术基础5.1解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d 84.1=61.0m μ、d 50=16.0m μ、d 15。
9=4.2m μ。
81.3501.84==d d g σ。
作图略。
5.2 解： 绘图略。
5.3解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d 50（MMD ）=10.3m μ、d 84.1=19.1m μ、d 15。
9=5.6m μ。
85.1501.84==d d g σ。
按《大气污染控制工程》P129（5－24）m NMD NMD MMD g μσ31.3ln 3ln ln 2=⇒+=；P129（5－26）m d NMD d L g L μσ00.4ln 21ln ln 2=⇒+=； P129（5－29）m d NMD d sv g sv μσ53.8ln 25ln ln 2=⇒+=。
5.4解：《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示g cm d S Psv m /107.3623⨯==ρP135（5－38）按净体积表示323/1003.76cm cm d S svV ⨯==P135（5－40）按堆积体积表示323/1011.2)1(6cm cm d S svb ⨯=-=ε。
5.5解：气体流量按P141（5－43）s m Q Q Q N N N N /11000)(21321=+=；漏风率P141（5－44）%20%100100002000%100121=⨯=⨯-=NNN Q Q Q δ；除尘效率：考虑漏风，按P142（5－47）%3.90100002.412000340.0111122=⨯⨯-=-=N N N N Q Q ρρη不考虑漏风，按P143（5－48）%9.912.4340.01112=-=-=N N ρρη5.6解：由气体方程RT M m PV =得L g RT PM V m /832.042331.829)4901001.1(5=⨯⨯-⨯===-ρ s m A Q v /9.17360024.027342310000=⨯⨯== 按《大气污染控制工程》P142（5－45）Pa P 13119.172832.08.92=⨯⨯=∆。
第5章-颗粒污染物控制技术基础PPT课件
• 4）筛分直径，用筛分法测得，为颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度；
• 5）等体积直径dV，用光散射法测得，为与颗粒体积相等的圆球 的直径，一般dV=(6V/π)1/3；
• 6）Stokes直径ds，用沉降法测定，为在同一流体中与颗粒的密 度相同和沉降速度相等的圆球的直径；
• 若设 G1exp(得d到pn)
dp (1/ )1/n
G 1 exp[(dp )n ] dp
• 一般
d
多选用质量中位径
p
或d 5 0
d 6 3 .2
G1exp[0.693(dp)n] 或G1exp[( dp )n] ...RRS分 布 函 数
d50
d63.2
d500.6931/nd63.2
dd(nn 1)1/nd63.2
i
N
i
Fi ni / ni fi
N
FN
fi 1
• 3）个数筛上累积频率：大于第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）。
• 4）个数频率密度：单位粒径间隔（1μm）的频率分布。
dF
p dp
dd p
• 众径dd，指频度最大时所对应的粒径； • 中位粒径d50（NMD），指累积频率等于50％时对应的粒径。
• 个数分布：以颗粒的个数表示所占的比例； • 质量分布：以颗粒的质量表示所占的比例； • 表面积分布：以颗粒的表面积表示所占的比例；
• 5.1.2.1 个数分布
• 1）个数频率：第i间隔中的颗粒个数ni与颗粒总个数 • ∑ ni之比（或百分比），即
fi
ni ni
N
fi 1
• 2）个数筛下累积频率：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），即
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
大气污染控制工程 第五章颗粒污染物控制技术基础03课
力平衡关系
FD FE qE
静电沉降的末端速度习惯上成为驱进速度，用 表示， 对于Stokes粒子：
qE C 3d p
√
惯性沉降
颗粒接近靶时的运动情况
惯性碰撞
惯性碰撞的捕集效率取决于三个因素
➢ 气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量
ReD
u0 Dc
➢ 颗粒运动轨迹，用Stokes数描述
若引入坎宁汉修正系数C x u0C(1 et / )
停止距离 x u0C
重力沉降
力平衡关系
FD
FG
FB
d p2 6
(p
)g
Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）
us
dp2p 18
gC
gC
√
湍流过渡区
us
0.153d
1.14 p
(
p
)0.714
g 0.714
0.428 0.286 p
R) 2
3(1 2
R)
1 2(1
R)
3R2 2
(R<0.1)
球体粘性流
扩散沉降
扩散系数和均方根位移
➢ 布朗扩散作用对于小粒子的捕集影响较大
➢ 颗粒的扩散类似于气体分子的扩散
n t
2n D( x2
2n y 2
2n z2 )
➢ 对于粒径约等于或大于气体分子平均自由程的颗粒
D CkT (m2/s)
流体阻力
流体阻力与雷诺数的函数关系
流体阻力
颗粒尺寸与气体平均自由程接近时，颗粒发生滑动—— 坎宁汉修正
FD
3d pu
C
C 1 Kn[1.257 0.400 exp( 1.10)] Kn
大气污染控制工程 第五章颗粒污染物控制技术基础02课
Sm
S
pV
6
p dSV
(cm2 / g)
以堆积体积表示的比表面积
Hale Waihona Puke SbS(1 )V(1 )SV
6(1 )
dSV
(cm2 / cm3)
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 平衡含水率
粉尘的导电性和荷电性
典型温度－比电阻曲线
粉尘的导电性和荷电性
温度和相对湿度对粉尘比电阻的影响
较为干燥的粉尘的比电阻在3000F（420K）左右达到最大值
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
L20 20
(mm / min)
润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的荷电性 ➢ 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 ➢ 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等 ➢ 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
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
粉尘的比表面积
单位体积粉尘所具有的表面积
S6
SV
(完整版)郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
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粉尘的密度
常见工业粉尘的真密度与堆积密度
粉尘种类 滑石粉 炭黑烟尘 硅砂粉尘 ( 0.5～72µ ) m 电炉冶炼尘 化铁炉尘 黄铜熔化炉尘 铜精炼尘 锌精炼尘 铅精炼尘 铝二次精炼尘 真密度 /(g.cm-3） 2.75 1.85 2.63 4.5 2.0 4～8 4～5 5 6 3 堆积密度 /(g.cm-3） 0.56～0.71 0.04 1.26 0.6～1.5 0.8 0.25～1.2 0.2 0.5 － 0.3 粉尘种类 造型黏土尘 铸砂尘 硅酸盐水泥尘 ( 0.7～91µ ) m 水泥原料尘 水泥干燥尘 锅炉渣尘 转炉烟尘 石墨尘 矿石烧结尘 重油铝炉烟尘 真密度 /(g.cm-3） 2.47 2.7 3.12 2.76 3.0 2.1 5 2 3.8～4.2 1.98
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对数正态分布
可用 g、MMD和NMD计算出各种平均直径
1 2 5 2 ln d L ln NMD ln g ln MMD ln g 2 2 ln dS ln NMD ln 2 g ln MMD 2 ln 2 g 3 2 3 2 ln d V ln NMD ln g ln MMD ln g 2 2
2
f i d pi 3 f i d pi 2
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三、平均粒径（续）
几何平均直径 d g (d1n1 d 2 n2 d 3n3 ...)1/ N
dg
或
N 对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 d d 、中
n ln d exp(
i
pi
堆积密度 /(g.cm-3） 0.72～0.8 1 1.5 0.29 0.6 0.6 0.7 0.3 1.5～2.6 0.2
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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
滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动
ab间隔的 个数频率？
f ab Fb Fa
a
b
LOGO 粒数中位径（NMD）：累计频率F=0.5时对应的粒径
1、个数分布
④个数频率密度
p(d p ) dF / dd p
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粒数分布的测定及计算
LOGO
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
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第二节 粉尘的物理性质 粉尘的密度 粉尘的安息角与滑动角 粉尘的比表面积 粉尘的含水率 粉尘的润湿性 粉尘的荷电性和导电性 粉尘的粘附性 粉尘的自燃性和爆炸性
f i d pi
表面积平均直径
dS [
ni d pi 2 ni
]1/ 2 (f i d pi 2 )1/ 2
体积平均直径
dV [
ni d pi 3 ni
]1/ 3 (f i d pi 3 )1/ 3
表面积－体积平均直径
dSV
ni d pi 3 ni d pi
LOGO
2、质量分布（续）
（1）质量频率
mi gi mi ni d pi
3
类似个数分布
3
n d
i
N
pi
（2）质量筛下 累积频率
Gi g i
i
ni d pi 3
i
Gi g i
i
i
ni d pi 3
N
i
ni d pi 3
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2、质量分布（续）
个数频度曲线p 质量频度曲线q
钟形
个数筛下累积频率曲线F
质量筛下累积频率曲线G
S形 质量分布q、 G比个 数分布p、F右移
LOGO
三、平均粒径
长度平均直径
dL
ni d pi ni
2
]
筛下累积频率
1 F (d p ) 2π
dp
0
exp[
(d p d p )2 2
2
]dd p
标准差
[
ni (d pi d p )2 N 1
]
1/ 2
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正态分布（续）
正态分布是最简单的分布函数 （1）频率密度分布曲线为对称的钟形曲线
d p d 50 d 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 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
LOGO
正态分布
正态分布的累积频率分布曲线
A1 = AH d2
Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM
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1、显微镜法
显微镜法观测粒径直径的三种方法
A1
A2
dF
dM
dH
A1 = A2
a-定向直径 b-定向面积等分直径 用显微镜法观测颗粒直径的三种方法
c-投影面积直径
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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
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3、光散射法
等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径
6V dv
1/3
)
位径 d50和算术平均直径 d L 相等
频率密度非对称的分布， d d d50 d L 单分散气溶胶，d L d g ；否则，d L d g
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四、粒径分布函数
正态分布 频率密度
p(d p ) 1 exp[ 2π (d p d p )2 2
ln g [
ni (ln d pi / d g ) 2 N 1
]1/ 2
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对数正态分布（续）
符合对数正态分布的累计频率曲线在对数概率 坐标纸上为一直线，斜率决定于几何标准差 g d 84.1 d 50 d 84.1 1/ 2 g ( ) d 50 d15.9 d15.9
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1、个数分布
众径：频度p最大时对应的粒径，此时
dp d F 0 2 dd p dd p
个数中位径（NMD）：累计频率F=0.5时对应 的粒径
2
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2、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，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）
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
n d
i
N
3
GN g i 1
pi
（3）质量频率 密度
i dG g GN g i 1 d dp
（4）质量众径和质量中位径（MMD）
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例：某种颗粒的原始个数分级数据如下表，计算该颗粒的 个数分布数据和质量分布数据。 （频率、筛下累计频率和 频率密度）P133
正方体
球体
体积
表面积
a3
6a2
πd3/6
πd2
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圆球度
某些颗粒的圆球度
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二、粒径分布
粒径分布：不同粒径范围内颗粒的个数（或质 量或表面积）所占的比例 1、个数分布
①个数分布: 每一间隔内的颗粒个数 ②个数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数 Σni之比
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R---R分布
若设 d p (1/ )1/ n得到
G 1 exp( d pn )
dp dp
G 1 exp[(
)n ]
一般多选用质量中位径 d50或 d63.2
G 1 exp[0.693( d 50 0.6931/ n d 63.2 n 1 1/ n dd ( ) d 63.2 n
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圆球度
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)
LOGO
LOGO
对数正态分布
以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线
1 F (d p ) 2π ln g
p(d p ) dF ( d p ) dd p
ln d p
exp[ (
ln d p / d g 2 ln g
) 2 ]d(ln d p )
ln d p / d g 2 1 exp[ ( ) ] 2π d p ln g 2 ln g
dp d 50
) ] 或 G 1 exp[(
n
dp d 63.2
)n ] ...RRS分布函数
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R---R分布
判断是否符合R－R分布 应为一条直线 1 lg[ln( )] lg n lg d p 1 G R－R的适用范围较广，特别对破碎、研磨、 筛分过程产生的较细粉尘更为适用 分布指数n>1时，近似于对数正态分布； n>3时，更适合于正态分布
fi
ni
n
N
i
LOGO
1、个数分布
③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