3.1 颗粒的粒径及性质

1 粉尘的危害
2 颗粒的粒径
（1）投影法 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
3 粉尘的物理性质
（8）粉尘的自燃性和爆炸性
– 自燃
存放过程中自Leabharlann Baidu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
3 粉尘的物理性质
（8）粉尘的自燃性和爆炸性
• 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
状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性
3 粉尘的物理性质
（3）粉尘的比表面积
• 单位体积粉尘所具有的表面积
• 以质量表示的比表面积
• 以堆积体积表示的比表面积
• 小颗粒（或形状不规则 ）的粉尘颗粒，就有较大的比表面 积，具有较好的物理、化学活性，比如：溶解、蒸发、吸 附、催化
3 粉尘的物理性质
（4）粉尘的含水率
3 大气污染控制的基础知识 3.1 颗粒的粒径与性质
王孝强 生物质发电成套设备国家工程实验室
1 粉尘的危害
颗粒物的存在状态，可单个分散在气体介质中，也可凝 聚成集合状态。颗粒物可从气体介质中分离出来，呈堆 积状态（粉体）。上述状态的颗粒物通称为粉尘。
粉尘的危害：空气质量、人体健康、地表地下水污染 绿色和平2008：《煤炭的真实成本—随风来袭的“煤
• 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
• 当尘粒与液体接触时，若接触面能扩大而相互附着，则称为润湿性粉尘，反 之称为非润湿性粉尘。
• 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。
2 颗粒的粒径
a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径
2 颗粒的粒径
（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
3 粉尘的物理性质
（6）粉尘的荷电性与导电性
–
电阻率：
d

V
j
( cm)
• 高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子--体积电阻率
• 低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－表 面电阻率
• 中间温度，同时起作用
– 电阻率对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010cm
2 性能指标
• 处理气体流量
1
QN

(Q 2 1N
Q2N )
– 漏风率
(mN3/s)
Q1N Q2N 100 (%)
Q1N
• 压力损失 P v12
(Pa)
2
• 压力损失系数，流体密度kg/m3, 流体速度m/s
2 性能指标
• 总净化效率
1 S2 1 2N Q2N
空隙率——粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积 之比。
b (1 ) p
3 粉尘的物理性质
（2）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 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
• 粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降
• 润湿速度－
v20

L20 20
(mm /
min)
• 润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
3 粉尘的物理性质
（6）粉尘的荷电性与导电性
– 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、产生过程中荷 电 – 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
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)
2 颗粒的粒径
2 颗粒的粒径
• 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。
3 粉尘的物理性质
（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 用堆积体积计算——堆积密度 b
尘暴”》、《煤炭的真实成本》；QQ视界：《粉煤灰 笼罩的中国》
1 粉尘的危害
1 粉尘的危害
尘 肺 病 是 由 于 在 职 业 活动中长期吸入生产 性粉尘，并在肺内潴 留而引起的以肺组织 弥漫性纤维化(疤痕)为 主的全身性疾病。大 部分为无机尘肺，如 矽肺、煤工尘肺、水 泥尘肺、铝尘肺、电 焊工尘肺。有机尘肺， 如棉尘肺。 无机尘肺，
• 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/m3）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
2 颗粒的粒径
• 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
3 粉尘的物理性质
（7）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 • 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
• 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
3 大气污染控制的基础知识 3.2 净化装置的性能
王孝强 生物质发电成套设备国家工程实验室
1 评价指标
• 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
S1
1N Q2N
• 通过率
P S2 2N Q2N 1 S1 1N Q1N
• 分级除尘效率
i

S3i S1i
1
S3i S1i
• 分割粒径－除尘效率为50％的粒径
3 粉尘净化装置的性能
• 由总效率求分级效率
• 由分级效率求总效率
3 粉尘净化装置的性能
• 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 )
谢 谢！
• 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：粉尘周围空气的每一相对湿度，都对应着粉
尘一定的含水率。
3 粉尘的物理性质
（5）粉尘的润湿性