第5章 颗粒污染物控制技术基础

体介质中分离出来，有些颗粒物本来就呈堆积状态。
一般将这种呈堆积状态存在的颗粒物称为粉体，习惯
上称为粉尘。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。
第一节
颗粒的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
在实际中，因颗粒的大小、形状各异，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
斜率取决于σ。 （3）正态分布下标准差的计算
d 84.1 d 50 d 50 d 15.9
1 2 ( d 84.1 d 15.9 )
– 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
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 正态分布的累积频率分布曲线
• 粒数分布的测定及计算
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
• 个数众径dd — 频度p最大时对应的粒径，此时：
dp dd p d F dd p
2 2
0
• 个数中位粒径（NMD）—累计频率F = 0.5时对应 的上限粒径。
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
• 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
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。
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、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
2
频率密度
பைடு நூலகம்
p(d p )
dF (d p ) dd p

1 2 π d p ln
g
exp[ (
ln d p / d g 2 ln
g
) ]
2
几何标准差
ln
g
[

n i (ln d p i / d g ) N 1
2
]
1/2
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 2. 对数正态分布
– 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
d 8 4 .1 d 50 d 50 d 1 5 .9 ( d 8 4 .1 d 1 5 .9 )
1/ 2
g 1 (= 1 时 为 单 分 散 气 溶 胶 ）
平均粒径的换算关系
ln M M D ln N M D 3 ln g
三、粉尘的比表面积
粉尘的比表面积是指单位体积（或质量）粉尘所具有的 表面积 • 单位体积粉尘所具有的表面积
SV S V 6 d SV ( c m /c m )
2 3
• 以质量表示的比表面积
Sm S
pV

6
p d SV
( c m /g )
2
• 以堆积体积表示的比表面积
Sb S (1 ) V (1 ) S V 6(1 ) d SV (cm /cm )
• 频率密度非对称的分布，d d • 单分散气溶胶， d
L
dg
；否则，
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布
• 1.正态分布
– 频率密度
p(d p ) 1
2π
exp[
(d p d p ) 2
2
2
]
– 筛下累积频率
F (d i ) 1
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)。其中l 是圆柱体 的高，d 是圆柱体的直径。
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
• 某些颗粒的圆球度
颗粒种类
砂粒
Φs
0.534～0.628
铁催化剂
烟煤 次乙酰塑料
0.578
0.625 0.861
• 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
6
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
（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
2 1/2
• 体积平均直径
dV [
n i d pi ni
]
1/3
( f i d pi )
3 2
3 1/3
• 体积－表面积平均直径 d S V
n i d pi n i d pi

f i d pi f i d pi
3 2
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
三、平均粒径
• 几何平均直径
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 2. 对数正态分布
对数正态分布是最常用的粒径分布函数
– 以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线
筛下累计频率密度
F (d p ) 1 2 π ln
g ln d p


exp[ (
ln d p / d g 2 ln
g
) ]d (ln d p )
应的粒径d50 称为质量中位直径。
19
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
三、平均粒径
• 前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一
n i d pi ni
• 长度平均直径
dL
f i d pi
2
• 表面积平均直径
dS [
n i d pi ni
]
3
1/2
( f i d pi )
) ] ...R R S 分 布 函 数
n
d 6 3 .2 d 6 3 .2
)
1/n
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 3.罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）
• 判断是否符合R－R分布
lg[ln ( 1 1 G )] lg n lg d p
•
在双对数坐标纸上用ln〔1/（1-G）〕对dp作图， 如果得到一条直线，说明粒径分布符合R-R分布。 –R－R的适用范围较广，特别对破碎、研磨、筛分过
破碎的固体
二氧化硅 粉煤
0.63
0.554～0.628 0.696
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
• 粒径分布指不同粒径颗粒的个数（或质量或表面 积）所占的比例。
• 1. 个数分布：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。
fi
N
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
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
第二节
粉尘的物理性质
粉尘的物理性质：密度、安息角、滑动角、比表面积、 含水率、润湿性、荷电性、导电性、粘附性、爆炸性。
一、粉尘的密度
单位体积粉尘的质量，kg/m3 或 g/cm3

(d p d p ) dd 0 exp 2 2
2
dp
2
p

[
n i ( d pi d p ) N 1
2
]
1/2
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 1. 正态分布
– 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
2
ln S M D ln N M D 2 ln g
2
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
四、粒径分布函数
• 2. 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 N M D
ln g ln M M D
2 2
ln g
2 2
ln d S ln N M D ln g ln M M D 2 ln g ln d V ln N M D 3 2 ln g ln M M D
2 3
粉尘的粒径和种类不同，比表面积相差很大。大部分烟尘 在1000 cm2/g 到10000 cm2/g 范围之间。
FN =Σƒi=1
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
（3）个数频率密度
频率密度为单位
粒径间隔时的频率：
p (d p ) dF / dd p
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
频 率 密 度
d om
图 b
d p /(μ m )
图5-4 个数频率密度分布曲线
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
ni
ni
fi 1
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
• 按粒径间隔给出的个数分布，可绘出个数分布直方图
颗 粒 个 数
粒径dp /μm
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
二、粒径分布
（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：
i

Fi
ni ni

N
Fi=∑ƒi