五章颗粒污染物控制技术基础PPT课件

体积平均直径
dV[nindipi3]1/3(fidpi3)1/3
体积－表面积平均直径
dSV
nidpi3 nidpi2
fidpi3 fidpi2
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
正态分布
➢ 频率密度
p(dp)12πexp[(dp2d2p)2]
➢ 筛下累积频率
F(dp)12πd0p exp[(dp2 d 2p)2]ddp
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
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。
➢ 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
lndL lnNMD12ln2g lnMMD25ln2g
lndS lnNMDln2g lnMMD2ln2g
lndV lnNMD23ln2g lnMMD23ln2g
例 某粉煤燃烧产生的飞灰的粒径分布遵从对数正态分布，当以质量表示 其粒径分布时，中位径为21.5μm，dp（D=15.87%）=9.8μm。试确定以 及个数表示时对数正态分布函数的特征值和算术平均粒径。
➢ 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）
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
长度平均直径
dL
nidpi ni
fidpi
表面积平均直径 dS[nidnipi2]1/2(fidpi2)1/2
➢ 标准差
[ ni(dpi dp)2]1/2
N1
d p ——算术平均粒径； dp——粒径；
σ——标准差， N——粉尘粒子的总个数。
其特征数为： σ ， d p 。
特点：图形对称，众位径dd=中位径d50=平均粒径
f (δ)
f (δ)
1
2 σ
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小
o δ δ + dδ δ
大
o
δ
粒径分布函数
正态分布（续）
解：对数正态分布函数的特征数是中位径和几何标准差。
gdp(D d1g .5 8% 7） 29.8 .1 52.19
由于对数正态分布以个数和质量表示的几何标准差相等，故即为以 个数表示的几何标准差。
NMdD50exp32l(n1.252.19)3.4 μm
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
✓ 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。
p(d p )
dF (dp) dd p
1
exp[( ln d p / dg )2 ]
2πd p ln g
2 ln g
ln g [
ni (ln d pi / d g )2 ]1/ 2 N 1
特征数：几何平均粒径dg=d50， g （几何标准差）
粒径分布函数
对数正态分布的累积频率分布曲线
对数正态分布
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。
一般将粒径反映单个颗粒的单一粒径和反映由不同颗 粒组成的颗粒群的平均粒径
单一颗粒的粒径
➢ 投影径 ✓ 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
➢ 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
d50 d15.9
(d84.1)1/2 d15.9
平均粒径的换算关系
lnMMDlnNMD3ln2g
MMD：质量中位直径 NMD：个数中位直径 SMD：表面积中位直径
lnSMDlnNMD2ln2g ➢ 可用 g 、MMD和NMD计算出各种平均直径
粒径分布函数
正态分布的累积频率分布曲线
对数正态分布
➢ 粉尘粒径分布曲线很少像正态分布那样成对称的钟形 曲线，以lndp代替dp就可以将其转化为近似正态分布 曲线的对称性钟形曲线。
F (d p )
1
ln dp
2π ln g
exp[( ln d p / dg 2 ln g
)2 ]d(ln d p )
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
fi
ni
N
ni
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 数占总颗粒数的百分比
i
ni
Fi N
ni
粒数筛上累积频率：大于
第i个间隔上限粒径的所有颗粒
个数占总颗粒数的百分比
筛上分布为减函数；
Heywood测定分析表明， 同一颗粒的dF>dA>dM
a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径
➢ 筛分径
✓ 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(－每英寸长度上筛孔的个数)表示
➢ 当量直径
• 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