《大气污染物控制工程》颗粒污染物控制技术基础
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。
大气污染控制工程-教学大纲
《大气污染控制工程》教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程英文名称：Air Pollution Control Engineering课程类型：必修课先修课程：《高等数学》 《环境工程原理》 《物理化学》学 分：4总学时：64（理论学时：64）二、课程性质、目的与任务《大气污染控制工程》是环境工程专业的一门主干专业课程，由讲课、实验、课程设计等环节组成。
学习本课程之前要求先修完《高等数学》、《环境工程原理》、《物理化学》等有关基础课或专业基础课。
通过本课程的学习与实践，全面掌握大气污染的来源、途径和机理（包括基本概念、基本理论、基本技能）、大气污染控制的原理、方法和实践以及前沿研究领域，同时，还要求掌握与此相关的标准和政策法规及其发展前景。
通过本课程的学习，达到三个目标：（1）学习必要的理论知识和方法、技巧；（2）培养学生工程设计能力和研究能力，解决大气污染问题的实际操作、设计等实践实验能力；（3）了解大气污染控制工程领域前沿研究内容，激发学生的创造力，培养创新思维。
三、课程教学内容与要求（一）概论1、教学内容与要求要求了解大气污染的分类、组成、分布及大气污染问题，理解大气污染的综合防治措施定义。
（1）大气污染和大气污染物（2）大气污染及其控制情况（3）大气污染的综合防治措施（4）大气环境标准2、教学重点大气污染的综合防治措施。
3、教学难点大气污染的来源，大气污染的综合防治措施。
（二）燃烧与大气污染1、教学内容与要求要求了解燃料的种类、组成，理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，掌握燃烧的计算。
（1）燃料的性质（2）燃料燃烧过程（3）烟气体积及污染物排放量计算（4）燃烧过程硫氧化物的形成与控制（5）燃烧过程氮氧化物的形成与控制（6）燃烧过程中颗粒污染物的形成（7）燃烧过程中其他污染物的形成2、教学重点重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点燃烧过程污染物排放计算。
大气污染控制工程郝吉明第三版课后答案郝吉明
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 ---⨯=⨯⨯=。
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 ---⨯=⨯⨯=。
《大气污染控制工程》第4章 气体中颗粒污染物控制
粒径/μm 质量百分含量/%
0～10 10～20 20～40 40～60 60～80 80～100 24.75 25.68 18.63 8.21 10.33 12.40
三、旋风除尘器
解：1.确定旋风除尘器的几何尺寸：
设进口面积为A，取进口速度 v = 16 m/s，因此：
A h b qV 4608 m2 0.08m2 v 360016
碰撞式－气流冲击 挡板捕集较粗粒子
回转式－改变气流 方向捕集较细粒子
(a)单级碰撞式；(b)多级碰撞式； (c)百叶式；(d)回转式
二、惯性除尘器
3.惯性除尘器的应用 惯性除尘器宜用于净化密度和粒径较大的
金属或矿物性粉尘。由于其净化效率不高，只
能用于多级除尘中的第一级除尘，捕集10～
20μm以上的粉尘，其压力损失差别很大，一
根据拉普尔标准尺寸比例, 取h = 2b 则： （1）入口宽度b
b (A / 2)1/2 0.2m
三、旋风除尘器
（2）入口高度h h = 2b = 0.4 m （3）筒体直径D D = 4b = 0.8 m （4）排气管直径d d = 0.5D = 0.4 m （5）卸灰口直径dx dx = 0.25D = 0.2 m （6）筒体长度l1 l1 = 2D = 1.6 m （7）锥体长度l2 l2 = 2D = 1.6 m （8）排气管长度l3 l3 = 0.625D = 0.5 m
一、重力沉降室
提高沉降室效率的主要途径： ➢降低沉降室内气流速度 ➢增加沉降室长度 ➢降低沉降室高度 ➢多层沉降室：设置几层水平隔板 ➢折流板式沉降室：加设一些垂直的挡板， 利用气流绕流的惯性作用
一、重力沉降室
重力沉降理容易
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
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
大气污染控制工程第三版期末复习考试重点
大气污染控制工程第三版期末复习考试重点《大气污染控制工程》复习要点第一章概论第一节：大气与大气污染1、大气的组成：干洁空气、水蒸气和各种杂质。
2、大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了生态环境。
P3（名词解释/选择）3、按照大气污染范围分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。
4、全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
P3（填空）5、温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应”。
P3第二节：大气污染物及其来源1、大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。
P42、气体状态污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光化学烟雾3、对于气体污染物，有可分为一次污染物和二次污染物。
P54、大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。
P75、人为污染源有各种分类方法。
按污染源的空间分布可分为：点源、面源、线源。
P76、人为污染源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源7、对主要大气污染物的分类统计：燃料燃烧、工业生产、交通运输和氮氧化物。
8、中国的大气环境污染以煤烟型为主，主要污染物为颗粒物、SO2第三节：大气污染的影响1、大气污染物侵入人体的主要三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气2、大气污染物的影响：①对人体健康的影响②对植物的伤害③对器物和材料的影响④对大气能见度和气候的影响第四节：大气污染综合防治1、大气污染综合防治：实质上就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。
大气污染控制工程
ηd
y H
LVt HV
L
WVt Q
对一定结构的沉降室，可按上式求出不同粒径颗粒的分级效率 或作出分级效率曲线。
17
➢ 沉降室的主要结构形式
• 空心式
• 室内装有竖向档板 • 室内装有横向隔板
为了便于清灰， 可将隔板装成可翻动式
或倾斜式。
在气速相同的情况下， 该种沉降室的净化效
果更好。
隔板间基本上保持 了相同的流动速度，颗粒
一般取： Dc=(0.25-0.5)D， 且Dc≥ 70mm为宜。 38
斯台尔曼(Stairmand)、斯威夫特(Swlft)和拉 普尔(Lapple)等人根据调查研究的结果，提 出了一般旋风除尘器与高效旋风除尘器各部 件的尺寸比例：
39
旋风除尘器的压力损失
旋风除尘器的压力损失与其结构型式和运行条件
➢ 若已知粒子群的粒径分布，则可由下式算出旋风除尘 器的总效率：
T Ri di
25
▪ 影响捕集效率的因素
➢ 入口风速（或流量）
流量大，捕集效率高，但风速过高又会影响捕集效率的提高. 入口风速一般为12-20m/s，不宜低于10m/s，以防入口管道积灰。
➢ 除尘器的结构尺寸
筒体直径、锥体长度、排气管直径
排气管的插入深度与除尘器类型有关。 对切向入口除尘器，排气管插入深度越 短，压损越小，但效率低。
实验表明，插入深度大约为排气管直径或 稍低于入口管底部为宜。
36
• 筒体与锥体高度
在一定范围内增大锥体高度L2，有利于 提高补集效率，但压损有所增加。 一般取：锥体高度L2=(2-3)D，多为2D左右；
筒体高度L1=(1.4-2.0)D；L1+ L2不超 过5D。
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》_复习要点
第一章概论第一节：大气与大气污染1.大气的组成：大气是由多种气体混合而成，其组成可以分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。
干洁空气的组成是氮、氧、氩和二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的99.996%（体积）；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004%左右。
P1（选择/ 2.大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
P3（名词解释/选择）（例：大气污染与其他污染的区别是？---“时间的持续（足够的时间）”）3.全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
P3（填空）4.温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应”。
P3 第二节：大气污染物及其来源1.大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。
P4（填空）2.气溶胶：系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。
P4（名词解释）3.总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100的颗粒物。
P54.可吸入颗粒物（PM 10）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10的颗粒物。
P55.对于气体污染物，有可分为一次污染物和二次污染物。
P5（填空）6.一次污染物：是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质。
P5（名词解释）7.二次污染物：是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。
P6（名词解释）8.硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。
硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体大得多。
(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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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
叫中位径或中值粒径，NMD
意义：直径大于d50的粉尘颗粒 数与直径小于d50的粉尘颗粒数 目相等 d50常用来表示粉体的平均粒径
有粒子质量占粉尘试样总质量的百分数。
质量频率密度(q)：单位粒径间隔时的质量频率 质量中位直径： G＝0.5对应的粒径，MMD
质量分布
假定：所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方 成正比
粒数分布与质量分布可以相互换算
三、粒径分布
个数累积频率分布与质量累积频率分布的比较 个数频度与质量频度的比较
凝聚
气体向非挥发性 蒸汽化学转化
环境大气颗粒物的粒径分布
蒸汽
均相成核
冷凝核成长
液滴
扬尘 海 盐溅沫 火山灰 植物颗粒
凝聚
0.002
凝聚
雨水 冲刷
0.01 爱根核模
0.1
12
积聚模
细颗粒物
沉降作用
10
粗模
粗颗粒物
粒径/ μm
图片修改自：Kenneth T. Whitby
一、颗粒物粒径分布
一、颗粒物粒径分布
dv = 5.0 μm ρp = 4 g/cm3
ds = 4.3 μm ρp = 4 g/cm3
da = 8.6 μm ρp = 1 g/cm3
VTS = 2.2 mm/s
VTS = 2.2 mm/s
VTS = 2.2 mm/s三粒径分布-PSD 定义：粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）
...)1/
N
或
dg exp(
ni ln d pi ) N
ln dg
(ni ln d pi ) N
几何平均直径dg实质上是lndp的算术平均值。
粒径分布函数
正态分布
p(dp)
N(dp, σ)
粒径dp, μm
dp−������ dp−2������ dp−3������ dp dp+������ dp+2������ dp+3������
频率密度 累积频率 标准差
p(dp )
1 2π
exp
dp dp
22
2
显微镜法
在显微镜下观测到的表征颗粒物投影长度或面积的直径，包括：
定向直径dF （Feret 直径）
定向面积等分直径dM （Martin直径）
投影面积直径dA （Heywood直径）
筛分法
颗粒能够通过的最小筛孔的宽度
二、颗粒物粒径的定义
等体积直径dv
与颗粒体积相等的球体的直径,若颗粒物的 体积为V，则
fa~b=Fa-Fb
个数分布
(3)个数频率密度(p): 单位粒径间隔时的频率，
简称个数频度.
p(d p ) dF / dd p
pi=fi /dp
粒数分布的测定及计算
pi=fi /dp
三、粒径分布
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
粒数频率密度(频度)p:
颗粒物在呼吸系统的沉积
肺部
鼻腔
沉积比例
支气管
质量中位粒径，μm
图片来源：NCRP, 1997.
一、颗粒物粒径分布
粒径对除尘效率的影响
100
50
除尘效率，%
0
分割直径
粒径dp，μm
一、颗粒物粒径
50～70 μm 头发丝
<2.5 μm <10 μm
90 μm 海边细沙
图片来源：EPA
二、颗粒物粒径的定义
(fi
d
2 pi
)1/
2
(3) 体积平均直径：各种粒径体积的总和除以颗粒总
数，再开立方
dV
[
ni
d
3 pi
]1/
3
ni
(fi
d
3 pi
)1/
3
平均粒径（续）
(4)几何平均直径
设粒径为d1、d2、…、dN的粉尘的颗粒数分别为 n1、n2、…、nN
dg
(
d n1 1
d n2 2
d n3 3
第五章 颗粒污染物控制技术基础
主要内容
5-1 粒径与粒径分布 5.2 颗粒物的形貌特征 5.3 颗粒物的化学组成与光学特性 5.4 粉尘的物理性质 5.5 净化装置的性能 5.6 颗粒捕集的理论基础
图片来源：EPA
一、颗粒物粒径分布
Kenneth T. Whitby
一、颗粒物粒径分布
热蒸汽 冷凝 一次 颗粒物 凝聚 链 聚合物
d50
众径dd
频度 p最大时对应的粒
径，此时：
dp d 2F dd p dd p2 0
dd
质量分布
类似于个数分布，质量分布也有质量频率、质量筛下 累积频率、质量频率密度等
质量频率(g) ：粒径dp至（dp+Δdp）之间的粉尘质
量占粉尘试样总质量的百分数。
质量筛下累积频率(G)：将小于某一粒径间隔上限的所
所占的比例。
个数分布：每一粒径区间内的颗粒数量或浓度的频数或频率 质量分布：每一粒径区间内的颗粒质量或质量浓度的频数或频率 表面积分布：每一粒径区间内的颗粒表面积或表面积浓度的频数或频率
个数分布
(1) 个数频率 f ：
第i个间隔中的颗粒个数ni与
颗粒总数Σfni i之比Nni
N
fi 1