通风与除尘(第一章)

§1.1 尘的涵义

§1.2 粉尘的表示方法

§1.3 粉尘粒径的分布

§1.4 粉尘的性质

§1.5 含尘气体的特性

第一章 粉尘的性质

尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性，还具有磨损性、荷电性、湿润性、粘着性以及爆炸性等重要性质。这些都是除尘技术的重要内容。

§1.1 尘的涵义

§1.2 粉尘的表示方法

粉尘颗粒大小是其重要的物性之一，许多问题均与其有关。如，粉尘对人类危害程度取决于颗粒大小，粉尘几何尺寸影响对其控制和捕捉，等等。

由于粉尘产生的原因、方式各不相同，因而形状、大小各异。呈圆球状或规则的情况极少，而大多是不规则的形状。对于圆球形粉尘可用其直径表征该特性；对于不规则粉尘可用一有代表性的数值来表征，通常有4种方法：投影径、几何当量径、物理当量径和平均径。

1.投影径

2.几何当量径

3.物理当量径

4.平均径

§1.3 粉尘粒径的分布

1.知道几个概念：

分散度：粉尘粒径的任意分布情况

粒径质量频率：粒径等间距分组的质量百分数(频率分布)

2.粉尘分布情况的表示方法

①列表法，②图线表示法，③分布函数表示法。

§1.4 粉尘的性质

实践表明，通风除尘系统的设计和运行与粉尘的诸多性质相关，有效利用这些性质，可大大提高通风除尘的效果，并保证设备的可靠运行。

1.粉尘颗粒的形状表征

粉尘颗粒的形状是指一个尘粒的轮廓或表面上各点所构成的图像。由于在工业和自然界中遇到的粉尘形状千差万别，笔者对此定性描述了尘粒形状：有针形体、板状体、线状体等。

测量得到的粉尘颗粒大小与颗粒的面积或体积之间的关系则称为形状系数。形状系数反映了尘粒偏离球体的程度。

粉尘形状的测量用显微镜观测和照相。大颗粒粉尘用普通光学显微镜观测，小颗粒粉尘或要求严格时用电子显微镜观测。

粉尘的形状直接影响除尘器的捕集效果和清灰情况，例如对纤维性粉尘选用机械式除尘器和电除尘器效果往往不理想，对球形粉尘用各种除尘器都会取得满意效果。

2.粉尘的物理性质

(1).粒径

它是表征粉尘颗粒状态的重要参数。一个光滑圆球直径能被精确地测定，而对非球形颗粒，精确地测定则困难。

事实上，粒径是测量方向与测量方法的函数。为表征颗粒大小，常采用当时粒径。所谓当时粒径是指颗粒在某方面与同质的球体有相同特性的球体直径。

(2).分散度

即粉尘的粒径分布，是指粉尘中各种粒径的颗粒所占百分数。按重量计算的，称为计重分散度；按数量计算的，称为计算分散度。粉尘分散度不同，对人体危害、除尘机理和除尘方式也不同，所以它是评价粉尘危害程度，除尘器性能和选择除尘器的基本条件之一。

(3).粉尘的密度

由于粉尘与粉尘间有许多空隙，有些颗粒本身还有孔隙，所以粉尘的密度有以下几种表述方法。 ①真密度P ρ

②堆积密度V ρ

③假密度(或称有效密度)假ρ：P ρ≥假ρ>V ρ

④P ρ与V ρ的关系：V ρ＝P ρ(1－ε) ε为粉尘堆放体积中的空隙率。

用比重瓶法测定粉尘真密度的原理是：利用液体介质浸没尘样，在真空状态下排除粉尘内部的空气，求出粉尘在密实状态下的体积和质量，然后计算出单位体积粉尘的质量，即真密度。

s v ＝s s

m ρ＝s 2c 1m m m ρ－+

式中s v ——排出水的体积m 3， s m ——排出水的质量kg ， c m ——粉尘质量kg

1m ——比重瓶加水的质量kg ， 2m ——比重瓶加水加粉尘的质量kg ， s ρ——水的密度kg/m 3

s v 就是粉尘的体积c v ，故其真密度c ρ＝c c v m ＝s 2

c 1c m m m m ρ⋅+－

堆积密度测量很容易，用固定体积的容器，装满粉尘后称重即可得到堆积密度。值得注意的是粉尘

添装应轻轻落下，不应太实或太松，以免产生误差。

3.粉尘的流动和摩擦性质

粉尘的堆放与流动和摩擦性能有关，常用表示流动和摩擦性能的参数有：安息角、内摩擦角、滑动角、磨损性、粘着性等。

(1).安息角(堆积角或休止角)

安息角：是指粉尘自漏斗连续落到水平板上，自然堆积成为圆锥体，其圆锥体母线与水平面的夹角就称为粉尘的安息角r ϕ，表示颗粒间的相互摩擦性能。安息角越大，表示粉尘流动性越差。

测量安息角的方法如下图a 、b 所示。

(2).内摩擦角

在容器内，经容器底部孔口下流的流动粉尘与堆积粉尘之间形成的平衡角称为内摩擦角，也是孔口上方一圈停滞不动的粉尘的边缘与水平面所形成的夹角，它往往要大于安息角。

(3).滑动角

粉尘在倾斜的光滑平面上开始滑动的最小倾斜面，称为滑动角，可用s ϕ表示。它表示粉尘与固体壁面间的摩擦性能。对于非粘性的粉尘，一般它要小于安息角。这个角在设计灰斗、溜槽及气力输送系统中很重要。为了使粉尘可以自由流动，必须要求灰斗底部设计成圆锥状或方锥体，且其锥顶角要小于(180°－2s ϕ)；气力输送管线与铅垂线之间的夹角也要小于(90°－2s ϕ)。

(4).磨损性

系指粉尘在通风除尘管路中流动时对管壁的冲刷程度。它与粉尘材质硬度、颗粒形状大小、粉尘密度及气流速度等有关。故在除尘管道的设计时，除考虑粉尘不沉积外，还须考虑其摩擦，对摩擦系数大的粉尘，适当降速，并在弯头加耐磨层，做成耐磨弯头。

(5).粉尘的粘着性

尘粒之间由于互相的粘着性而形成团聚，是有利于分离的。颗粒与器壁之间也会产生粘着效应，这对除尘器设计十分重要。其粘着性直接影响管道和除尘器的堵塞和结垢情况，所以遇有大粘性粉尘，须考虑相应技术措施，避免堵塞和结垢的发生。是用袋式除尘器处理粘着性强的粉尘，应适当增加清灰次数和清灰强度，避免滤袋粘附粉尘。粘着性会促进粉尘凝并。

4.粉尘的荷电性质

(1).荷电性

粒子间的摩擦、粒子遇器壁间的摩擦都可能使粒子获得静电荷。这样可使细粉尘凝并成粗尘，对于纤维层过滤及静电除尘很重要，就是利用粉尘电荷性将其捕集。

(2).比电阻