第五章-颗粒物捕集理论基础复习过程
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5
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
• 一、颗粒的粒径
• 定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示 方法有所不同。
• 一般分为两类：
• 单一粒径：单个粒子的直径；
• 平均粒径：粒子群的直径。
•
球形颗粒：d=直径
•
单一粒径分成
投影直径
•
非球形颗粒： 几何当量直径
•
物理当量直径
6
1、球形颗粒 常用直径d表示其特征长度，则
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。
单分散气溶胶，d L d g ；否则，d L d g
29
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(dp)12πexp[(dp2d2p)2]
筛下累积频率
1 dp
F(dp)2π0
exp[(dp2 d 2p)2]ddp
标准差 [ ni(dpi dp)2]1/2
第五章-颗粒物捕集理论基础
第5章 颗粒污染物控制技术基础
• 1、教学要求 • 要求理解和掌握颗粒物的粒径分布及其他物理性
质、评价净化装置性能的技术指标以及颗粒物捕 集的动力学理论基础。 • 2、教学重点 • 要求了解除尘技术的理论基础，掌握颗粒污染物 的性质。 • 3、教学难点 • 除尘技术的理论基础以及颗粒物捕集的动力学理 论基础。
• 依据：气、固、液体粒子在物理性质上的差异将其 分离。
3
第5章 颗粒污染物控制技术基础
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，凝并增大而 被捕获的特性。 电除尘：利用荷电性、静电力分离等等。
4
颗粒物尺寸：颗粒最重要的几何特征参数之一; 表征颗粒物尺寸的主要参数：粒径和粒径分布; 粒径：以单个颗粒为对象，表征单颗粒几何尺寸的大小; 粒径分布：以颗粒群为对象，表征所有颗粒在总体上几 何尺寸的大小。
13
(3）等体积直径 ———光散射法
14
一、颗粒的直径
3、物理当量直径 与颗粒某一物理特性相同球形颗粒直径
（1）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，条件：
①颗粒的 Rep 0.2，在层流区，自由沉降 dp ds
② Rep 0.2 ，自由沉降 d p 比 d s 层流区大； ③ Rep 2 ，用斯托克斯公式求得直径约小2%； ④ Rep 2 时，计算公式要进行修正。
体积
Vp
6
d p3
表面积
Sp
d
2 p
比表面积
Ap
Sp Vp
6 dp
比表面积：单位体积球体具有的表面积，m2/m3。
对一定的颗粒，直径越小，比表面积越大。
7
1、非球形颗粒 常用当量直径和球形度表示其特
性，常用的有： 1）体积当量直径dv
dv
3
6V p
2） 表面当量直径ds
ds
Sp
3）比表面积当量直径dA
N1
30
四、粒径分布函数
• 1.正态分布（续）
– 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)
21
22
23
24
25
26
27
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
长度平均直径 表面积平均直径
dLwk.baidu.com
nidpi ni
fidpi
dS[nidnipi2]1/2(fidpi2)1/2
体积平均直径
dV[nindipi3]1/3(fidpi3)1/3
体积－表面积平均直径
（2）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
15
二、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
• 粒数分布:每一间隔内的颗粒个数
• 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
16
dA
6 Ap
8
4）形状系数（球形度）：球形颗粒与实际颗粒体积相等时， 球形表面积与实际颗粒表面积之比，即：
当VVp时， S
S Sp
由于体积相同时，球体的体积最小，所以形状系数 S 1
9
• 某些颗粒的圆球度
10
11
§1颗粒的粒径及粒径分布
• 一、颗粒的粒径 • 1、投影直径 粉尘颗粒在显微镜下所观测到的
某一直线尺寸
• 定向直径dF， • 定向面积等分直径dM，
对于颗粒群观测可以反映其投
影面的的尺寸与分布，只有观
a-定向直径 b-定向面积等分直径
测足够数量的颗粒才有意义。
12
c-投影面积直径
一、颗粒的直径
2、几何当量直径 与颗粒的某一几何量相同的球形颗粒的直径。
（1）投影面积直径dA，
（2）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)
0
• 粒数中位径（NMD）－累计频率F=0.5时对 应的粒径
20
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
• 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）
二、粒径分布
• 粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗 粒个数与颗粒总个数之比
i
ni
Fi N
ni
17
二、粒径分布
• 粒数频率密度
p(dp)dF/ddp
18
二、粒径分布
• 粒数分布的测定及计算
19
二、粒径分布
• 粒数众径－频度p最大时对应的粒径，此时
dp dd p
d2F dd p2
dSV
nidpi3 nidpi2
fidpi3 fidpi2
28
三、平均粒径（续）
几何平均直径 dg (d1n1d2n2d3n3...)1/N 或
dg exp(
ni lndpi ) N
对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 d d 、 中位径 d 5 0和算术平均直径 d L 相等
频率密度非对称的分布，dd d50 dL
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
• 一、颗粒的粒径
• 定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示 方法有所不同。
• 一般分为两类：
• 单一粒径：单个粒子的直径；
• 平均粒径：粒子群的直径。
•
球形颗粒：d=直径
•
单一粒径分成
投影直径
•
非球形颗粒： 几何当量直径
•
物理当量直径
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1、球形颗粒 常用直径d表示其特征长度，则
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。
单分散气溶胶，d L d g ；否则，d L d g
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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(dp)12πexp[(dp2d2p)2]
筛下累积频率
1 dp
F(dp)2π0
exp[(dp2 d 2p)2]ddp
标准差 [ ni(dpi dp)2]1/2
第五章-颗粒物捕集理论基础
第5章 颗粒污染物控制技术基础
• 1、教学要求 • 要求理解和掌握颗粒物的粒径分布及其他物理性
质、评价净化装置性能的技术指标以及颗粒物捕 集的动力学理论基础。 • 2、教学重点 • 要求了解除尘技术的理论基础，掌握颗粒污染物 的性质。 • 3、教学难点 • 除尘技术的理论基础以及颗粒物捕集的动力学理 论基础。
• 依据：气、固、液体粒子在物理性质上的差异将其 分离。
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第5章 颗粒污染物控制技术基础
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，凝并增大而 被捕获的特性。 电除尘：利用荷电性、静电力分离等等。
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颗粒物尺寸：颗粒最重要的几何特征参数之一; 表征颗粒物尺寸的主要参数：粒径和粒径分布; 粒径：以单个颗粒为对象，表征单颗粒几何尺寸的大小; 粒径分布：以颗粒群为对象，表征所有颗粒在总体上几 何尺寸的大小。
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(3）等体积直径 ———光散射法
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一、颗粒的直径
3、物理当量直径 与颗粒某一物理特性相同球形颗粒直径
（1）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，条件：
①颗粒的 Rep 0.2，在层流区，自由沉降 dp ds
② Rep 0.2 ，自由沉降 d p 比 d s 层流区大； ③ Rep 2 ，用斯托克斯公式求得直径约小2%； ④ Rep 2 时，计算公式要进行修正。
体积
Vp
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d p3
表面积
Sp
d
2 p
比表面积
Ap
Sp Vp
6 dp
比表面积：单位体积球体具有的表面积，m2/m3。
对一定的颗粒，直径越小，比表面积越大。
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1、非球形颗粒 常用当量直径和球形度表示其特
性，常用的有： 1）体积当量直径dv
dv
3
6V p
2） 表面当量直径ds
ds
Sp
3）比表面积当量直径dA
N1
30
四、粒径分布函数
• 1.正态分布（续）
– 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)
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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
长度平均直径 表面积平均直径
dLwk.baidu.com
nidpi ni
fidpi
dS[nidnipi2]1/2(fidpi2)1/2
体积平均直径
dV[nindipi3]1/3(fidpi3)1/3
体积－表面积平均直径
（2）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
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二、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
• 粒数分布:每一间隔内的颗粒个数
• 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
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dA
6 Ap
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4）形状系数（球形度）：球形颗粒与实际颗粒体积相等时， 球形表面积与实际颗粒表面积之比，即：
当VVp时， S
S Sp
由于体积相同时，球体的体积最小，所以形状系数 S 1
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• 某些颗粒的圆球度
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§1颗粒的粒径及粒径分布
• 一、颗粒的粒径 • 1、投影直径 粉尘颗粒在显微镜下所观测到的
某一直线尺寸
• 定向直径dF， • 定向面积等分直径dM，
对于颗粒群观测可以反映其投
影面的的尺寸与分布，只有观
a-定向直径 b-定向面积等分直径
测足够数量的颗粒才有意义。
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c-投影面积直径
一、颗粒的直径
2、几何当量直径 与颗粒的某一几何量相同的球形颗粒的直径。
（1）投影面积直径dA，
（2）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)
0
• 粒数中位径（NMD）－累计频率F=0.5时对 应的粒径
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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
• 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）
二、粒径分布
• 粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗 粒个数与颗粒总个数之比
i
ni
Fi N
ni
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二、粒径分布
• 粒数频率密度
p(dp)dF/ddp
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二、粒径分布
• 粒数分布的测定及计算
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二、粒径分布
• 粒数众径－频度p最大时对应的粒径，此时
dp dd p
d2F dd p2
dSV
nidpi3 nidpi2
fidpi3 fidpi2
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三、平均粒径（续）
几何平均直径 dg (d1n1d2n2d3n3...)1/N 或
dg exp(
ni lndpi ) N
对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 d d 、 中位径 d 5 0和算术平均直径 d L 相等
频率密度非对称的分布，dd d50 dL