安全檢測第十節(jié)課

課題內(nèi)容:粉塵檢測教學(xué)目的：讓學(xué)生進(jìn)一步了解粉塵檢測的基本知識

教學(xué)方法：演示法、講授法重點(diǎn)：粉塵的粒徑和濃度的檢測難點(diǎn)：粉塵的濃度檢測能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生對粉塵的濃度檢測。課堂類型：新授課教具：多媒體教學(xué)設(shè)備授課班級安管1203安管1204第10

次課授課時(shí)間3月19日星期三3月19日星期三授課地點(diǎn)明1-602明1-402粉塵顆粒檢測

由于粉塵粒徑范圍很寬，從百分之幾微米到數(shù)百微米，并且各種粉塵又各具有不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，致使粉塵粒徑的測試方法繁多。然而每種測試方法只能在一定條件、一定粒徑范圍內(nèi)使用，還沒有一種通用方法。

第三節(jié)粉塵的顆粒檢測粉塵顆粒檢測

粉塵是一個(gè)群體，其粒徑的性質(zhì)，表現(xiàn)為分布的統(tǒng)計(jì)特性。粉塵粒徑分布測定的手段是隨機(jī)取樣分級，即把塵樣按一定粒徑范圍劃分成若干區(qū)間計(jì)量，并不針對具體粉塵顆粒測定其直徑的大小。

粉塵顆粒檢測

測定粉塵粒徑分布采用的方法可分為如下幾類：

1計(jì)數(shù)法該方法是對具有代表性的塵樣逐一測定其粒徑。顯微鏡法和光散射法均屬于這類方法。計(jì)數(shù)法測量的分散度以各級粒子的數(shù)量百分?jǐn)?shù)表示。

2計(jì)重法將粉塵按一定粒徑范圍分級，然后稱量各級的重量，求其粒徑分布。常用的計(jì)重法粉塵粒徑測定儀采用離心、沉降或沖擊原理將粉塵按粒徑分級，測量的分散度以各級粒子的重量百分?jǐn)?shù)表示。

粉塵顆粒檢測

3其他方法有面積法、體積法等。各種粉塵粒徑分布測定儀器都是基于粉塵的某種特性設(shè)計(jì)的，如光學(xué)特性、慣性、電性等等。由于設(shè)計(jì)原理不同，測得的粒徑含義各不相同。用顯微鏡測得的是投影徑，電導(dǎo)法測得的是等體積徑，沉降法測得的是斯托克斯徑等。

粉塵顆粒檢測顯微鏡法是測量粒徑的最基本方法，通過顯微鏡可以直接看到單個(gè)粒子的大小、形狀、顏色以及聚集、空洞等現(xiàn)象，并可測量很小的粒子，這些都是其他方法不能實(shí)現(xiàn)的。但用肉眼直接測量粒子大小和計(jì)數(shù)很疲勞，用射電視掃描顯微鏡代替人工操作。(1)目鏡測微尺及其校準(zhǔn)測量粒徑常使用3種目鏡測微尺：直線測微尺、網(wǎng)格測微尺和花樣測微尺，如下圖所示。第二節(jié)作業(yè)場所空氣中粉塵檢測

1.顯微鏡法

粉塵顆粒檢測測微尺1－帶十字線的直線測微尺2－網(wǎng)格測微尺3－花樣測微尺粉塵顆粒檢測目鏡測微尺必須用物鏡測微尺校準(zhǔn)，如下圖所示。物鏡測微尺全長1mm等分100分度的玻璃板或拋光金屬板。校準(zhǔn)時(shí)，把物鏡測微尺放在載物臺上，將物鏡測微尺同目鏡測微尺的刻度相比較，求出在一定放大倍數(shù)下目鏡測微尺表示的真實(shí)尺寸x測微尺校準(zhǔn)1－標(biāo)準(zhǔn)縮尺2－顯微刻度尺垂直投影法測量粒徑

粉塵顆粒檢測(2)粒徑表示方法

顯微鏡法測量的是粒子的表觀粒徑，即投影尺寸。對球形粒子可直接按長度計(jì)量，對于大多數(shù)形狀不規(guī)則粒子，常采用如下幾種表示粒徑：①面積等分徑，指將粉塵的投影面積分為大致相等兩個(gè)部分的直線長度。

粉塵顆粒檢測②定向徑，指塵粒的最大投影尺寸。它由測微尺的垂直線與塵粒投影輪廓線相切的兩條平行線間的距離來表示。③投影面積徑，指與粉塵的投影面積相同的同一圓面積的直徑。在實(shí)際測量時(shí)，多采用垂直投影法，即使所測粉塵粒子在視場內(nèi)向一個(gè)方向移動(dòng)，順序無選擇地逐個(gè)測量粒徑。

粉塵顆粒檢測利用粉塵大小粒子在氣體、液體介質(zhì)中的慣性不同可以對其分級，這種分析方法稱為慣性分級法。采用慣性分級的儀器有：級聯(lián)沖擊器、巴克分級器和串連旋風(fēng)分級器及空氣動(dòng)力徑自動(dòng)測定儀。2.慣性分級法

粉塵顆粒檢測級聯(lián)沖擊器工作原理圖

1－噴嘴2－沖擊板3－外殼4－濾網(wǎng)5－粒子6－第一段7－第二段8－第n段9－終過濾段

粉塵顆粒檢測(1)級聯(lián)沖擊器

級聯(lián)沖擊器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，并可同時(shí)測定粉塵濃度和粒徑分布，因而得到廣泛應(yīng)用。右圖是級聯(lián)沖擊器工作原理圖。含塵氣流從圓形或條縫形噴嘴高速噴出，形成射流，直接沖向設(shè)于前方的沖擊板上。由于粘性力、靜電力和范德瓦爾力的作用而粘附、沉積于沖擊板上；而沖量較小的粉塵則隨氣流進(jìn)入下一級。若把幾個(gè)噴嘴依次串連，并逐漸減小噴嘴直徑、氣流速度將會逐漸升高，從氣流中分離出來的粉塵粒子也逐級減小。

粉塵顆粒檢測級聯(lián)沖擊器的慣性沖擊性能用慣性碰撞參數(shù)ψ或斯托克斯數(shù)Stk來表征。斯托克斯數(shù)的物理意義是：塵粒穿過靜止介質(zhì)所通過的最大距離與特征長度的比值

式中p―粒子密度，kg/m3；v―氣流噴出噴嘴流速，m/s；c―滑動(dòng)修正系數(shù)；dp―粒子粒徑，m；μ―氣體的粘滯系數(shù)，Pas;D―噴嘴直徑或?qū)挾?，m。粉塵顆粒檢測(2)巴克分級器

巴克分級器利用慣性離心力使粉塵粒子分離而進(jìn)行分級，圖為國產(chǎn)YFG型巴克分級器示意圖。該儀器由試料容器、旋轉(zhuǎn)圓盤和電動(dòng)機(jī)等部分組成。用于測定的粉塵由帶振動(dòng)器的加料漏斗1通過中央小孔2進(jìn)入到旋盤上。電機(jī)帶動(dòng)旋盤旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，粉塵經(jīng)環(huán)縫落入分級室3。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輻射葉片旋轉(zhuǎn)，使氣流從儀器下部環(huán)縫6吸入，經(jīng)節(jié)流片8，整流器9，分級室3從上部邊緣排出。粉塵顆粒檢測分級室高度很小，粉塵在此處受到中心向周圍的慣性離心力，同時(shí)又受到由周圍向中心的氣流阻力。因粉塵的大小、形狀及密度不同，粉塵所受的作用力大小方向也不同。當(dāng)粉塵的離心力大于空氣阻力時(shí)，粉塵落到收塵室4中成為篩上物，而離心力小于空氣阻力的塵粒則被吹出成為篩下物，其中部分粉塵沉降到外圈的旋轉(zhuǎn)圓盤5上。粉塵顆粒檢測巴克分級器1－加塵漏斗2－小孔3－分級室4－收塵室5－外旋轉(zhuǎn)圓盤6－環(huán)縫7－螺母8－節(jié)流片9－整流器10－風(fēng)機(jī)葉片粉塵顆粒檢測環(huán)縫6的寬度由螺母7的位置決定。利用節(jié)流片8可調(diào)整螺母7的位置，從而調(diào)整進(jìn)入儀器的空氣量。該儀器配有一套節(jié)流片，由大到小逐級更換節(jié)流片，進(jìn)入的空氣量就由小到大逐級變化，從而逐級將粉塵吹出。工作開始時(shí)采用最大節(jié)流片，環(huán)縫6減至最小，進(jìn)入儀器風(fēng)量最小。經(jīng)加塵漏斗將一定量粉塵全部加完后，將落于收塵室4中的粉塵仔細(xì)掃下稱量，并作為第二次測量的原始粉塵，更換節(jié)流片，重復(fù)上述步驟，直到分級完畢。粉塵顆粒檢測

(3)串聯(lián)旋風(fēng)分級器

旋風(fēng)除塵器是利用氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用在粉塵粒子上的慣性離心力將粉塵叢氣流中捕集下來的?？s小旋風(fēng)器尺寸可以明顯提高除塵效率、減小除塵器的分割粒徑。采用不同大小的旋風(fēng)器串聯(lián)，由于每個(gè)旋風(fēng)器有著互不相同的分割粒徑，這樣，就可以將粉塵分級。下圖為五級串聯(lián)旋風(fēng)分級器。

五級串聯(lián)旋風(fēng)分級器旋風(fēng)器的捕塵效率與很多因素有關(guān)，其中主要取決于進(jìn)入旋風(fēng)器的氣流量及本身的主要尺寸。串聯(lián)旋風(fēng)采樣適用的粉塵濃度范圍、流量范圍廣，耐高溫。缺點(diǎn)是劃分的級數(shù)較少，體積較大，需要大采樣口才能進(jìn)行管內(nèi)采樣。

粉塵顆粒檢測(4)液體介質(zhì)沉降法

利用粒徑大小不同的粉塵在液體介質(zhì)中沉降速度不同的原理，可以測量粉塵的粒徑分布。粉塵在液體介質(zhì)中受重力作用而沉降，若忽略粉塵下降的加速過程，則其沉降速度v

塵粒在液體中沉降情況根據(jù)粉塵在液體中的沉降原理，可用不同方法進(jìn)行粉塵粒徑分布測定。粉塵顆粒檢測①液體介質(zhì)沉降法

塵粒在液體中的沉降情況，可用右圖說明。起始狀態(tài)下粉塵顆粒均勻分布于整個(gè)液體中如右圖（a）。t1秒后，直徑為d1的塵粒已全部降至h高度以下，懸浮液狀態(tài)由右圖（a）變?yōu)橛覉D（b）。同樣在t2、t3秒后，直徑為d2、d3的粒子全部降至h以下即達(dá)到狀態(tài)圖（c）、（d）。所需時(shí)間t1、t2和t3均可由下式計(jì)算出來。在t1時(shí)刻，h深處抽取一定量懸浮液，其內(nèi)已無直徑大于d1的塵粒。若在h深處，起始時(shí)粉塵濃度為C0，t1時(shí)粉塵濃度為C1，則粉塵粒徑小于d1的篩下累計(jì)百分?jǐn)?shù)D1D1=C1/C0粉塵顆粒檢測塵粒在液體中沉降情況粉塵顆粒檢測②沉降天平法

右圖為沉降天平原理圖。該儀器自動(dòng)記錄稱量沉降的粒子量，并繪出曲線。不同粒徑的粉塵在均勻分布的懸濁液中，以本身的沉降速度沉降在天平盤上，天平連續(xù)累積稱出由一定高度的懸濁液中沉降到天平盤上的粉塵量。沉降到天平盤上的粉塵量mt是時(shí)間t的函數(shù)，它是兩部分質(zhì)量之和。粉塵顆粒檢測沉降天平原理圖1－沉降筒2－沉降筒內(nèi)壁3、4－短管5－天平盤6－金屬桿7－吊環(huán)8－天平架9－鏡面10－聚光器11－光源12－光柵13－光電管14－電流放大器15－步行電機(jī)16－制動(dòng)圓盤17－杠桿18－金屬桿19－記錄紙20－拉線粉塵濃度檢測

為了評價(jià)工作場所粉塵對工人健康的危害狀況、研究改善防塵技術(shù)措施、評價(jià)除塵器性能、檢驗(yàn)排放粉塵濃度和排放量是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，以及保護(hù)機(jī)電設(shè)備、防止粉塵爆炸均需對粉塵濃度進(jìn)行測定。粉塵濃度的測定包括作業(yè)場所粉塵濃度測定，作業(yè)者個(gè)人暴露濃度測定及通風(fēng)管道（包括煙道）中粉塵濃度測定。

粉塵濃度檢測

在對作業(yè)場所濃度和作業(yè)者個(gè)人暴露濃度測定中，為了確切地了解粉塵濃度和塵肺病發(fā)病地關(guān)系，一些國家同時(shí)采用總粉塵濃度和呼吸性濃度以評價(jià)作業(yè)場所粉塵的危害狀況。我國也正在進(jìn)行這方面的工作。當(dāng)前國際上已有用呼吸性粉塵代替總粉塵的趨勢。粉塵濃度檢測

1.作業(yè)場所粉塵濃度檢測

作業(yè)場所粉塵濃度檢測是為了了解作業(yè)場所粉塵的平均濃度和不同位置的粉塵濃度。采樣點(diǎn)要考慮塵源的時(shí)間和空間擴(kuò)散規(guī)律，根據(jù)工藝流程和操作方法確定采樣點(diǎn)，應(yīng)能代表粉塵對人體健康的實(shí)際危害狀況。測定時(shí)通常采集呼吸帶水平的粉塵。

粉塵濃度檢測

(1)濾膜測塵

濾膜測塵是作業(yè)場所粉塵濃度測定的常用方法。由于這種方法操作簡單、精度高、費(fèi)用低而得到廣泛使用。其測試系統(tǒng)如右圖所示。該系統(tǒng)由濾膜采樣頭、流量計(jì)和調(diào)節(jié)裝置抽氣泵等組成。抽取一定體積的含塵空氣，其中粉塵被阻留在已知質(zhì)量的濾膜上。由取樣后濾膜的增量，求出空氣中粉塵濃度C

粉塵濃度檢測

濾膜測塵系統(tǒng)1－三腳支架2－濾膜采樣頭3－轉(zhuǎn)子流量計(jì)4－調(diào)節(jié)流量螺旋夾5－抽氣泵

粉塵濃度檢測

式中m1、m2―采樣前、后的濾膜質(zhì)量，mg；t―采樣時(shí)間，min；qv―采樣流量，m3/min。濾膜測塵需進(jìn)行現(xiàn)場采樣和濾膜稱重等步驟，不能立即獲得結(jié)果。近年來根據(jù)粉塵的某些特性研制了多種快速測塵儀。

粉塵濃度檢測

(2)β射線測塵儀

原理：當(dāng)?shù)湍堞律渚€（14C或147Pm等）穿過厚度為x的粉塵層時(shí)，射線的強(qiáng)度被減弱，并服從于指數(shù)衰減規(guī)律

I0

、I―射線穿過