顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)

顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.1顆粒的粒徑及粒徑分布

5.1.1單個顆粒的粒徑1.粒徑的概念

形狀不規(guī)則的顆粒按一定的方法確定一個表示顆粒大小的代表性尺寸，作為顆粒的直徑，簡稱為粒徑?？赏ㄟ^顯微鏡法、篩分法、光散射法和沉降法獲得第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二顆粒的粒徑【顯微鏡法】定向直徑定向面積等分直徑投影面積直徑第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二顆粒的直徑篩分法篩分直徑：顆粒能夠通過的最小方篩孔的寬度篩孔的大小用目表示－每英寸長度上篩孔的個數(shù)光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二斯托克斯（Stokes）直徑ds：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑顆粒的粒徑【沉降法】第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二顆粒的直徑圓球度：與顆粒體積相等的球體的表面積和顆粒的表面積之比Φs（Φs<1）正立方體Φs＝0.806，圓柱體Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二正方體球體體積a3πd3/6表面積6a2πd2第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.1.2粒徑分布粒徑分布指不同粒徑范圍內(nèi)顆粒的個數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例個數(shù)分布:每一間隔內(nèi)的顆粒個數(shù)個數(shù)頻率：第i個間隔中的顆粒個數(shù)ni與顆粒總數(shù)Σni之比第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布粒數(shù)篩下累積頻率：小于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)與顆?？倐€數(shù)之比粒數(shù)中位徑（NMD）－累計頻率F=0.5時對應(yīng)的粒徑第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布粒數(shù)頻率密度第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒數(shù)分布的測定及計算第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布——質(zhì)量分布類似于數(shù)量分布，也有質(zhì)量頻率、質(zhì)量篩下累積頻率、質(zhì)量頻率密度等在所有顆粒具有相同密度、顆粒質(zhì)量與粒徑立方成正比的假設(shè)下，粒數(shù)分布與質(zhì)量分布可以相互換算同樣的，也有質(zhì)量眾徑和質(zhì)量中位徑（MMD）第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.1.3平均粒徑眾徑和中位徑是常用的平均粒徑之一長度平均直徑表面積平均直徑體積平均直徑體積－表面積平均直徑第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.1.3平均粒徑（續(xù)）幾何平均直徑對于頻率密度分布曲線對稱的分布，眾徑、中位徑和算術(shù)平均直徑相等頻率密度非對稱的分布，單分散氣溶膠，；否則，第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.1.4粒徑分布函數(shù)用一些半經(jīng)驗函數(shù)描述一定種類粉塵的粒徑分布正態(tài)分布頻率密度篩下累積頻率標(biāo)準(zhǔn)差第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二正態(tài)分布（續(xù)）正態(tài)分布是最簡單的分布函數(shù)（1）（2）累計頻率曲線在正態(tài)概率坐標(biāo)紙上為一條直線，其斜率取決于σ（3）正態(tài)分布函數(shù)很少用于描述粉塵的粒徑分布，因為大多數(shù)粉塵的頻度曲線向大顆粒方向偏移第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布函數(shù)——對數(shù)正態(tài)分布以lndp代替dp得到的正態(tài)分布的頻度曲線第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二對數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）對數(shù)正態(tài)分布在對數(shù)概率坐標(biāo)紙上為一直線，斜率決定于第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二對數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）可用、MMD和NMD計算出各種平均直徑第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二對數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粒徑分布函數(shù)——羅辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）判斷是否符合R－R分布

應(yīng)為一條直線R－R的適用范圍較廣，特別對破碎、研磨、篩分過程產(chǎn)生的較細(xì)粉塵更為適用分布指數(shù)n>1時，近似于對數(shù)正態(tài)分布；n>3時，更適合于正態(tài)分布第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2粉塵的物理性質(zhì)5.2.1粉塵的密度單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3真密度

——粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙堆積密度

——用堆積體積計算空隙率——粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.2粉塵的安息角與滑動角安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角。第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二滑動角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運動時粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二安息角和滑動角的影響因素：粉塵粒徑含水率顆粒形狀顆粒表面光滑程度粉塵粘性第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二判斷題：球度大的粉塵所需要的輸灰管路的傾角也要大?！恋诙唔摚擦?，編輯于2023年，星期二5.2.3粉塵的比表面積單位體積粉塵所具有的表面積以質(zhì)量表示的比表面積以堆積體積表示的比表面積第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.4粉塵的含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細(xì)孔中的自由水分以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分含水率－水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比吸濕現(xiàn)象平衡含水率第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二粉塵含水率對下列特性有何影響？（1）粘性（2）導(dǎo)電性（3）腐蝕性（4）流動性↑↑↑↓第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.5粉塵的潤濕性

——選擇濕式除塵器的主要依據(jù)潤濕性－粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附著或附著的難易程度的性質(zhì)潤濕速度－第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二影響潤濕性的因素粉塵：粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性等液體：表面張力塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二思考題：比較下列物質(zhì)的潤濕性＞＞＞＞＜＞第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二下列哪些粉塵最適合用濕法除塵？瀝青灰煤粉石英粉鍋爐飛灰答案：D第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.6粉塵的荷電性和導(dǎo)電性【荷電性】使粉塵帶電的過程叫做荷電過程，包括自然荷電和人工荷電過程。荷電因素——電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產(chǎn)生過程中荷電荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，且與化學(xué)組成有關(guān)第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.6粉塵的荷電性和導(dǎo)電性【導(dǎo)電性】比電阻導(dǎo)電機制比電阻對電除塵器運行有很大影響，最適宜范圍104～1010Ω·cm典型溫度－比電阻曲線第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二思考：左圖是燃煤鍋爐飛灰比電阻與粉塵和氣體組成關(guān)系，試解釋該現(xiàn)象。第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.7粉塵的粘附性粘附和自粘現(xiàn)象粘附力－克服附著現(xiàn)象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細(xì)力、靜電力（庫侖力）斷裂強度－表征粉塵自粘性的指標(biāo)，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.2.8粉塵的自燃性和爆炸性【自燃性】自燃自然發(fā)熱的原因——氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài)和環(huán)境存放過程中自然發(fā)熱熱量積累達到燃點燃燒第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二【爆炸性】粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達到一定的濃度最低可燃物濃度－爆炸濃度下限爆炸濃度上限存在能量足夠的火源第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.3凈化裝置的性能評價凈化裝置性能的指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)處理氣體流量凈化效率壓力損失經(jīng)濟指標(biāo)設(shè)備費運行費占地面積第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.3.1處理氣體流量處理氣體流量漏風(fēng)率第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.3.2壓力損失凈化裝置的壓力損失是進口和出口氣流全壓之比，代表凈化裝置能耗大小。壓力損失與凈化裝置進口氣流的動壓成正比，有：壓力損失增大對凈化裝置意味著什么？第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.3.3凈化效率總凈化效率通過率分級除塵效率分割粒徑－除塵效率為50％的粒徑第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二分級效率與總效率的關(guān)系由總效率求分級效率由分級效率求總效率第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二多級串聯(lián)的總凈化效率總分級通過率總分級效率總除塵效率第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.4顆粒捕集的理論基礎(chǔ)對顆粒施加外力使顆粒相對氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分離顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力等顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時可以忽略第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.4.1流體阻力生活中的流體阻力第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二流體阻力形狀阻力：摩擦阻力：顆粒做相對運動時排開周圍流體而受到的形狀阻力

顆粒與周圍流體產(chǎn)生摩擦而受到的摩擦阻力

第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二流體阻力總是與運動向量方向相反，阻力的大小與顆粒粒徑、形狀、運動速度、流體特性有關(guān)，流體阻力的基本方程為：第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時，顆粒發(fā)生滑動——坎寧漢修正第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二第六十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期二5.4.2重力沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）湍流過渡區(qū)牛頓區(qū)Stokes直