31 颗粒的粒径及性质.ppt

3 大气污染控制的基础知识 3.1 颗粒的粒径与性质 王孝强 生物质发电成套设备国家工程实验室 ? 颗粒物的存在状态，可单个分散在气体介质中，也可凝 聚成集合状态。颗粒物可从气体介质中分离出来，呈堆 积状态（粉体）。上述状态的颗粒物通称为粉尘。 ? 粉尘的危害：空气质量、人体健康、地表地下水污染 ? 绿色和平 2008 ：《煤炭的真实成本—随风来袭的“煤 尘暴”》、《煤炭的真实成本》； QQ 视界：《粉煤灰 笼罩的中国》 1 粉尘的危害 1 粉尘的危害 ? 尘肺病是由于在职业 活动中长期吸入生产 性粉尘，并在肺内潴 留而引起的以肺组织 弥漫性纤维化 ( 疤痕 ) 为 主的全身性疾病。大 部分为无机尘肺，如 矽肺、煤工尘肺、水 泥尘肺、铝尘肺、电 焊工尘肺。有机尘肺， 如棉尘肺。 无机尘肺， 1 粉尘的危害 1 粉尘的危害 （ 1 ）投影法 ? 定向直径 d F （ Feret 直径）：各颗粒在投影图中同一方 向上的最大投影长度 ? 定向面积等分直径 d M （ Martin 直径）：各颗粒在投影 图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度 ? 投影面积直径 d A （ Heywood 直径）：与颗粒投影面积 相等的圆的直径 ? Heywood 测定分析表明，同一颗粒的 d F d A d M 2 颗粒的粒径 a- 定向直径 b- 定向面积等分直径 c- 投影面积直径 2 颗粒的粒径 （ 2 ）筛分法 ? 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 （ 3 ）光散射法 ? 等体积直径 d V ：与颗粒体积相等的球体的直径 （ 4 ）沉降法 ? 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 ? 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/m 3 ）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 2 颗粒的粒径 ? 粒径的测定结果与颗粒的形状有关 ? 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度 ? 圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的 表面积之比 Φ s （ Φ s 1 ） ? 正立方体 Φ s ＝ 0.806 ，圆柱体 Φ s ＝ 2.62 （ l/d ） 2/3 /(1+2l/d) 2 颗粒的粒径 2 颗粒的粒径 ? 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。 2 颗粒的粒径 （ 1 ）粉尘的密度 ? 单位体积粉尘的质量， kg/m3 或 g/cm3 ? 粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙－真密度 ? 用堆积体积计算——堆积密度 ? 空隙率——粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积 之比。 3 粉尘的物理性质 p ? b ? (1 ) b p ? ? ? ? ? ? 安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线 与地面的夹角 ? 滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动 时粉尘开始发生滑动的平板倾角 ? 安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标 ? 安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形 状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性 3 粉尘的物理性质 （ 2 ）粉尘的安息角与滑动角 ? 单位体积粉尘所具有的表面积 ? 以质量表示的比表面积 ? 以堆积体积表示的比表面积 ? 小颗粒（或形状不规则 ）的粉尘颗粒，就有较大的比表面 积，具有较好的物理、化学活性，比如：溶解、蒸发、吸 附、催化 （ 3 ）粉尘的比表面积 3 粉尘的物理性质 ? 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的 自由水分 以及颗粒内部的 结合水分 ? 含水率－水分质量与粉尘总质量之比 ? 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 ? 吸湿现象 ? 平衡含水率：粉尘周围空气的每一相对湿度，都对应着粉 尘一定的含水率。 （ 4 ）粉尘的含水率 3 粉尘的物理性质 ? 润湿性 －粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质 ? 当尘粒与液体接触时，若接触面能扩大而相互附着，则称为润湿性粉尘，反 之称为非润湿性粉尘。 ? 润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率