颗粒污染物控制基础课件

1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼投影径定向直径：dF（Feret）（与颗粒投影外形相切的一对平行线之间的距离）定向面积等分径：dM（Martin）

（将颗粒的投影面积二等分的直线长度）长径：不考虑方向的最长粒径短径：不考虑方向的最短粒径1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义11.1颗粒的粒径及粒径分布用显微镜法观测颗粒直径的三种方法dFdMdHA1A2A1=

A21.1颗粒的粒径及粒径分布用显微镜法观测颗粒直径的三种方法d21.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼几何当量径投影圆直径：dH（Heywood）（与颗粒投影面积相等的圆的直径）等体积直径：dV（与颗粒具有相同体积的圆球体直径）等表面积直径（与颗粒具有相同表面积的圆球体直径）等面积体积直径（与颗粒具有相同外表面积与体积的圆球体直径）等周长径（与颗粒的投影外形有相等周长的当量圆的直径）

1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义31.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼物理当量径自由沉降直径：（在某介质中，与颗粒有相同的密度和沉降速度的圆球体直径）空气动力学当量直径：（在空气中，与颗粒有相同沉降速度，且密度为103kg/m3的圆球体直径）斯托克斯直径（在层流区时（Rep<1）的自由沉降直径）分割直径（某除尘器分级效率为50%的颗粒的直径）1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义4圆球度

与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒表面积之比。用Φs表示；Φs总是小于1。颗粒种类Φs砂粒铁催化剂烟煤次乙酰塑料破碎的固体二氧化硅粉煤0.5340.6280.5780.6250.8610.630.554～0.6280.696某些颗粒的圆球度圆球度颗粒种类Φs砂粒0.5340.628某些颗粒的圆球51.1颗粒的粒径及粒径分布粒径分布

指不同粒径范围内的颗粒个数（或质量或表面积）所占的比例。

▼个数分布

1、个数频率

2、个数筛下累积频率

3、个数频率密度1.1颗粒的粒径及粒径分布粒径分布6颗粒个数分布直方图颗粒个数分布直方图7颗粒个数累积频率分布曲线颗粒个数累积频率分布曲线8个数累积密度分布曲线个数累积密度分布曲线9粒径分布

▼质量分布

1、质量频率

2、质量筛下累积频率

3、质量频率密度粒径分布101.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径的定义▼算术平均径（粒子群中颗粒直径的总和除以粒子群数）

▼中位径（粒子群中把颗粒质量平分一半的颗粒直径）

▼几何平均径（粒子群中n个颗粒粒径的乖积开n次方根）

▼加权平均径（粒子群中各颗粒的直径乖以相应的质量分数加和而成的平均粒径）

▼众径（粒子群中数量最多的粒子的直径）1.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径的定义111.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径

▼算术平均粒径

▼几何平均径▼加权平均径1.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径12平均粒径中需重点掌握的两种粒径

▼众径（dd）颗粒数目最多的粒子的直径。

▼中位径（d50）把颗粒数目（质量或表面积）平分一半的粒子的直径。

对于频率密度分布曲线是对称性的分布：dd＝d50＝dL

对于频率密度分布曲线非对称性的分布：dd﹤d50﹤

dL平均粒径中需重点掌握的两种粒径13粒径分布函数

▼正态分布－平均粒径－标准差粒径分布函数－平均粒径－标准差14粒径分布函数

▼正态分布粒径分布函数15粒径分布函数

▼对数正态分布粒径分布函数16粒径分布函数

▼对数正态分布对数正态分布的频率密度分布曲线粒径分布函数对数正态分布的频率密度分布曲线17对数正态分布的累积频率分布曲线对数正态分布的累积频率分布曲线18玻璃样品的对数正态分布分布曲线玻璃样品的对数正态分布分布曲线19粒径分布函数

▼罗辛－拉姆勒分布

－分布指数－分布系数质量筛下累积分布频率：质量筛上累积分布频率：常用的R－R分布函数表达式：粒径分布函数－分布指数－分布系数质量筛下累积分布频率：质量20粒径分布函数

▼罗辛－拉姆勒分布各种工业粉尘的R－R图粒径分布函数各种工业粉尘的R－R图211.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）

▼真密度

▼堆积密度

－空隙率1.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）－空22颗粒污染物控制基础课件231.2粉尘的物理性质比表面积

▼单位体积表示

▼单位质量表示

▼堆积密度表示1.2粉尘的物理性质比表面积241.2粉尘的物理性质含水率（W）

▼自由水分

▼结合水分润湿性

▼润湿性粉尘

▼非润湿性粉尘

▼影响粉尘润湿性的因素

粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性等。1.2粉尘的物理性质含水率（W）25颗粒污染物控制基础课件261.2粉尘的物理性质荷电性和导电性

▼荷电性粉尘的荷电量随温度增高、表面积增大及含水率的减小而增加。

▼导电性－比电阻；－通过粉尘层的电压，V；－通过粉尘层的电流密度，A/cm2；－粉尘层的厚度，cm。1.2粉尘的物理性质荷电性和导电性－比电阻；－通过粉尘层的电27颗粒污染物控制基础课件28典型的温度－比电阻曲线典型的温度－比电阻曲线29锅炉飞灰比电阻关系曲线锅炉飞灰比电阻关系曲线301.2粉尘的物理性质安息角与滑动角（°）

▼安息角粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角。

▼滑动角指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角。

▼影响粉尘安息角和滑动角的主要因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘的粘附性。1.2粉尘的物理性质安息角与滑动角（°）31颗粒污染物控制基础课件321.2粉尘的物理性质粘附性

▼粉尘的粘附现象

▼粘附力分子力（范德华力）毛细力静电力（库仑力）

▼粉尘层的断裂强度：表征粉尘粘性的基本指标。不粘性微粘性中等粘性强粘性1.2粉尘的物理性质粘附性33颗粒污染物控制基础课件341.2粉尘的物理性质爆炸性

▼化学爆炸

▼爆炸极限（上限、下限）

▼根据粉尘的爆炸性分类：

第一类：含灰分少，堆积时不易燃烧，但其悬浮物易爆炸。第二类：含灰分多，堆积时不可能燃烧，其悬浮物只有在高温长期作用下才会燃烧，但不会爆炸。

1.2粉尘的物理性质爆炸性351.3气体中的颗粒动力学球形颗粒的阻力流体阻力流产生的成因

形状阻力磨擦阻力流体阻力的方向总是与运动方向相反影响流体阻力大小的因素颗粒的形状、粒径、表面特性、运动速度、流体的种类、性质。1.3气体中的颗粒动力学球形颗粒的阻力361.3气体中的颗粒动力学流体阻力大小的计算－由实验确定的流体阻力系数（无因次）；－颗粒在运动方向上的投影面积，m2；－流体的密度，kg/m3；－颗粒与流体之间的相对运动速度，m/s。1.3气体中的颗粒动力学流体阻力大小的计算－由实验确定的流体37式中：球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系式中：球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系38▼

时，颗粒运动处于层流状态；

CD与Rep近似呈直线关系：对于球形颗粒：▼时，颗粒运动处于湍流过渡区；

CD与Rep呈曲线关系：▼时，颗粒运动处于层流状态；39

▼

时，颗粒运动处于湍流状态；

CD几乎不随Rep变化：对于球形颗粒：▼时，颗粒运动处于湍流状态；40坎宁汉修正因子▼当颗粒尺寸小到与气体分子平均自由和大小差不多时，颗粒开始脱离与气体分子接触，颗粒运动发生所谓的“滑动现象”。

▼对于“滑动现象”的修正：引入坎宁汉修正系数C：坎宁汉修正因子41

▼平均分子自由程的计算：

▼气体分子算术平均速度的计算：R－通用气体常数,R=8.314Jmol-1·K-I

；T－气体温度，K；M－气体摩尔质量，kg/mol；▼平均分子自由程的计算：R－通用气体常数,T－气体温度，42

▼努森数的计算：

▼对于常压空气，卡尔弗特（Calvret）方程：▼努森数的计算：43受外力作用的球形颗粒在流体中的运动F－颗粒所受的外力FD－颗粒所受的外力1.3气体中的颗粒动力学受外力作用的球形颗粒在流体中的运动F－颗粒所受的外力FD－颗44当颗粒的运动方向与外力方向一致时，求解得：当颗粒的运动方向与外力方向一致时，45t时间内颗粒通过的距离：颗粒运动达到平衡时终速度：t时间内颗粒通过的距离：46颗粒终端速度的简便算法

引入K（无因次系数）作为判定颗粒流动区域的因子。▼斯托克斯区：▼过渡区：

▼牛顿区（湍流区）：颗粒终端速度的简便算法47由于K不是vt的函数，可直接根据K来判定颗粒的运动区域

▼对于斯托克斯区：

▼对于过渡区：

▼对于牛顿区（湍流区）：由于K不是vt的函数，可直接根据K来判定颗粒的481.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法

▼处理气体流量

净化装置的漏风率：

－进口气体流量－出口气体流量1.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法－进口气体流491.4净化装置的性能▼净化效率1.4净化装置的性能▼净化效率501.4净化装置的性能▼净化效率

1、总效率Q1N、S1、

ρ1N－进口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。Q2N、S2、

ρ2N－出口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。S3

－装置捕食集的污染物流量，g/s。1.4净化装置的性能▼净化效率Q1N、S1、ρ1N－进511.4净化装置的性能▼净化效率

2、通过率3、分级效率当η＝50%时，与之相对应的粒径称为除尘装置的分割粒径，用dc表示。1.4净化装置的性能▼净化效率当η＝50%时，与之相对应的粒52▼净化效率

4、分级效率与总除尘效率之间的关系由总效率求分级效率：由分级效率求总效率：▼净化效率531.4净化装置的性能▼净化效率

5、多级串联运行时势总净化效率多级除尘装置的总分级通过率：多级除尘装置的总分级效率：多级除尘装置的总除尘效率：1.4净化装置的性能▼净化效率541.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法

▼压力损失－净化装置的压力损失系数；－装置进口气流速；－气体的密度。1.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法－净化装置的压55第四章机械式除尘器重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器第四章机械式除尘器重力沉降室56机械式除尘器重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气流流速大大降低，使较重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

惯性除尘器使含尘气流与挡板相撞，或使气流急剧地改变方向，借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。旋风除尘器离心力除尘器是利用离心力从含尘气体中将尘粒分离的设备。机械式除尘器重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除57简单的重力沉降室重力沉降室主要优点是结构简单、造价低廉、耗能小，适用于净化密度大、粒径粗的粉尘，去除30一50um的粉尘，效率达60一80％，但对小于5um的粉尘净化效率几乎等于0。简单的重力沉降室重力沉降室主要优点是结构简单、造价低廉、耗能58冲击式惯性除尘装置a－单级型b－多级型冲击式惯性除尘装置59反转式惯性除尘装置a－弯管型b－百叶窗型c－多层隔板型惯性力除尘器一般多作为高效除尘器的前级除尘．用它先除去较粗的尘粒或炽热状态的粒子。这类除尘装置通常可除去粒径20-30um的尘粒。反转式惯性除尘装置惯性力除尘器一般多作为高效除尘器的前级除尘60普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器对小直径、高阻力的旋风除尘器离心力比重力大2500倍。对大直径、低阻力旋风除尘器离心力比重力大5倍。这类除尘器不能捕集小于5um的粉尘粒子，主要有离心式旋风除风器、离心式旋流除尘器和离心式动力除尘器。普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器对小直径、高阻力的旋61颗粒污染物控制基础课件62重力沉降室简单的重力沉降室重力沉降室简单的重力沉降室63颗粒污染物控制基础课件64重力沉降室重力沉降室

▼通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除尘装置。

▼含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气流流速大大降低，使较重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

▼分类层流式重力沉降室湍流式重力沉降室重力沉降室重力沉降室65重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室纵断面图重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室纵断面图66重力沉降室层流式重力沉降室模式假定

▼沉降室内的气流为柱塞流，流速为v（m/s）；

▼流动状态保持在层流范围内；

▼颗粒均匀的分布在烟气中；

▼忽略气体的浮力，颗粒仅受重力和气体阻力的作用；

▼颗粒和气体具有相同的速度。重力沉降室层流式重力沉降室模式假定67重力沉降室层流式重力沉降室

▼设沉降室的长、宽、高分别是L、B和H，处理烟气量为Q（m3/s）。

▼气流在沉降室内的停留时间：

▼在t时间内，粒径为dp的粒子的沉降距离：重力沉降室层流式重力沉降室68重力沉降室层流式重力沉降室

▼当时，粒子的分级除尘效率：

▼总除尘效率：重力沉降室层流式重力沉降室69重力沉降室层流式重力沉降室

▼假定粒子处于斯托克斯区，则重力沉降室能100%捕集的最小粒子的直径为：重力沉降室层流式重力沉降室70重力沉降室层流式重力沉降室

▼考虑到沉降室内的扰动会引起粒子运动速度和方向发生偏差及返混现象，工程上对上述公式进行修正：

重力沉降室层流式重力沉降室71重力沉降室层流式重力沉降室

▼提高沉降室除尘效率的主要途径：降低沉降室内的气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度

▼多层沉降室n－隔板层数。重力沉降室层流式重力沉降室n－隔板层数。72重力沉降室湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室粒子分离示意图重力沉降室湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室粒子分离示意图73重力沉降室湍流式重力沉降室

粒子的分级除尘效率为重力沉降室湍流式重力沉降室74惯性除尘器惯性除尘器的除尘机理为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。惯性除尘器的结构形式

▼冲击式：捕集较粗的粒子

▼反转式：捕集较细的粒子

惯性除尘器惯性除尘器的除尘机理75惯性除尘器惯性除尘器的分离机理惯性除尘器惯性除尘器的分离机理76惯性除尘器冲击式惯性除尘装置a－单级型b－多级型惯性除尘器冲击式惯性除尘装置77惯性除尘器反转式惯性除尘装置a－弯管型b－百叶窗型c－多层隔板型惯性除尘器反转式惯性除尘装置78惯性除尘器惯性除尘器的应用

▼多用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘；

▼不宜净化粘结性粉尘和纤维性粉尘；

▼多用于多级除尘器中的第一级除尘，捕集10～20μm以上的粗尘粒。惯性除尘器的压力损失

▼一般为100～1000Pa惯性除尘器惯性除尘器的应用79旋风除尘器旋风除尘器的工作原理普通的旋风除尘器由进气管、筒体、锥体和排气筒等组成。含尘气流进入旋风除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分达到锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。旋风除尘器旋风除尘器的工作原理80旋风除尘器旋风除尘器的工作原理

▼旋风除尘器中的含尘气流外旋流（外涡旋）内旋流（内涡旋）上旋流（上涡旋）

▼内外涡旋气体的运动分解切向速度径向速度轴向速度旋风除尘器旋风除尘器的工作原理81旋风除尘器普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器普通旋风除尘器的结构及内部气流82旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布83旋风除尘器切向速度

▼外旋流的切向速度:准自由涡（分界面以外）内旋流的切向速度:强制涡（分界面以内）

n－涡流指数，n≤1；D－旋风除尘器的直径，m；T－气体的温度，K。ω－气流的旋转角速度。旋风除尘器切向速度n－涡流指数，n≤1；ω－气流的旋转角速84旋风除尘器径向速度根据塔林登（TerLinden）的测量结果，近似的认为外涡气流均匀的经过内、外涡旋的交界圆柱面进入内涡旋，认为气流通过圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度：Q－旋风除尘器处理气量，m3/s；rc－交界圆柱面（筛网）半径，m；hc－交界圆柱面（筛网）高度，m。旋风除尘器径向速度Q－旋风除尘器处理气量，m3/s；85旋风除尘器轴向速度

▼外涡旋：轴向速度向下。

▼内涡旋：轴向速度向上，其大小随气流的上升而不断增大。旋风除尘器内的压力分布全压和静压的径向变化显著，由外壁向轴心逐渐降低，轴心处静压为负压，直至锥体底部均处于负压状态。旋风除尘器轴向速度86旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率在旋风除尘器内，粒子的沉降主要取决于离心力Fr和向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD。

▼当Fr﹥Fc

时，粒子在离心力的推动下移向外壁而被捕集；

▼当Fr﹤Fc

时，粒子在向心气流的带动下进入内涡旋，之后由排气筒排出；

▼当Fr

＝Fc

时，作用在粒子上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停的旋转。

旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率87旋风除尘器分割粒径当Fr

＝Fc

时，处于平衡状态的粒子有50%的可能进入内涡旋，也有50%的可能移向外壁，它的除尘效率为50%，此时的粒径称为分割粒径。旋风除尘器分割粒径88旋风除尘器旋风除尘器的分级效率经验公式旋风除尘器旋风除尘器的分级效率89旋风除尘器旋风除尘器的压力损失Shephend-Lapple公式：Alexander公式：ρ－气体的密度，kg/m3；v1－气体入口速度，m/s；ξ－局部阻力系数。旋风除尘器旋风除尘器的压力损失ρ－气体的密度，kg/m3；90旋风除尘器旋风除尘器型式XLTXLT/AXLP/AXLP/Bξ5.36.58.05.8在缺少实验数据时，可用一下式估算ξ

：A－旋风除尘器进口面积，m2。旋风除尘器旋风除尘器型式XLTXLT/91旋风除尘器影响旋风除尘器的因素

▼二次效应控制：通过环状雾化器将水喷啉在旋风除尘器的内壁上。

▼比例尺寸

de

－排出管长度，m；l－特征长度，m；D－筒体直径，m。旋风除尘器影响旋风除尘器的因素de－排出管长度，m；92旋风除尘器影响旋风除尘器的因素

▼烟尘的物理性质气体的密度和粘度尘粒的大小和比重烟气的含尘浓度

旋风除尘器影响旋风除尘器的因素93旋风除尘器影响旋风除尘器的因素

▼烟尘的物理性质压力损失与含尘量之间的关系

－随含尘浓度变化的压力损失；－干净空气时的压力损失；－入口含尘浓度，g/m3。旋风除尘器影响旋风除尘器的因素－随含尘浓度变化的压力损失；94旋风除尘器影响旋风除尘器的因素

▼操作变量除尘效率与处理气量之间的关系：除尘效率最大时入口速度的经验公式：旋风除尘器影响旋风除尘器的因素95旋风除尘器旋风除尘器的结构型式

▼按进气方式：切向进入式轴向进入式

▼按气流组织：回流式直流式平旋式旋流式

▼多管旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器的结构型式96旋风除尘器旋风除尘器进口型式示意图a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式

旋风除尘器旋风除尘器进口型式示意图97旋风除尘器回流式多管旋风除尘器旋风除尘器回流式多管旋风除尘器98旋风除尘器旋风除尘器的设计选型

▼选择旋风除尘器的型式；

▼确定进口速度v；

▼确定旋风除尘器的进口截面积A、入口宽度b、高度a；

▼确定各部分的几何尺寸。旋风除尘器旋风除尘器的设计选型99旋风除尘器的设计原则▼D在（150～1000）mm范围内取值；▼类型系数K在（0.07～0.30）之间，一般a/b=1～4；▼为防止粒子短路漏到出口管，a≤s，其中s为排气管插入深度；▼为避免过高的压力损失，b≥(D-de)/2▼为保持涡流的终端在锥体内部，(h1+h2)≥3D；▼为利于粉尘易于滑动，锥角＝20°～30°；▼为获得最大的除尘效率：h1/D≈0.8～2de/D≈0.4～0.7，(h1+h2)/D≈3～4

s/de≈1,d0/D≈0.15～0.4旋风除尘器的设计原则100旋风除尘器旋风除尘发级效率曲线旋风除尘器旋风除尘发级效率曲线101旋风除尘器锁气器a.双翻板式b.回转式

旋风除尘器锁气器102重力沉降静止流体中的单个颗粒，在重力作用下沉降时，受三个力的作用：

▼颗粒重力FG

▼流体浮力FB

▼流体阻力FD三力的平衡关系：重力沉降静止流体中的单个颗粒，在重力作用下沉降时，受三103重力沉降斯托克斯区的颗粒

▼重力沉降的末端速度：

▼当流体为气体时，可忽略浮力，重力沉降的末端速度：

▼坎宁汉区的小颗粒，重力沉降的末端速度修正为：重力沉降斯托克斯区的颗粒104重力沉降斯托克斯直径空气动力学直径两者的关系：重力沉降斯托克斯直径105离心沉降随气流一起旋转的颗粒，根据牛顿定律，所受的外力为：－旋转气流流线的半径，m;－R处气流的切向速度，m/s。离心沉降随气流一起旋转的颗粒，根据牛顿定律，所受的外力106离心沉降当离心力和阻力牵动平衡时，颗粒末端速度为：－离心加速度－颗粒的弛豫时间，气体系统的特征参数。离心沉降当离心力和阻力牵动平衡时，颗粒末端速度为：－离心加速1071.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼投影径定向直径：dF（Feret）（与颗粒投影外形相切的一对平行线之间的距离）定向面积等分径：dM（Martin）

（将颗粒的投影面积二等分的直线长度）长径：不考虑方向的最长粒径短径：不考虑方向的最短粒径1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义1081.1颗粒的粒径及粒径分布用显微镜法观测颗粒直径的三种方法dFdMdHA1A2A1=

A21.1颗粒的粒径及粒径分布用显微镜法观测颗粒直径的三种方法d1091.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼几何当量径投影圆直径：dH（Heywood）（与颗粒投影面积相等的圆的直径）等体积直径：dV（与颗粒具有相同体积的圆球体直径）等表面积直径（与颗粒具有相同表面积的圆球体直径）等面积体积直径（与颗粒具有相同外表面积与体积的圆球体直径）等周长径（与颗粒的投影外形有相等周长的当量圆的直径）

1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义1101.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义

▼物理当量径自由沉降直径：（在某介质中，与颗粒有相同的密度和沉降速度的圆球体直径）空气动力学当量直径：（在空气中，与颗粒有相同沉降速度，且密度为103kg/m3的圆球体直径）斯托克斯直径（在层流区时（Rep<1）的自由沉降直径）分割直径（某除尘器分级效率为50%的颗粒的直径）1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义111圆球度

与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒表面积之比。用Φs表示；Φs总是小于1。颗粒种类Φs砂粒铁催化剂烟煤次乙酰塑料破碎的固体二氧化硅粉煤0.5340.6280.5780.6250.8610.630.554～0.6280.696某些颗粒的圆球度圆球度颗粒种类Φs砂粒0.5340.628某些颗粒的圆球1121.1颗粒的粒径及粒径分布粒径分布

指不同粒径范围内的颗粒个数（或质量或表面积）所占的比例。

▼个数分布

1、个数频率

2、个数筛下累积频率

3、个数频率密度1.1颗粒的粒径及粒径分布粒径分布113颗粒个数分布直方图颗粒个数分布直方图114颗粒个数累积频率分布曲线颗粒个数累积频率分布曲线115个数累积密度分布曲线个数累积密度分布曲线116粒径分布

▼质量分布

1、质量频率

2、质量筛下累积频率

3、质量频率密度粒径分布1171.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径的定义▼算术平均径（粒子群中颗粒直径的总和除以粒子群数）

▼中位径（粒子群中把颗粒质量平分一半的颗粒直径）

▼几何平均径（粒子群中n个颗粒粒径的乖积开n次方根）

▼加权平均径（粒子群中各颗粒的直径乖以相应的质量分数加和而成的平均粒径）

▼众径（粒子群中数量最多的粒子的直径）1.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径的定义1181.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径

▼算术平均粒径

▼几何平均径▼加权平均径1.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径119平均粒径中需重点掌握的两种粒径

▼众径（dd）颗粒数目最多的粒子的直径。

▼中位径（d50）把颗粒数目（质量或表面积）平分一半的粒子的直径。

对于频率密度分布曲线是对称性的分布：dd＝d50＝dL

对于频率密度分布曲线非对称性的分布：dd﹤d50﹤

dL平均粒径中需重点掌握的两种粒径120粒径分布函数

▼正态分布－平均粒径－标准差粒径分布函数－平均粒径－标准差121粒径分布函数

▼正态分布粒径分布函数122粒径分布函数

▼对数正态分布粒径分布函数123粒径分布函数

▼对数正态分布对数正态分布的频率密度分布曲线粒径分布函数对数正态分布的频率密度分布曲线124对数正态分布的累积频率分布曲线对数正态分布的累积频率分布曲线125玻璃样品的对数正态分布分布曲线玻璃样品的对数正态分布分布曲线126粒径分布函数

▼罗辛－拉姆勒分布

－分布指数－分布系数质量筛下累积分布频率：质量筛上累积分布频率：常用的R－R分布函数表达式：粒径分布函数－分布指数－分布系数质量筛下累积分布频率：质量127粒径分布函数

▼罗辛－拉姆勒分布各种工业粉尘的R－R图粒径分布函数各种工业粉尘的R－R图1281.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）

▼真密度

▼堆积密度

－空隙率1.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）－空129颗粒污染物控制基础课件1301.2粉尘的物理性质比表面积

▼单位体积表示

▼单位质量表示

▼堆积密度表示1.2粉尘的物理性质比表面积1311.2粉尘的物理性质含水率（W）

▼自由水分

▼结合水分润湿性

▼润湿性粉尘

▼非润湿性粉尘

▼影响粉尘润湿性的因素

粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性等。1.2粉尘的物理性质含水率（W）132颗粒污染物控制基础课件1331.2粉尘的物理性质荷电性和导电性

▼荷电性粉尘的荷电量随温度增高、表面积增大及含水率的减小而增加。

▼导电性－比电阻；－通过粉尘层的电压，V；－通过粉尘层的电流密度，A/cm2；－粉尘层的厚度，cm。1.2粉尘的物理性质荷电性和导电性－比电阻；－通过粉尘层的电134颗粒污染物控制基础课件135典型的温度－比电阻曲线典型的温度－比电阻曲线136锅炉飞灰比电阻关系曲线锅炉飞灰比电阻关系曲线1371.2粉尘的物理性质安息角与滑动角（°）

▼安息角粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角。

▼滑动角指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角。

▼影响粉尘安息角和滑动角的主要因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘的粘附性。1.2粉尘的物理性质安息角与滑动角（°）138颗粒污染物控制基础课件1391.2粉尘的物理性质粘附性

▼粉尘的粘附现象

▼粘附力分子力（范德华力）毛细力静电力（库仑力）

▼粉尘层的断裂强度：表征粉尘粘性的基本指标。不粘性微粘性中等粘性强粘性1.2粉尘的物理性质粘附性140颗粒污染物控制基础课件1411.2粉尘的物理性质爆炸性

▼化学爆炸

▼爆炸极限（上限、下限）

▼根据粉尘的爆炸性分类：

第一类：含灰分少，堆积时不易燃烧，但其悬浮物易爆炸。第二类：含灰分多，堆积时不可能燃烧，其悬浮物只有在高温长期作用下才会燃烧，但不会爆炸。

1.2粉尘的物理性质爆炸性1421.3气体中的颗粒动力学球形颗粒的阻力流体阻力流产生的成因

形状阻力磨擦阻力流体阻力的方向总是与运动方向相反影响流体阻力大小的因素颗粒的形状、粒径、表面特性、运动速度、流体的种类、性质。1.3气体中的颗粒动力学球形颗粒的阻力1431.3气体中的颗粒动力学流体阻力大小的计算－由实验确定的流体阻力系数（无因次）；－颗粒在运动方向上的投影面积，m2；－流体的密度，kg/m3；－颗粒与流体之间的相对运动速度，m/s。1.3气体中的颗粒动力学流体阻力大小的计算－由实验确定的流体144式中：球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系式中：球形颗粒的液体阻力与颗粒雷诺数的关系145▼

时，颗粒运动处于层流状态；

CD与Rep近似呈直线关系：对于球形颗粒：▼时，颗粒运动处于湍流过渡区；

CD与Rep呈曲线关系：▼时，颗粒运动处于层流状态；146

▼

时，颗粒运动处于湍流状态；

CD几乎不随Rep变化：对于球形颗粒：▼时，颗粒运动处于湍流状态；147坎宁汉修正因子▼当颗粒尺寸小到与气体分子平均自由和大小差不多时，颗粒开始脱离与气体分子接触，颗粒运动发生所谓的“滑动现象”。

▼对于“滑动现象”的修正：引入坎宁汉修正系数C：坎宁汉修正因子148

▼平均分子自由程的计算：

▼气体分子算术平均速度的计算：R－通用气体常数,R=8.314Jmol-1·K-I

；T－气体温度，K；M－气体摩尔质量，kg/mol；▼平均分子自由程的计算：R－通用气体常数,T－气体温度，149

▼努森数的计算：

▼对于常压空气，卡尔弗特（Calvret）方程：▼努森数的计算：150受外力作用的球形颗粒在流体中的运动F－颗粒所受的外力FD－颗粒所受的外力1.3气体中的颗粒动力学受外力作用的球形颗粒在流体中的运动F－颗粒所受的外力FD－颗151当颗粒的运动方向与外力方向一致时，求解得：当颗粒的运动方向与外力方向一致时，152t时间内颗粒通过的距离：颗粒运动达到平衡时终速度：t时间内颗粒通过的距离：153颗粒终端速度的简便算法

引入K（无因次系数）作为判定颗粒流动区域的因子。▼斯托克斯区：▼过渡区：

▼牛顿区（湍流区）：颗粒终端速度的简便算法154由于K不是vt的函数，可直接根据K来判定颗粒的运动区域

▼对于斯托克斯区：

▼对于过渡区：

▼对于牛顿区（湍流区）：由于K不是vt的函数，可直接根据K来判定颗粒的1551.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法

▼处理气体流量

净化装置的漏风率：

－进口气体流量－出口气体流量1.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法－进口气体流1561.4净化装置的性能▼净化效率1.4净化装置的性能▼净化效率1571.4净化装置的性能▼净化效率

1、总效率Q1N、S1、

ρ1N－进口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。Q2N、S2、

ρ2N－出口气体流量、污染物的流量、污染物的浓度。S3

－装置捕食集的污染物流量，g/s。1.4净化装置的性能▼净化效率Q1N、S1、ρ1N－进1581.4净化装置的性能▼净化效率

2、通过率3、分级效率当η＝50%时，与之相对应的粒径称为除尘装置的分割粒径，用dc表示。1.4净化装置的性能▼净化效率当η＝50%时，与之相对应的粒159▼净化效率

4、分级效率与总除尘效率之间的关系由总效率求分级效率：由分级效率求总效率：▼净化效率1601.4净化装置的性能▼净化效率

5、多级串联运行时势总净化效率多级除尘装置的总分级通过率：多级除尘装置的总分级效率：多级除尘装置的总除尘效率：1.4净化装置的性能▼净化效率1611.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法

▼压力损失－净化装置的压力损失系数；－装置进口气流速；－气体的密度。1.4净化装置的性能净化装置技术性能的表示方法－净化装置的压162第四章机械式除尘器重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器第四章机械式除尘器重力沉降室163机械式除尘器重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气流流速大大降低，使较重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

惯性除尘器使含尘气流与挡板相撞，或使气流急剧地改变方向，借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。旋风除尘器离心力除尘器是利用离心力从含尘气体中将尘粒分离的设备。机械式除尘器重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除164简单的重力沉降室重力沉降室主要优点是结构简单、造价低廉、耗能小，适用于净化密度大、粒径粗的粉尘，去除30一50um的粉尘，效率达60一80％，但对小于5um的粉尘净化效率几乎等于0。简单的重力沉降室重力沉降室主要优点是结构简单、造价低廉、耗能165冲击式惯性除尘装置a－单级型b－多级型冲击式惯性除尘装置166反转式惯性除尘装置a－弯管型b－百叶窗型c－多层隔板型惯性力除尘器一般多作为高效除尘器的前级除尘．用它先除去较粗的尘粒或炽热状态的粒子。这类除尘装置通常可除去粒径20-30um的尘粒。反转式惯性除尘装置惯性力除尘器一般多作为高效除尘器的前级除尘167普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器对小直径、高阻力的旋风除尘器离心力比重力大2500倍。对大直径、低阻力旋风除尘器离心力比重力大5倍。这类除尘器不能捕集小于5um的粉尘粒子，主要有离心式旋风除风器、离心式旋流除尘器和离心式动力除尘器。普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器对小直径、高阻力的旋168颗粒污染物控制基础课件169重力沉降室简单的重力沉降室重力沉降室简单的重力沉降室170颗粒污染物控制基础课件171重力沉降室重力沉降室

▼通过重力作用使尘粒从气流中分离的一种除尘装置。

▼含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气流流速大大降低，使较重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

▼分类层流式重力沉降室湍流式重力沉降室重力沉降室重力沉降室172重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室纵断面图重力沉降室层流式重力沉降室层流式重力沉降室纵断面图173重力沉降室层流式重力沉降室模式假定

▼沉降室内的气流为柱塞流，流速为v（m/s）；

▼流动状态保持在层流范围内；

▼颗粒均匀的分布在烟气中；

▼忽略气体的浮力，颗粒仅受重力和气体阻力的作用；

▼颗粒和气体具有相同的速度。重力沉降室层流式重力沉降室模式假定174重力沉降室层流式重力沉降室

▼设沉降室的长、宽、高分别是L、B和H，处理烟气量为Q（m3/s）。

▼气流在沉降室内的停留时间：

▼在t时间内，粒径为dp的粒子的沉降距离：重力沉降室层流式重力沉降室175重力沉降室层流式重力沉降室

▼当时，粒子的分级除尘效率：

▼总除尘效率：重力沉降室层流式重力沉降室176重力沉降室层流式重力沉降室

▼假定粒子处于斯托克斯区，则重力沉降室能100%捕集的最小粒子的直径为：重力沉降室层流式重力沉降室177重力沉降室层流式重力沉降室

▼考虑到沉降室内的扰动会引起粒子运动速度和方向发生偏差及返混现象，工程上对上述公式进行修正：

重力沉降室层流式重力沉降室178重力沉降室层流式重力沉降室

▼提高沉降室除尘效率的主要途径：降低沉降室内的气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度

▼多层沉降室n－隔板层数。重力沉降室层流式重力沉降室n－隔板层数。179重力沉降室湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室粒子分离示意图重力沉降室湍流式重力沉降室湍流式重力沉降室粒子分离示意图180重力沉降室湍流式重力沉降室

粒子的分级除尘效率为重力沉降室湍流式重力沉降室181惯性除尘器惯性除尘器的除尘机理为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。惯性除尘器的结构形式

▼冲击式：捕集较粗的粒子

▼反转式：捕集较细的粒子

惯性除尘器惯性除尘器的除尘机理182惯性除尘器惯性除尘器的分离机理惯性除尘器惯性除尘器的分离机理183惯性除尘器冲击式惯性除尘装置a－单级型b－多级型惯性除尘器冲击式惯性除尘装置184惯性除尘器反转式惯性除尘装置a－弯管型b－百叶窗型c－多层隔板型惯性除尘器反转式惯性除尘装置185惯性除尘器惯性除尘器的应用

▼多用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘；

▼不宜净化粘结性粉尘和纤维性粉尘；

▼多用于多级除尘器中的第一级除尘，捕集10～20μm以上的粗尘粒。惯性除尘器的压力损失

▼一般为100～1000Pa惯性除尘器惯性除尘器的应用186旋风除尘器旋风除尘器的工作原理普通的旋风除尘器由进气管、筒体、锥体和排气筒等组成。含尘气流进入旋风除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分达到锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。旋风除尘器旋风除尘器的工作原理187旋风除尘器旋风除尘器的工作原理

▼旋风除尘器中的含尘气流外旋流（外涡旋）内旋流（内涡旋）上旋流（上涡旋）

▼内外涡旋气体的运动分解切向速度径向速度轴向速度旋风除尘器旋风除尘器的工作原理188旋风除尘器普通旋风除尘器的结构及内部气流旋风除尘器普通旋风除尘器的结构及内部气流189旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布旋风除尘器旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布190旋风除尘器切向速度

▼外旋流的切向速度:准自由涡（分界面以外）内旋流的切向速度:强制涡（分界面以内）

n－涡流指数，n≤1；D－旋风除尘器的直径，m；T－气体的温度，K。ω－气流的旋转角速度。旋风除尘器切向速度n－涡流指数，n≤1；ω－气流的旋转角速191旋风除尘器径向速度根据塔林登（TerLinden）的测量结果，近似的认为外涡气流均匀的经过内、外涡旋的交界圆柱面进入内涡旋，认为气流通过圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度：Q－旋风除尘器处理气量，m3/s；rc－交界圆柱面（筛网）半径，m；hc－交界圆柱面（筛网）高度，m。旋风除尘器径向速度Q－旋风除尘器处理气量，m3/s；192旋风除尘器轴向速度

▼外涡旋：轴向速度向下。

▼内涡旋：轴向速度向上，其大小随气流的上升而不断增大。旋风除尘器内的压力分布全压和静压的径向变化显著，由外壁向轴心逐渐降低，轴心处静压为负压，直至锥体底部均处于负压状态。旋风除尘器轴向速度193旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率在旋风除尘器内，粒子的沉降主要取决于离心力Fr和向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD。

▼当Fr﹥Fc

时，粒子在离心力的推动下移向外壁而被捕集；

▼当Fr﹤Fc

时，粒子在向心气流的带动下进入内涡旋，之后由排气筒排出；

▼当Fr

＝Fc

时，作用在粒子上的外力之和等于零，粒子在交界面上不停的旋转。

旋风除尘器旋风除尘器的除尘效率194旋风除尘器分割粒径当Fr