安全检测第十节课

课题内容:粉尘检测教学目的：让学生进一步了解粉尘检测的基本知识

教学方法：演示法、讲授法重点：粉尘的粒径和浓度的检测难点：粉尘的浓度检测能力培养：培养学生对粉尘的浓度检测。课堂类型：新授课教具：多媒体教学设备授课班级安管1203安管1204第10

次课授课时间3月19日星期三3月19日星期三授课地点明1-602明1-402粉尘颗粒检测

由于粉尘粒径范围很宽，从百分之几微米到数百微米，并且各种粉尘又各具有不同的物理、化学性质，致使粉尘粒径的测试方法繁多。然而每种测试方法只能在一定条件、一定粒径范围内使用，还没有一种通用方法。

第三节粉尘的颗粒检测粉尘颗粒检测

粉尘是一个群体，其粒径的性质，表现为分布的统计特性。粉尘粒径分布测定的手段是随机取样分级，即把尘样按一定粒径范围划分成若干区间计量，并不针对具体粉尘颗粒测定其直径的大小。

粉尘颗粒检测

测定粉尘粒径分布采用的方法可分为如下几类：

1计数法该方法是对具有代表性的尘样逐一测定其粒径。显微镜法和光散射法均属于这类方法。计数法测量的分散度以各级粒子的数量百分数表示。

2计重法将粉尘按一定粒径范围分级，然后称量各级的重量，求其粒径分布。常用的计重法粉尘粒径测定仪采用离心、沉降或冲击原理将粉尘按粒径分级，测量的分散度以各级粒子的重量百分数表示。

粉尘颗粒检测

3其他方法有面积法、体积法等。各种粉尘粒径分布测定仪器都是基于粉尘的某种特性设计的，如光学特性、惯性、电性等等。由于设计原理不同，测得的粒径含义各不相同。用显微镜测得的是投影径，电导法测得的是等体积径，沉降法测得的是斯托克斯径等。

粉尘颗粒检测显微镜法是测量粒径的最基本方法，通过显微镜可以直接看到单个粒子的大小、形状、颜色以及聚集、空洞等现象，并可测量很小的粒子，这些都是其他方法不能实现的。但用肉眼直接测量粒子大小和计数很疲劳，用射电视扫描显微镜代替人工操作。(1)目镜测微尺及其校准测量粒径常使用3种目镜测微尺：直线测微尺、网格测微尺和花样测微尺，如下图所示。第二节作业场所空气中粉尘检测

1.显微镜法

粉尘颗粒检测测微尺1－带十字线的直线测微尺2－网格测微尺3－花样测微尺粉尘颗粒检测目镜测微尺必须用物镜测微尺校准，如下图所示。物镜测微尺全长1mm等分100分度的玻璃板或抛光金属板。校准时，把物镜测微尺放在载物台上，将物镜测微尺同目镜测微尺的刻度相比较，求出在一定放大倍数下目镜测微尺表示的真实尺寸x测微尺校准1－标准缩尺2－显微刻度尺垂直投影法测量粒径

粉尘颗粒检测(2)粒径表示方法

显微镜法测量的是粒子的表观粒径，即投影尺寸。对球形粒子可直接按长度计量，对于大多数形状不规则粒子，常采用如下几种表示粒径：①面积等分径，指将粉尘的投影面积分为大致相等两个部分的直线长度。

粉尘颗粒检测②定向径，指尘粒的最大投影尺寸。它由测微尺的垂直线与尘粒投影轮廓线相切的两条平行线间的距离来表示。③投影面积径，指与粉尘的投影面积相同的同一圆面积的直径。在实际测量时，多采用垂直投影法，即使所测粉尘粒子在视场内向一个方向移动，顺序无选择地逐个测量粒径。

粉尘颗粒检测利用粉尘大小粒子在气体、液体介质中的惯性不同可以对其分级，这种分析方法称为惯性分级法。采用惯性分级的仪器有：级联冲击器、巴克分级器和串连旋风分级器及空气动力径自动测定仪。2.惯性分级法

粉尘颗粒检测级联冲击器工作原理图

1－喷嘴2－冲击板3－外壳4－滤网5－粒子6－第一段7－第二段8－第n段9－终过滤段

粉尘颗粒检测(1)级联冲击器

级联冲击器结构简单、紧凑，并可同时测定粉尘浓度和粒径分布，因而得到广泛应用。右图是级联冲击器工作原理图。含尘气流从圆形或条缝形喷嘴高速喷出，形成射流，直接冲向设于前方的冲击板上。由于粘性力、静电力和范德瓦尔力的作用而粘附、沉积于冲击板上；而冲量较小的粉尘则随气流进入下一级。若把几个喷嘴依次串连，并逐渐减小喷嘴直径、气流速度将会逐渐升高，从气流中分离出来的粉尘粒子也逐级减小。

粉尘颗粒检测级联冲击器的惯性冲击性能用惯性碰撞参数ψ或斯托克斯数Stk来表征。斯托克斯数的物理意义是：尘粒穿过静止介质所通过的最大距离与特征长度的比值

式中p―粒子密度，kg/m3；v―气流喷出喷嘴流速，m/s；c―滑动修正系数；dp―粒子粒径，m；µ―气体的粘滞系数，Pas;D―喷嘴直径或宽度，m。粉尘颗粒检测(2)巴克分级器

巴克分级器利用惯性离心力使粉尘粒子分离而进行分级，图为国产YFG型巴克分级器示意图。该仪器由试料容器、旋转圆盘和电动机等部分组成。用于测定的粉尘由带振动器的加料漏斗1通过中央小孔2进入到旋盘上。电机带动旋盘旋转，在离心力作用下，粉尘经环缝落入分级室3。电动机带动辐射叶片旋转，使气流从仪器下部环缝6吸入，经节流片8，整流器9，分级室3从上部边缘排出。粉尘颗粒检测分级室高度很小，粉尘在此处受到中心向周围的惯性离心力，同时又受到由周围向中心的气流阻力。因粉尘的大小、形状及密度不同，粉尘所受的作用力大小方向也不同。当粉尘的离心力大于空气阻力时，粉尘落到收尘室4中成为筛上物，而离心力小于空气阻力的尘粒则被吹出成为筛下物，其中部分粉尘沉降到外圈的旋转圆盘5上。粉尘颗粒检测巴克分级器1－加尘漏斗2－小孔3－分级室4－收尘室5－外旋转圆盘6－环缝7－螺母8－节流片9－整流器10－风机叶片粉尘颗粒检测环缝6的宽度由螺母7的位置决定。利用节流片8可调整螺母7的位置，从而调整进入仪器的空气量。该仪器配有一套节流片，由大到小逐级更换节流片，进入的空气量就由小到大逐级变化，从而逐级将粉尘吹出。工作开始时采用最大节流片，环缝6减至最小，进入仪器风量最小。经加尘漏斗将一定量粉尘全部加完后，将落于收尘室4中的粉尘仔细扫下称量，并作为第二次测量的原始粉尘，更换节流片，重复上述步骤，直到分级完毕。粉尘颗粒检测

(3)串联旋风分级器

旋风除尘器是利用气流旋转运动作用在粉尘粒子上的惯性离心力将粉尘丛气流中捕集下来的。缩小旋风器尺寸可以明显提高除尘效率、减小除尘器的分割粒径。采用不同大小的旋风器串联，由于每个旋风器有着互不相同的分割粒径，这样，就可以将粉尘分级。下图为五级串联旋风分级器。

五级串联旋风分级器旋风器的捕尘效率与很多因素有关，其中主要取决于进入旋风器的气流量及本身的主要尺寸。串联旋风采样适用的粉尘浓度范围、流量范围广，耐高温。缺点是划分的级数较少，体积较大，需要大采样口才能进行管内采样。

粉尘颗粒检测(4)液体介质沉降法

利用粒径大小不同的粉尘在液体介质中沉降速度不同的原理，可以测量粉尘的粒径分布。粉尘在液体介质中受重力作用而沉降，若忽略粉尘下降的加速过程，则其沉降速度v

尘粒在液体中沉降情况根据粉尘在液体中的沉降原理，可用不同方法进行粉尘粒径分布测定。粉尘颗粒检测①液体介质沉降法

尘粒在液体中的沉降情况，可用右图说明。起始状态下粉尘颗粒均匀分布于整个液体中如右图（a）。t1秒后，直径为d1的尘粒已全部降至h高度以下，悬浮液状态由右图（a）变为右图（b）。同样在t2、t3秒后，直径为d2、d3的粒子全部降至h以下即达到状态图（c）、（d）。所需时间t1、t2和t3均可由下式计算出来。在t1时刻，h深处抽取一定量悬浮液，其内已无直径大于d1的尘粒。若在h深处，起始时粉尘浓度为C0，t1时粉尘浓度为C1，则粉尘粒径小于d1的筛下累计百分数D1D1=C1/C0粉尘颗粒检测尘粒在液体中沉降情况粉尘颗粒检测②沉降天平法

右图为沉降天平原理图。该仪器自动记录称量沉降的粒子量，并绘出曲线。不同粒径的粉尘在均匀分布的悬浊液中，以本身的沉降速度沉降在天平盘上，天平连续累积称出由一定高度的悬浊液中沉降到天平盘上的粉尘量。沉降到天平盘上的粉尘量mt是时间t的函数，它是两部分质量之和。粉尘颗粒检测沉降天平原理图1－沉降筒2－沉降筒内壁3、4－短管5－天平盘6－金属杆7－吊环8－天平架9－镜面10－聚光器11－光源12－光栅13－光电管14－电流放大器15－步行电机16－制动圆盘17－杠杆18－金属杆19－记录纸20－拉线粉尘浓度检测

为了评价工作场所粉尘对工人健康的危害状况、研究改善防尘技术措施、评价除尘器性能、检验排放粉尘浓度和排放量是否符合国家标准，以及保护机电设备、防止粉尘爆炸均需对粉尘浓度进行测定。粉尘浓度的测定包括作业场所粉尘浓度测定，作业者个人暴露浓度测定及通风管道（包括烟道）中粉尘浓度测定。

粉尘浓度检测

在对作业场所浓度和作业者个人暴露浓度测定中，为了确切地了解粉尘浓度和尘肺病发病地关系，一些国家同时采用总粉尘浓度和呼吸性浓度以评价作业场所粉尘的危害状况。我国也正在进行这方面的工作。当前国际上已有用呼吸性粉尘代替总粉尘的趋势。粉尘浓度检测

1.作业场所粉尘浓度检测

作业场所粉尘浓度检测是为了了解作业场所粉尘的平均浓度和不同位置的粉尘浓度。采样点要考虑尘源的时间和空间扩散规律，根据工艺流程和操作方法确定采样点，应能代表粉尘对人体健康的实际危害状况。测定时通常采集呼吸带水平的粉尘。

粉尘浓度检测

(1)滤膜测尘

滤膜测尘是作业场所粉尘浓度测定的常用方法。由于这种方法操作简单、精度高、费用低而得到广泛使用。其测试系统如右图所示。该系统由滤膜采样头、流量计和调节装置抽气泵等组成。抽取一定体积的含尘空气，其中粉尘被阻留在已知质量的滤膜上。由取样后滤膜的增量，求出空气中粉尘浓度C

粉尘浓度检测

滤膜测尘系统1－三脚支架2－滤膜采样头3－转子流量计4－调节流量螺旋夹5－抽气泵

粉尘浓度检测

式中m1、m2―采样前、后的滤膜质量，mg；t―采样时间，min；qv―采样流量，m3/min。滤膜测尘需进行现场采样和滤膜称重等步骤，不能立即获得结果。近年来根据粉尘的某些特性研制了多种快速测尘仪。

粉尘浓度检测

(2)β射线测尘仪

原理：当低能β射线（14C或147Pm等）穿过厚度为x的粉尘层时，射线的强度被减弱，并服从于指数衰减规律

I0

、I―射线穿过