除尘技术基础

除尘技术基础第3章除尘技术基础

颗粒的粒径及粒径分布颗粒物的其它物理性质除尘器的性能

第2页,共44页，2024年2月25日，星期天第3章除尘技术基础掌握颗粒粒径分布特点掌握颗粒物的其它物理性质掌握除尘器的关键参数第3页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布颗粒的粒径通常将粒径分为代表单个颗粒的单一粒径和代表各种不同大小颗粒的平均粒径．第4页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布单一粒径投影径几何当量径物理当量径第5页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dＨ>dM投影径定向直径dF（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dM（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.圆等直径DＨ（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径.第6页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的直径显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径第7页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布几何当量径取为颗粒的某一几何量（面积、体积）相同的球形颗粒的直径为其几何当量直径，如球等直径，系与被测颗粒体积相等的球的直径．第8页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布物理当量径取与颗粒的某一物理量相同的球形颗粒的直径为其物理当量直径．物理当量径

斯托克斯径

空气动力学直径

第9页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布斯托克斯径dst

是与被测颗粒的密度相同，终末沉降速度相同的球的直径。

当颗粒雷诺数小于1时，斯托克斯径的定义式为

式中

流体的粘度，Pa.s

颗粒的密度，kg/m3

流体的密度，kg/m3

终末沉降速度，m/s第10页,共44页，2024年2月25日，星期天第一节颗粒的粒径及粒径分布空气动力学直径da

是指在空气中与颗粒的沉降速度相同的单位密度的球的直径。斯托克斯径与空气动力学径的关系为第11页,共44页，2024年2月25日，星期天平均粒径名称计算公式物理意义算术平均值单一径的算术平均值面积长度平均径表面积总和除以直径的总和体面积平均径全部粒子的体积除以总表面积质量平均径

总质量，总个数平均表面积径总面积除总个数的平方根比表面积径由比表面积计算得来中位径粒径分布的累积值为50%时众径粒径中频度最高的粒径第12页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布（针对于颗粒群）sizedistribution粒径分布指某种粉尘中，不同粒径的颗粒所占的比例，也称粉尘的分散度。粒径分布可以用颗粒的质量分数或个数百分比来表示，前者称为质量分布，后者称为粒数分布。粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。第13页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布——频率分布频率分布g(%):

粒径至之间的尘样质量占尘样总质量的百分比，即式中

Δm___颗粒为dp至dp+Δp间隔的尘样质量，kgm0___为试样总质量,kg第14页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布——频率密度分布频率密度分布f(%.μm-1):

简称频率分布，是指单位粒径间隔宽度时的频率分布，即粒径间隔宽度Δdp=1μm时尘样质量占尘样总质量的百分比。其计算式为第15页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布分组号123456789粒径间隔dp6-1010-1414-1818-2222-2626-3030-3434-3838-42间隔宽度444444444粉尘质量0.0120.0980.360.640.860.890.80.460.16频率分布0.32.38.415.020.120.818.710.73.7频度分布0.070.572.103.755.035.204.682.670.92筛上10099.897.589.174.154.033.214.53.8筛下00.22.510.925.946.066.885.596.2第16页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布筛上累积频率：大于某一粒径的所有颗粒质量占尘样总质量的百分比。筛下累积频率：小于某一粒径的所有颗粒质量占尘样总质量的百分比。第17页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布函数正态分布式中

正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移.粒径的算术平均值标准偏差颗粒的个数第18页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布函数对数正态分布以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线为粒径的几何平均值几何标准偏差第19页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布函数罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）常用的R-R分布函数表达式式中颗粒粒径分布系数粒径的分布指数第20页,共44页，2024年2月25日，星期天粒径分布函数罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）R－R的适用范围较广，特别对破碎、研磨、筛分过程产生的较细粉尘更为适用分布指数n>1时，近似于对数正态分布；n>3时，更适合于正态分布第21页,共44页，2024年2月25日，星期天显微镜法用放大率450-600倍的显微镜，对尘粒逐个测量，从而取得定向径、定向面积等分径。在测量时要求整个视野范围内的尘粒数不超过50-70个。每次最少测量200个以上。也可在显微镜外部加一个电视摄像机，进行扫描测定。颗粒粒径分布的测定方法第22页,共44页，2024年2月25日，星期天筛分法取100g尘样为标准，通过一套筛子进行筛分，按不同孔组上残留率进行计算，找出占总质量的百分比。筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度.颗粒粒径分布的测定方法第23页,共44页，2024年2月25日，星期天库尔特计数器库尔特（Coulter）计数器是细孔通过法的一种，它是使尘粒在电解介质中通过孔口，由于电阻的变化而引起的电压波动，其波动值与尘粒的体积成正比。测定的范围为0.6-500μm,需要试样少，分析快，只需几十秒钟。颗粒粒径分布的测定方法第24页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒粒径分布的测定方法沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的圆球直径;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/m3）的圆球的直径;

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。第25页,共44页，2024年2月25日，星期天第二节颗粒的物理性质颗粒的密度单位体积颗粒的质量，kg/m3或g/cm3;若颗粒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.第26页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的比表面积单位体积颗粒所具有的总表面积Sp对于平均粒径为dp，空隙率ε的表面光滑球颗粒，其比表面积定义为对于非球形颗粒组成的粉尘，其比表面积定义为第27页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的含水率颗粒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、颗粒内部的结合水分以及颗粒的化学结合水（如结晶水）;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.第28页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的润湿性润湿性－颗粒物的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;润湿性与颗粒的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。第29页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的润湿性颗粒的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降;润湿性是选择湿式除尘器的主要依据.第30页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的荷电性和导电性颗粒的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷;荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦过程中荷电;天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10;荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关.第31页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的荷电性和导电性颗粒的导电性比电阻导电机制：高温（200oC以上），颗粒本体内部的电子和离子—体积比电阻;低温（100oC以下），颗粒表面吸附的水分或其他化学物质－表面积比电阻;中间温度，同时起作用;比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010.第32页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的导电性和荷电性典型温度－比电阻曲线第33页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的粘附性是指颗粒之间凝聚的可能性或颗粒对器壁粘附堆积的可能性;粘附力－克服附着现象所需要的力;粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）.第34页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的安息角与滑动角安息角：颗粒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颗粒随平板做倾斜运动时颗粒开始发生滑动的平板倾角.第35页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的安息角与滑动角安息角与滑动角是评价颗粒物流动特性的重要指标;安息角和滑动角的影响因素：颗粒粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、颗粒粘性.第36页,共44页，2024年2月25日，星期天颗粒的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃－存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧;自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发酵热;影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境.第37页,共44页，2024年2月25日，星期天粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度－爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源第38页,共44页，2024年2月25日，星期天第三节除尘器的性能评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量除尘效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积第39页,共44页，2024年2月25日，星期天净化装置技术性能的表示方法处理气体流量漏风率压力损失第40页,共44页，2024年2月