散料装卸中散发的颗粒物粒径分布及其规律
颗粒物的粒径及粒径分布
AIR POLLUTION CONTROL天津大学第八章8-1粉尘颗粒的粒径粉尘的粒径是指粒子的直径或粒子的大小，是粉尘的基本特征之一。
粉尘颗粒大小不同，不仅其物理、化学性质有很大差异，同时对除尘器的除尘机制和性能也有很大影响。
若颗粒为球形，则可以用其直径作为表示其大小的代表性尺寸。
粉尘颗粒的性状多是不规则的，一般用当量直径或粒子的某一特征长度表征。
a 面积等分径d M （Martin）指将颗粒的投影面积二等分的直线长度，与所取的方向有关，通常用于等分线与底边平行的情况。
b 定向径d F （Feret）尘粒投影面上两平行切线之间的距离，可取任意方向，通常取向与底边平行。
c 投影面积直径dA （Heywood）与颗粒投影面积相等的圆的直径d 长径d L 短径d l长径d L ，不考虑方向的颗粒最长的长度；短径d l ，不考虑方向的最短长度。
a b c dA 1=A 2A 1A 2d x d F d 1d L d A 1与颗粒体积相同的某一圆球体直径。
与尘粒的外表面积相同的某一圆球的直径。
与颗粒的外表面积与体积之比相同的圆球的直径。
等体积径d v 等表面积径d S体面积径与颗粒投影面L 的周长与圆的周长相同的圆直径。
周长径斯托克斯（Stokes）直径d s与被测颗粒的密度相同，并且在同一种流体中与颗粒终末沉降速度相同的球形颗粒的直径。
空气动力学当量直径d a在空气中与颗粒沉降速度相同的单位密度（ ρp=1g/cm3）圆球的直径。
粉尘粒径分布频率分布g （%） 当质量累积频率R =G ＝50%时,对应的粒径称为质量中位直径（MMD），记作d 50。
频率密度分布 f （%· μm -1）筛上累计分布R （%） 筛下累计分布G （%）粉尘粒径分布的表示方法列表法图示法函数法粒径分布测定和计算结果分组号粒径范围d p/μm间隔宽度Δ d p/μm 粉尘质量Δ m/g频率分布g/%频率分度f/(%· μm-1)筛上累计分布R/%筛下累计分布G/%16~1040.0120.30.07100210~1440.0982.30.5799.80.2314~1840.368.42.1097.52.5418~2240.6415.03.7589.110.9522~2640.8620.15.0374.125.9626~3040.8920.85.2054.046.0730~3440.818.74.6833.266.8834~3840.4610.72.6714.585.5938~4240.163.70.923.896.2粒径的频率分布(a)g20.015.010.05.0频率 g /%粒径 d p /μm06101418222630343842粒径的频度分布(b)f4.03.02.01.00频度 f /(%· μm -1)5.0123456789组粒径 d p /μm6101418222630343842粒径的累计频率分布( c )G80604020筛上累计R /%筛 下累计G /%100Δ d p粒径 d p /μm06101418222630343842d minRd 50d minΔ R 4Δ G 4频率密度f （ d p ）/(%· μm -1)020406080筛上累计R /%粒径 d p /μm8162432404856600.020.2151020406080909899.599.98R =15.9%R =G =50%R =84.1%d 50= d 0 = d paba 分布b 分布拐点σaσb正态分布曲线及特征数的估计对数正态分布曲线及特征数的估计频率密度f （ d p ）/(%· μm -1)4080120160筛下累计G /%粒径 d p /μm12462410399.9599.590G =15.9%G =R =50%G =84.1%d 50abab21g σg21g σg200筛上累计R /%0.050.521040809899.999.989880602020.10.028101681022468频率密度f （ d p ）/(%· μm -1)10203050100150200230abd 50d dd 1d p /μm。
【精品文章】粉体学基础知识一-粒径和粒度分布
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粉体学基础知识一:粒径和粒度分布
粉体学(micromeritics)是研究无数个固体粒子集合体的基本性质及其应用的科学。
通常100μm的粒子叫“粉”，容易产生粒子间的相互作用而流动性较差；100μm的粒子叫“粒”，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好。
单体粒子叫一级粒子（primary particles)；团聚粒子叫二级粒子（second particle)。
粉体的物态特征：
①具有与液体相类似的流动性；
②具有与气体相类似的压缩性；
③具有固体的抗变形能力。
粉体粒子的物理性质主要有：粒子与粒度分布、粒子形态、比表面积等。
粒子径与粒度分布
粉体的粒子大小也称粒度，含有粒子大小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。
对于一个不规则粒子，其粒子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也不同。
粒径的表示方法有以下两种：
1、几何学粒子径：根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用图像法测定。
三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径l与短径b，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚度h。
反映粒子的实际尺寸。
颗粒物技术基础资料讲解
（一）粒数分布
1. 粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比
粒径由dP至dP+dP之间的颗粒个数ni与颗粒总个数N=ni之
比(或百分比)
fi ni
ni
N
f i 1
（一）粒数分布
个数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数 与颗粒总个数之比
i
n i
Fi N
n i
颗粒物的存在状态，可单个地分散于气体介质中，也可能因 凝聚等作用使多个颗粒集合在一起，成为集合体的状态
颗粒物还能从气体介质中分离出来，呈堆积状态存在，或者 本来就呈堆积状态。一般将这种呈堆积状态存在的颗粒物污染物控制技术基础
三
模
态
大
气
气
溶
胶
分
布
0.05
2.5
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
颗粒的大小不同，其物理、化学 特性不同，对人和环境的危害也 不同，而且对除尘装置的性能影 响很大，所以颗粒的大小是颗粒 物的基本特性之一。
若颗粒是球形的，则可用其直径作为颗粒的代表性尺寸。 但实际颗粒的形状多是不规则的，所以需要按一定的方法 确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒物的直径， 简称为粒经。粒径分单颗粒粒径和颗粒的平均粒径。
宽& 高
μ 算术平均粒径
1、正态分布（高斯分布）函数
频率密度
p(dp)
1
2
exp[
(dp
dp)2
2 2
]
式中，dp ：粉尘的算术平均粒径，m；dP：粉尘的粒径，m；：
标准差，是衡量dP的测定值与均值偏差的量度，m。
筛下累积频率 标准差
1 dp
粉体学基础知识一粒径和粒度分布
粉体学基础知识一粒径和粒度分布粉体学基础知识一:粒径和粒度分布粉体学(micromeritics)是研究无数个固体粒子集合体的基本性质及其应用的科学。
通常<100μm的粒子叫“粉”，容易产生粒子间的相互作用而流动性较差；>100μm的粒子叫“粒”，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好。
单体粒子叫一级粒子（primary particles)；团聚粒子叫二级粒子（second particle)。
粉体的物态特征：①具有与液体相类似的流动性；②具有与气体相类似的压缩性；③具有固体的抗变形能力。
粉体粒子的物理性质主要有：粒子与粒度分布、粒子形态、比表面积等。
粒子径与粒度分布粉体的粒子大小也称粒度，含有粒子大小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。
对于一个不规则粒子，其粒子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也不同。
粒径的表示方法有以下两种：1、几何学粒子径：根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用图像法测定。
三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径l与短径b，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚度h。
反映粒子的实际尺寸。
定向径（投影径）：Feret径(或Green径) ：定方向接线径，即一定方向的平行线将粒子的投影面外接时平行线间的距离。
Krummbein径：定方向最大径，即在一定方向上分割粒子投影面的最大长度。
Martin径：定方向等分径，即一定方向的线将粒子投影面积等份分割时的长度。
2、等效粒径等效粒径的定义：当一个不规则体粒子的某种物理行为或者物理参量与材质相同的某球体相同或者近似时，我们把该球体的直径称为为此不规则粒子的某种等效粒径。
当参考的物理行为或者物理参量不同时，测量同一个不规则体粒子可能会得到多个等效粒径值。
常见的等效方法有以下几种：光散射等效：光波在传导过程中遇到障碍物颗粒会发生偏转，光波偏转的角度跟颗粒的粒径成反比关系。
当某颗粒引起的光波偏转量等于某同质球体的偏转量时，我们认为该球直径即为该颗粒的光散射等效粒径。
3-2粉尘的粒径及粒径分布 大气污染控制及设备运行课件
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。
特点：
是细孔通过法中的一种，此法测得的是颗 粒的球等直径。
四、粉尘粒径分布的测定方法
4.液体沉降法：
根据不同大小颗粒在液体介质中的沉降速 度各不相同这一原理而得出的。
沉降天平法原理图
沉降天平结构示意图
四、粉尘粒径分布的测定方法
1.显微镜法：
用放大率450~600倍的显微镜之下，对尘粒 逐个测量，从而取得定向径、走向面积等分径 等。
用显微镜观测颗粒的直径
四、粉尘粒径分布的测定方法
2.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 的百分数。
四、粉尘粒径分布的测定方法
粒数分布：用颗粒的个数百分数来表示
3、表示方法：列表法
图示法 函数法
三、粉尘的粒径分布
1.列表法
（l）频率分布g（％）：粒径dp至dp±Δdp/2之间的
尘样质量占尘样总质量的百分数
g
m
100%
mo
（2）频率密度分布f（％·μm-1）：简称频度分布，粒
径间隔宽度Δdp=1μm时尘样质量占尘样总质量的百 分数 f g
调节风量可以逐级吹出粉尘， 使粉尘由细到粗逐渐分级。
两次分级室内残留的粉尘质 量差就是对应的尘粒粒径间隔之 问的粉尘质量。
计算粒径分布。
离心分级机结构示意图
l一带金属筛的试料容器，2一带调节螺钉的垂直遮板 3一供料漏 斗，4一小孔，5一旋转通道，6一气流出口 7一分级室，8一节流 ，9一节流片，10一电机，11一圆柱状芯子，12一均流片，13一 辐射叶片，14一上部边缘，15一保护圈
散料装卸中散发的颗粒物粒径分布及其规律
散料装卸中散发的颗粒物粒径分布及其规律
散料装卸作为一种重要的物流运输过程，涉及到裝卸散料的颗粒物粒径分布及
其规律性也呈现出重要性。
首先，在散料装卸过程中，颗粒物会根据载体性质与粒径大小分类。
在同一粒
度类别中，颗粒物粒径大小有微分析，可以归类为超微米颗粒物，小于等于28个
微米的称为细颗粒物，不大于75个微米的称为粗颗粒物。
其中细颗粒物比例最大，一般占90%以上。
其中，微米颗粒物的比例最小，一般占不到5%。
其次，散料装卸过程中，受装卸、摩擦和空气流动作用的影响，颗粒物会产生
碎化分解，减少其粒径大小，使颗粒物粒径分布更加均匀，使散料装卸更加顺利，提高了装卸效率。
最后，散料装卸过程，颗粒物的流动性也有它的规律。
一般在1.2m/s的流速下，颗粒物的粒度类别也会产生变化，低于米级的物体会变得更加容易流动。
但高于0.1m/s的流速，颗粒物的粒径类别也会受到影响，微米级的颗粒物比例会变得
减少，粗颗粒物比例会变得更多。
总之，散料装卸过程中，关于颗粒物粒径分布及其规律在一定程度上具有可预
测性，有助于采用适当的装卸方式，以提高裝卸效能。
国外散料装卸作业场所悬浮颗粒物排放因子研究概况
0
。
00
/
E 一 念 浮颖 粒物 排放 因子 ( 磅 / 英 亩
. 2
式 量
刀
中
一 排放 因 子 「 磅 吨
加
年
)
;
。
堆场 贮 存 的 降雨 蒸
〕 一
/ 一 土 壤风 蚀 性
;
,
即对 于 一 个 宽 广 的
,
、
未遮 蔽光 秃平 坦 的 田 野
( 吨 /英亩 年 )
S 一 土 壤 中粉 砂 (
5
土 壤 的 年 损失量 含 量 ( 粒径小
, h感 d
r J 等 人 l[ ]率 先对 散 料堆 场悬 浮颗
。
理 论 上 认为源 强 与堆 料 粒径 大小 之 间 无 疑相关
。
粒物排 放因 子 进 行研究
面 积为 7 1 英亩
,
他们 选择
D
,
r
a v
o
公
’
但是
,
下 风 向五 个 采 样点所 获数 据
,
司的 砂 子和砾 石 堆 场作 为 试 验 地 点
用来 计 算散 料 ( 泛 指 ) 堆 场扩 散 迁 移 大 于 于3 0 微米 的 悬 浮颗 粒 物 排
o r
6 吨 /英亩 1
f
=
年
,
,
S二 5 8%
.
放量
1 0 0%
1 9 78 年
d
.
Jr 和 科 罗拉 多 大
学D A L E
亡
G , L L E T T E t Z: 在 风 洞 里 研
、 、
天和 潮 湿 天 雨后
程
。 ,
。
颗粒的粒径与分布
粒度分布
➢ 当颗粒系统的粒径相等时，可用单一的粒 径来描述，但实际颗粒系统的大小并不一 样。用简单的数据和图表来描述实际颗粒 系统的粒度称为粒度分布。
➢ 粒度分布的描述方式 1）频率分布
2）累积分布
举例
举例
举例
粒度分布的描述对象
➢ 质量分数 ➢ 个数百分数 ➢ 体积百分数 ➢ 比表面积百分数
颗粒的粒径与分布
粉体工程第二讲
颗粒的大小
➢ 颗粒的粒径是指其在空间范围内所占据的 线形尺寸。
➢ 多颗粒系统由大量的单颗粒所组成,其中包 括了粉体、雾滴、气泡，一般将其平均大 小称为粒度。
➢ 粒度和粒径是颗粒几何性质的一维表示， 是最基本的几何特征。
颗粒的大小
直径D 直径D、高度H ？
尺寸的表征方法
三轴径 定向径 当量径
三轴径
设，图中颗粒处于一水小平面上，其正视和俯视 投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能定 义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长，定 义规则如下
高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度 宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距 长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的平行线夹距
粒度分布的类型（P5-11）
➢ 正态分布 ➢ 对数正态分布 ➢ Rosin-Rammler分布 ➢ Gaudin-Schumann分布
平均粒径
➢ 平均粒径的定义 设颗粒群由一系列粒径的颗粒组成的集合 体，其物理特性f(d)可用各粒径函数的加成 表示： f(d)=∑ f(dn) 式中f(d)称为定义函数 若假定颗粒群由等径球组成，直径为D， 且f(d) =f(D) 则D表示系统的平均粒径
平均粒径的类型（P11-15）
➢ 个数平均粒径 ➢ 长度平均粒径 ➢ 面积平均粒径 ➢ 体积平均粒径 ➢ 质量平均粒径
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一般
、
粒径5
,
一
1即 m
的颗 粒 大 部 分会 在 呼吸
,
。
二 采样 测定 结果
在散 粮 筒仓 内测 定 了 筒仓提 升 机房 带机 进仓 机 房
、
、
道 沉 积 被人 体 分 泌 的 粘液 吸 附 随 痰排 出
而 粒 径 小于
5 卜m
皮
的颗粒 进 入 支气 管 和肺 泡
。
高架 皮带机 仓
、
5 吨 称房 和灌
2 2
79 79
。 。
8 8
5 5
,
8
勺9
。
0
23
,
2
4
7
,
2
3 3
5 5
。 。
2 2
3 3
3 3
。 。
8 8
2 2 0 0
。 。
4 4
5 59 9
。 。
4 4
4
.
7~ 3勺 3勺
5
4Hale Waihona Puke 4..8。
液 中毒 胞吸 收 尘肺 《7
. 。
;
,
未被 溶 解 的颗粒 污 染物 造成细 胞破 坏
, ,
可能 被 细
测定
工2 0
侵 入 肺组织或 引 起
悬 浮颗 粒 物质 贤 浓度
5 ~ 采样 时 间 从 1
:
有 些 国 家 把粒 径 成 7 卜 m 的 生 产 性 粉 尘 例 如英 医 学 研 究 协会 认 为
。 ,
、
段号
粒 径 范 围 (俘m )
进入人 体部 位
,
,
,
9
.
0
而 细颗粒 能 长 期 迁 移 严重 污 染大
、
一 一 一
10
.
0
不 吸入 {
一
,
5
。
8
9
。
0
鼻 腔 内 阻 留、
咽部 阻留
汉
4
。
7
本文 通过 对煤 炭 粉 尘
、
散 粮 ( 小麦 )
3
.
5
.
8
粉 尘和 化 肥 ( 尿 素 ) 粉 尘 测 定
1
。
对 人 体 危害性 和 环 境 污 染越 大
。
当然
,
颗粒
、
物对 人 体 的 危 害性 还取 决 于 颗 粒 的 质 量
度 和组 成
浓
的粒 径 分 布范 围 及 进 入人 体 的部 位见 表
从表
1可
见
,
8
段 爱德 森 采样 仪采 集细
。
颗粒 样 品 的粒 径 分布范 围是 。一 1 。件 m 认为
细 颗粒 的大小 分布规 律 其 在 悬 浮颗 粒 物 中所 占的 比 例
,
3
初 步揭 示 了
2
。
一4 一
3
、
7
进 入 气 管 和支 气 管 初 端 进入支 气管中断 进人 支 气 管 末 端 进入 肺 泡 进 入肺 泡 进入肺 泡
l
。
3
对人 体 影响程 度 及
。
!
1
一2 一1 一0 一
.
1
0
.
7
.
,
素粉 尘的平 均质 量 浓 度 和平 均粒径分 布
,
在
所 对应 的粒径 叫 中 位径
7 林m
它 表 示大于或 小于
。
煤 炭装 卸作业 区 选 择处 于 堆场和道 路尘 源 下 风 向的磅房 和 门房 间布置 测 点
,
该 直径 的 粉尘 颗粒 各 占 一 半 粒径 小 于
一 峰处
,
各种 统计 以 及
0 林m
的煤 粉 尘 称为 呼 吸 性 粉尘 s [ 1
7
. 。
原
,
采 样地 点分 别 选 择在 粮 食筒 仓
因是 对 人 体 健 康 造 成 影 响 的是粒 径 《 的 那 粉 部分 尘
由 此可 见
,
0 件m
散 化肥 和 煤 炭装 卸 作 业 场 所
8
颗 粒 粒 径越 小
,
段 爱 德 森 分 级 采样 仪采 集 细 颗粒样 品
,
细 颗粒 的粒度 分 布 型 为 两 个 以上 对 数 正 态 分
双 对数 纸 上 作 图
基本能 得到 一 根 直 线
,
、
即
布 的 叠 加 分 布型
符 合对 数 正 态 分 布
其分 布 函数 散 料粉尘 细颗粒 粒径 测定 结果
小 麦 尿 尿
一
表
素 素 重 量累 积 重 量累 积 百分率
2
煤 煤
各 粒 径 范围 相 各 粒 径 范围 相 对 含泛
炭 炭 重 量累 积 重 量累 积 百 分率 率
扮
9
.
…
’
各”””围相 各粒径范围相 对 含量
重 量累 积 重 量累 积 百 分率 率
各 粒 径 范围 相 各 粒 径 范围 相 对含量
一
}
0~
10
。
0 0
9 2 29
。
6 6
0 70
。
4
3 1 3 1
。 。
0 0
6 9 6 9
. .
0 0
20 20
。 。
程
一一
健 敏
-
二
-
一一
一
一
表
1
t 上 海 港环 保 中 心 1
.
、
一 前
公,
爱德 森 分 级 仪样 品粒径 分 布范 围及 体 内分 布
犷
行
各种 散料 在 装卸 过程 中散 发 出 悬 浮 颗粒 物 其 中 粗颗 粒在 近 距 离 内 沉 降 对 大气 环 境 质量 和人 体 健康 影 响不 大 悬 浮在大 气 里 随 风 扩 散 气 环境
生
、
0
、
4
.
7
.
一 采样方法 和仪器
找们 用爱 德 森分级 采样 仪 ( 煤炭
A型
、
衬底 膜
0
0
4
8
段 ) 测定
,
美 国 小麦 和科 威特 尿 素装 卸 作 业 中散
,
沉 积 在 肺泡 的颗 粒 物如 被 溶 解
,
可 能 造成 血
,
发 出 的细 颗粒 质 量浓 度 和粒 径 分 布 用 F C 一 小流 量 粉尘 采样 仪 同步 同 点采样
蜘倦
; 一一 -
第确
T R A F F xe
一 一~
一 , 一吮 , 叫 竺竺竺巴止= 艺二二 = = 二二 = = = 二二
交
二
通
二
环
保
P RO T EC T IO N
=
v
l o .
D
1
e C
N. O
1
6
。。o 年 x Z月
~
EN VIR ONME NT A L
9
90
一一
一
一~
散料 装卸 中散 发 的 颗粒物粒 径分布 及 其 规律
直 线段 表 示 单
,
测 定 煤 炭粉
,
的颗粒在 悬 浮颗粒 物 浓度 中 所
、
尘 的平 均 质 量 浓度 和 平 均粒径 分布 果 用 负累积 图 示 法表 示
1
,
测定结
。
占的 比 例 列 在 表 3
在 图 1上
,
见表 2 和图 1
由图
,
弯 曲部 分 表 示 两峰重 叠 处 图 1 说 明
。
可见
三种散 料 粉 尘 的细颗粒 粒径 分布在
交
通
口
环
g =
保
50 15
.
第1卷
包 车 间美 国 小麦 粉尘 的平 均 质量 浓度 和平 均 颗 粒粒 径分 布 多 在 散化 肥 作 业 场所 测 定 了 散
化灌 包 间
、
87
%径 %径
、
’
在 颗粒 大 小 分 析 中
,
a
g代
进 料仓 和 码 头前 沿等处 科 威特尿
;
表 颗 粒 的分散 度
0 % 负 累 积 曲线 上 含量 为 5
;
分 钟 不等 定
。
,
视 所 需采 集 到 最 少颗粒 物 量而
.
称为 呼 吸 性粉 尘
1 件m 为 呼 吸
.
采样 高度 为 1
。
5米
,
。
采样 流量
爱德 森
[ 性粉 尘 的 粒 径 界 限 l1
美国
,
分 级 仪为
5 L /min 1
1 3 L /m i n
F C一 A
型粉 尘采样 仪 为
、 。
把镇 7