大气污染控制及设备运行3-2粉尘的粒径及粒径分布
5《大气污染控制工程》教案-第五章.
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体，则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上，不仅颗粒的大小不同，而且形状也各种各样。
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，作为颗粒的直径，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
（1）用显微镜法．．．．观测颗粒时，采用如下几种粒径表示方法：①定向直径d F，也称菲雷待(Feret)直径；为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度，如图5—1(a)所示。
②定向面积等分直径d M，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图5—1(b)所示。
③投影面积直径d A，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图5一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A，则d A＝(4A／π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的d F＞d A＞d M。
（2）用筛分法．．．测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
（3）用光散射法．．．．测定时可得到等体积直径d V，为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则d V＝(6V ／π)1/3。
（4）用沉降法．．．测定时，一殷采用如下两种定义：①斯托克斯(stokes)直径d S，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
②空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρp=1g/cm3）的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
大气污染控制工程2(ppt整理)
对于5μm以下特别是1μm以下的尘粒，即使是亲水的， 也很难被水润湿，这是由于细粉的比外表积大，对气体的吸附 作用强，尘粒和水滴外表都有一层气膜，因此只有在尘粒与水 滴之间具有较高的相对运动速度时〔如文丘里喉管中〕，才会 被润湿。
水硬性粉尘如水泥粉尘、熟石灰及白云石砂等不宜采用 湿式洗涤器净化。
大气污染控制工程
d 5 0d 8.1 3 4 d 1.8 5 7 d 5 01 2 (d 1.8 5 7d 8.1 4 )3
大气污染控制工程
25
2. 对数正态分布
大多数粒子的粒径分 布在矩形坐标图中是偏态 的，假设横坐标用对数坐 标〔ln dp〕代替，可转化 为近似正态分布的对称性 钟型曲线。
f(ldn p)ln 1 g 0 20 ex(pl2 d [(n p lln gn )d 2p)2]
粉尘自漏斗连续落到水平面上，堆积成圆锥体。圆锥体 的母线同水平面的夹角称为该粉尘的安息角，也叫休止角、 堆积角等。
粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平面上的粉尘，随光
滑平板做倾斜运动时,平板上粉尘开始发生滑动的平板倾斜
角。
Φr
粉尘的安息角及滑动角是评价粉尘流动性的一个重要指 Φr为35～40°比较适宜
标。安息角和流动角小的粉尘，流动性好，安息角和流动角
①投影径：颗粒在显微镜下观察到
的粒长径短径。
定向径
大气污染控制工程
定向面积等分径
13
② 筛分粒径就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸。
目是指每平方英时筛网上的空眼数目，50目就是指 每平方英时上的孔眼是50个，500目就是500个，目数越 高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表 示能够通过筛网的粒子粒径，目数越高，粒径越小。
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。
第五章--颗粒污染物控制技术基础
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
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，作为颗粒的直径，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（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dF>dA>dM）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dV：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/cm3）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Φs（Φs<1）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
大气污染控制工程-第五章
用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布
正态分布
➢ 频率密度
p(dp)
1 2π
exp[
(dp dp
2 2
)2
]
➢ 筛下累积频率
F (dp )
1 2π
dp 0
exp[
(d
p d 2 2
p
)
2
]dd
p
➢ 标准差
[ ni (dpi dp )2 ]1/ 2
N 1
粒径分布函数
正态分布（续）
润湿性与粉尘的种类、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。
粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降
润湿速度－
v20
L20 (mm/min) 20
润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
粉尘的荷电性和导电性
nidpi ni
fidpi
表面积平均直径
dS
[ nidpi2 ni
]1/ 2
(fidpi2 )1/ 2
体积平均直径
dV
[ nidpi3 ]1/ 3 ni
(fidpi3 )1/ 3
体积－表面积平均直径
dSV
ni d pi 3 ni d pi 2
f i d pi 3 f i d pi 2
平均粒径（续）
CD
18.5 Rep0.6
典型温度－比电阻曲线
粉尘的粘附性
粘附和自粘现象 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） 断裂强度－表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力
除以其断裂的接触面积 分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性 粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性
《大气污染控制工程》教案-第五章
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径1.单一颗粒粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体．则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上，不仅颗粒的大小不同．而且形状也各种各样。
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，作为颗粒的直径．简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
(1)用显微镜法观测顾粒时，采用如下几种粒径：i.定向直径d F，也称菲雷待(Feret)直径．为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度，如图4—1(a)所示。
ii.定向面积等分直径d M，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图4—1(b)所示。
iii.投影面积直径d A，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图4一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A，则d A＝(4A／π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的d F＞d A＞d M。
(2)用筛分法测定时可得到筛分直径．为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
(3)用光散射法测定时可得到等体积直径d V．为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则d V＝(6V／π)1/3。
(4)用沉降法测定时，一殷采用如下两种定义：i.斯托克斯(stokes)直径d S，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
ii.空气动力学直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
第五章颗粒污染物控制技术基础
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100μm的粒子。
颗粒的大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的影响甚大，因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
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，作为颗粒的直径，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径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投影面积直径dA（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dF>dA>dM）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dV：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/cm3）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Φs（Φs<1）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等，除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
大气扬尘颗粒物粒径分布特性研究
大气扬尘颗粒物粒径分布特性研究近年来，随着工业化进程的加快和城市化进程的推进，大气扬尘颗粒物的污染问题逐渐引起人们的关注。
大气扬尘颗粒物是指悬浮在空气中的固体和液体颗粒物的总称，包括灰尘、烟尘、悬浮微粒等。
这些颗粒物不仅破坏了空气质量，还对人体健康和环境产生了不良影响。
了解大气扬尘颗粒物的粒径分布特性，对于制定合理的环境保护政策和采取有效的控制措施具有重要意义。
大气扬尘颗粒物的粒径分布是指颗粒物在空气中的直径大小的分布情况。
一般来说，大气扬尘颗粒物的粒径范围较广，从纳米级别到微米级别都有。
根据粒径的不同，大气扬尘颗粒物可以分为PM10、PM2.5和PM0.1等不同级别。
其中PM10是指直径小于等于10微米的颗粒物，PM2.5是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，PM0.1是指直径小于等于0.1微米的颗粒物。
由于粒径不同，这些颗粒物的运移、沉降和对人体的危害程度也不同。
在城市中，源自工业排放、交通尾气、建筑施工、道路扬尘等活动的大气扬尘颗粒物严重污染空气。
根据相关研究表明，大气中的颗粒物主要集中在PM2.5级别以下，这些细小的颗粒物对人体的吸入和沉积能力更强。
PM2.5颗粒物可以悬浮在空气中较长时间，进入人体后容易附着在呼吸道黏膜上，并进一步进入肺部，导致呼吸系统疾病的发生。
此外，PM10和PM2.5级别的颗粒物还经常被检测到超标，这给人们的生活和健康带来了很大的威胁。
为了更好地了解大气扬尘颗粒物的粒径分布特性，科研人员进行了一系列的研究和观测。
他们通过采集空气中的颗粒物样本，使用仪器设备对样本进行测试和分析。
研究表明，大气扬尘颗粒物的粒径分布呈现出一定的规律性。
在空气中，大气扬尘颗粒物的粒径分布不仅与排放源的不同有关，还与气象条件、地理位置等因素密切相关。
在不同地理位置，大气扬尘颗粒物的粒径分布存在明显的差异。
例如，在城市边缘地区，由于工业活动的较少和车辆尾气排放的减少，大气扬尘颗粒物的粒径主要分布在粗颗粒物范围内。
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第三章 颗粒污染物控制技术
第2讲 粉尘的粒径及粒径分布
一、粉尘的粒径 ——单一粒径
1、投影径：投影径是用显微镜观测颗粒时所采 用的粒径。
（有五种表示方法：长径、短径、定向直径、定向面 积等分径、圆等直径 ）
2、几何当量径：取与颗粒的某一几何量（面积、 体积）相同的球形颗粒的直径为其几何当量径。
dg n d1 d2 dn 平方根
粒径分布
蒸发、各种粒径的 比较
吸收、吸附、能见 度
平均立 方根粒
径
nd 3
d3 3
n
将总体积除以总个数取其 立方根
二、粉尘的粒径 ——平均粒径
名称
计算公式
物理意义
应用范围
平均立 方根粒
径
nd 3
d3 3
n
面积长度 平均径
nd 2
d sl
l-称量盘，2-沉降瓶，3-天平横梁，4-光源， 5-反光镜，6-光电二极管，7-放大镜， 8-驱动装置，9-记录装置，10-加载装置
沉降曲线
四、粉尘粒径分布的测定方法
4.液体沉降法：仪器分析结果部分显示
四、粉尘粒径分布的测定方法
5.气体沉降法：
使尘粒在气体介质中进行沉 降的测定方法。
离心分级机带有一套节流片， 可以改变分级机的风量。
d p
（3）筛上累积频率分布R（%）：简称筛上累积分布。
指百大分于数某R 一 d粒dmpaxg径 dddmppax的 全gdp 部 颗dp 粒 d质dmpax f量 占dp 尘样总质量的
（4）筛下累积频率分布R（%）：与筛上累积分布
三、粉尘的粒径分布
2.图示法
三、粉尘的粒径分布
Байду номын сангаас
3.函数法 （l）正态分布（或Gauss分布）
中位径 众径 分割粒径
d50 dd d
粒径分布的累计值为50%时的 粒径
分离、分级装置性能的 表示
粒径分布中频度最高的粒径
除尘过程中分级效率为50％时 的粒径
研究旋风除尘器和洗涤 式除尘器的性能
三、粉尘的粒径分布
1、概念：粒径分布是指某种粉尘中，不同粒径的颗粒所
占的比例，也称粉尘的分散度。
2、表示形式：质量分布：用颗粒的质量分数来表示
正态分布函数 ：
f
dp
100 2
exp
1 2
dp dp 2
2
正态分布曲线及特征数估计
三、粉尘的粒径分布
3.函数法 （2）对数正态分布
对数正态分布函数：
f
ln d p
100
ln g 2
exp
1 ln d p ln
2 ln g
dg
2
对数正态分布曲线及特征数估计
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
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
nd
体面积平 均径
nd 3 dv nd 2
将总体积除以总个数取其 立方根
表面积总和除以直径的总和
吸附
全部粒子的体积除以总表面积
传质、粒子充填层的流 体阻力，充填材料的强 度
二、粉尘的粒径 ——平均粒径
名称
计算公式
物理意义
比表面积 径
d 6 1 / a 由比表面积计算的粒径
应用范围
蒸发、分子扩散
3、物理当量径：取与颗粒的某一物理量相同的 球形颗粒的直径为颗粒的物理当量径。
（如：斯托克斯径 、空气动力学直径 ）
二、粉尘的粒径 ——平均粒径
名称
计算公式
物理意义
应用范围
几何平 均粒径
算术平 均值
平均平 方根粒
径
dp
nd n
单一粒径的几何平均值
d2
nd 2 n
单一粒径的算术平均值
将总面积除以总个数取其
3.库尔特计数器：
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
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