五章颗粒污染物控制技术基础PPT课件
第五章颗粒污染物控制技术基础
第五章 颗粒污染物控制技能底子5.1 凭据以往的阐发知道，由破碎历程产生的粉尘的粒径漫衍切合对数正态漫衍，为此在对该粉尘进行粒径漫衍测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）多少平均直径和多少标准差；2）绘制频率密度漫衍曲线。
解：在对数概率坐标纸上作出对数正态漫衍的质量累积频率漫衍曲线， 读出d 84.1=61.0m μ、d 50=16.0m μ、d 15。
9=4.2m μ。
81.3501.84==d d g σ。
作图略。
5.2 凭据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态漫衍数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。
污染源 质量中位直径 聚集标准差 平炉 0.36 2.14 飞灰6.8 4.54 水泥窑 16.5 2.35 化铁炉 60.0 17.65 解： 画图略。
5.3 已知某粉尘粒径漫衍数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径漫衍是否切合对数正态漫衍；2）如果切合，求其多少标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及外貌积－解：在对数概率坐标纸上作出对数正态漫衍的质量累积频率漫衍曲线，读出质量中位直径d 50（MMD ）=10.3m μ、d 84.1=19.1m μ、d 15。
9=5.6m μ。
85.1501.84==d d g σ。
按《大气污染控制工程》P129（5－24）m NMD NMD MMD g μσ31.3ln 3ln ln 2=⇒+=；P129（5－26）m d NMD d L g L μσ00.4ln 21ln ln 2=⇒+=； P129（5－29）m d NMD d sv g sv μσ53.8ln 25ln ln 2=⇒+=。
5.4 对付题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m 3，填充空隙率0.7，试确定其比外貌积（分别以质量、净体积和聚团体积体现）。
解：《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量体现g cm d S Psv m /107.3623⨯==ρP135（5－38）按净体积体现323/1003.76cm cm d S svV ⨯==P135（5－40）按聚团体积体现323/1011.2)1(6cm cm d S svb ⨯=-=ε。
颗粒污染物控制技术ppt课件
dc50越小阐明除尘效率越高，除尘性能越好。
〔2〕除尘效率的计算 旋风除尘器的除尘效率有分级效率ηp和总效率ηT
〔3〕旋风除尘器的压力损失 压力损失与其构造和运转条件等有关，其大小用进口与出口的全压差来
表示，亦称压力降。普通为500~2000Pa。
高温、明火、电火花、摩擦、撞击等条件下引起爆炸。 粉尘的粒径越小，比外表积越大，粉尘和空气的湿度越小，
爆炸的危险性就越大。
4.1.2 除尘安装的性能目的 〔1〕含尘气体处置量 除尘器的进出口气体流量的平均值衡量除尘器处置才干。 漏风率δ为正值表示向外漏，δ为负值表示向内漏。 〔2〕除尘效率 ①除尘器总效率：指在同一时间内除尘器捕集的粉尘质
量占进入除尘器的粉尘质量的百分数。 反映安装净化程度的平均值，为平均除尘效率，评定净
化安装性能的重要技术目的。 ②经过率：指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与
进入的粒子质量的比。
③串联运转时的总除尘效率 当两台除尘安装串联运用时，知第一级和第二级除尘器的除
尘效率，可以求得除尘系统的总效率。 ④分级效率 表示除尘安装对不同粒径粉尘或粒径范围粉尘的净化效果。 〔3〕除尘安装的压力损失 压力损失：含尘气体经过除尘安装后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产生压力降，单位是
第05章 颗粒污染物控制技术基础-new-w
11
1.4 粒径质量分布
类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积
频率、质量频率密度等。
在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方 成正比的假设下，个数分布与质量分布可以相互 换算。
同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）
12
1.5 平均粒径 (check ex.5-2)
前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一。 长度平均直径
16
2.4 粉尘的含水率
粉尘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
以及颗粒内部的结合水分
含水率－水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 吸湿现象：尘粒能溶于水，则在尘粒表面形成溶有该物质的饱和水 溶液。如溶液上方的水蒸气分压小于周围气体中的水蒸气分压，该 物质将由气体中吸收水分。
平衡含水率：尘粒上方的水汽分压与周围气体中的水汽分压相平衡
时的含水率。
17
2.5 粉尘的润湿性
润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能否互相附着或附着的难易程
度的性质
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。
尘效率。
i
S3i S 1 2i S1i S1i
分割粒径－除尘效率为50％的粒径
28
例题
对旋风除尘器的现场测试得到：除尘器 进口的气流量为10000Nm3/h，含尘浓度 为4.2g/Nm3。除尘器出口的气体流量为 12000Nm3/h，含尘浓度340mg/Nm3。试 计算该除尘器的处理气体流量、漏风率 和除尘效率。
大气污染控制工程：第05章 颗粒污染物控制技术基础
➢ 频率密度
p(dp)
1 2π
exp[
(dp dp
2 2
)2
]
➢ 筛下累积频率
➢ 标准差
F (dp )
1 2π
dp 0
exp[
(d
p d
2 2
p
)2
]dd
p
[ ni (dpi dp )2 ]1/ 2
N 1
特点：
（1） dp d50 dd （2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其
爆炸： 可燃物的剧烈氧化作用。
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 ✓ 最高可燃物浓度：爆炸浓度上限
➢ 存在能量足够的火源
第三节 净化装置的性能
评价净化装置性能的指标 ➢ 技术指标 ✓ 处理气体流量 ✓ 净化效率 ✓ 压力损失 ➢ 经济指标 ✓ 设备费 ✓ 运行费 ✓ 占地面积
粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量
颗粒小 粗糙度大 含水率高 荷电量大
粘附性大
除尘系统中，尽量减少粉尘的粘附性。
七、粉尘的自燃性和爆炸性
1、粉尘的自燃性 ➢ 自燃
存放过程中自然发热 燃烧
热量积累
达到燃点
➢ 自然原因：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
✓ 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 cm
典型温度－比电阻曲线
六、粉尘的粘附性
粘附性定义： 粉尘颗粒附着在固体表面上，或颗粒彼此相互附着的现象 ——粘附和自粘
粘附力： 克服附着现象所需要的力 ——分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）
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。
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05章 颗粒污染物控制技术基础
与颗粒的形状有关
圆球度
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 粒径分布定义：
个数分布： 不同粒径范围内颗粒的个数所占的比例。 粒径分布
dG1
iq1ddp
0 iq1dd
p
0
0
i
S 3 g 3i S1 g i
g 3i g1i
图解i 法1或积SS21分gg12法ii
1
P
g2i g1i
i
Pg
/g
分级效率与总效率的关系
多级串联运行的总净化效率
总分级通过率 PiT P i1 Pi2 Pin
总分级效率
iT 1 PiT 1 (1 i1)(1i2 ) (1in )
个数频率分布个数频度个数筛下累积频率质量频率分布质量频度质量筛下累积频率2平均粒径其他平均粒径了解3粒径分布函数了解了解三种粒径分布函数以及对应的累积频率分布直线4粉尘的物理性质理解粉尘的各种物理性质以及和除尘设备的关系重点理解掌握掌握5净化装置的性能除尘效率计算包括总除尘效率和分级除尘效率以及两者换算6颗粒捕集的理论基础流体阻力重力沉降离心沉降静电沉降的理论及相关计算
堆积密度 b ：
用堆积体积计算
两者的异同：
空隙率：
粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比
b (1 )p
真密度用于研究尘粒在气体中的运动、分离、去除等； 堆积密度用在贮仓或灰斗的容积确定等。
二、粉尘的安息角与滑动角
安息角：
粉尘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， 一般为35°～55 。
第5章--颗粒污染物控制技术基础
dV
ni
d
3 pi
ni
1/ 3
f
i
d
3 pi
1/ 3
1
1/ 3
gi
/
d
3 pi
• 4）表面积—体积平均直径
dSV
ni
d
3 pi
ni
d
2 pi
fi
/
d
3 pi
fi
/
d
2 pi
1 gi / d pi
• 5）几何平均直径
• 频率密度
ห้องสมุดไป่ตู้
p(dp)
1 2π
exp[
(dp dp
2 2
)2
]
• 筛下累积频率
F (dp )
1 dp 2π 0
exp[
(
d
p d 2 2
p
)2
]dd
p
• 标准差
[ ni (dpi dp )2 ]1/ 2
N 1
• 正态分布的累积频率分布曲线
• 2）对数正态分布 以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线
dL
ni d pi ni
fi d pi
gi
/
d
2 pi
gi
/
d
3 pi
• 2）表面积平均直径
dS
ni
d
2 pi
ni
1/ 2
f
i
d
2 pi
1/ 2
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1.粉尘的粒径及粒径分布 2.粉尘的物理性质 3.净化装置的性能 4.颗粒捕集理论基础
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
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。
筛下分布为增函数。
粒数频率密度（粒数频度） ——单位粒径间隔时的频率
粒数分布的测定及计算
0.425
粒数众径——频度p最大时对应的粒径，此时
dp dd p
d2F dd p2
0
粒数中位径（NMD）——累计频率F=0.5时对应的粒径
F
粒径
粒径分布
质量分布
➢ 类似于数量分布，也有质量频率(gi)、质量筛下累积 频率(Gi)、质量频率密度(q)等
➢ 正态分布是最简单的分布函数
（1） dp d50 dd
（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其斜率 取决于σ
（3）
1 d 8 4 .1 d 5 0 d 5 0 d 1 5 .92(d 8 4 .1 d 1 5 .9)
➢ 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
✓ 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
粒径分布
粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积） 所占的比例。除尘技术中多采用粒径的质量分布。
粒数分布:每一粒径间隔内的颗粒个数分布。 粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比
fi
ni
N
ni
粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个 数占总颗粒数的百分比
i
ni
Fi N
ni
粒数筛上累积频率：大于
第i个间隔上限粒径的所有颗粒
个数占总颗粒数的百分比
筛上分布为减函数；
lndL lnNMD12ln2g lnMMD25ln2g
lndS lnNMDln2g lnMMD2ln2g
lndV lnNMD23ln2g lnMMD23ln2g
例 某粉煤燃烧产生的飞灰的粒径分布遵从对数正态分布，当以质量表示 其粒径分布时，中位径为21.5μm，dp（D=15.87%）=9.8μm。试确定以 及个数表示时对数正态分布函数的特征值和算术平均粒径。
➢ 在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成 正比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算
➢ 同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）
平均粒径
前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一
长度平均直径
dL
nidpi ni
fidpi
表面积平均直径 dS[nidnipi2]1/2(fidpi2)1/2
解：对数正态分布函数的特征数是中位径和几何标准差。
gdp(D d1g .5 8% 7） 29.8 .1 52.19
由于对数正态分布以个数和质量表示的几何标准差相等，故即为以 个数表示的几何标准差。
NMdD50exp32l(n1.252.19)3.4 μm
Heywood测定分析表明， 同一颗粒的dF>dA>dM
a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径
➢ 筛分径
✓ 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(－每英寸长度上筛孔的个数)表示
➢ 当量直径
• 光散射法
✓ 等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径
• 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
➢ 对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决定于 g
g
d84.1 d50
d50 d15.9
(d84.1)1/2 d15.9
平均粒径的换算关系
lnMMDlnNMD3ln2g
MMD：质量中位直径 NMD：个数中位直径 SMD：表面积中位直径
lnSMDlnNMD2ln2g ➢ 可用 g 、MMD和NMD计算出各种平均直径
➢ 标准差
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ni(dpi dp)2]1/2
N1
d p ——算术平均粒径； dp——粒径；
σ——标准差， N——粉尘粒子的总个数。
其特征数为： σ ， d p 。
特点：图形对称，众位径dd=中位径d50=平均粒径
f (δ)
f (δ)
1
2 σ
小
o δ δ + dδ δ
大
o
δ
粒径分布函数
正态分布（续）
粒径分布函数
正态分布的累积频率分布曲线
对数正态分布
➢ 粉尘粒径分布曲线很少像正态分布那样成对称的钟形 曲线，以lndp代替dp就可以将其转化为近似正态分布 曲线的对称性钟形曲线。
F (d p )
1
ln dp
2π ln g
exp[( ln d p / dg 2 ln g
)2 ]d(ln d p )
p(d p )
dF (dp) dd p
1
exp[( ln d p / dg )2 ]
2πd p ln g
2 ln g
ln g [
ni (ln d pi / d g )2 ]1/ 2 N 1
特征数：几何平均粒径dg=d50， g （几何标准差）
粒径分布函数
对数正态分布的累积频率分布曲线
对数正态分布
体积平均直径
dV[nindipi3]1/3(fidpi3)1/3
体积－表面积平均直径
dSV
nidpi3 nidpi2
fidpi3 fidpi2
粒径分布函数
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)12πexp[(dp2d2p)2]
➢ 筛下累积频率
F(dp)12πd0p exp[(dp2 d 2p)2]ddp
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。
一般将粒径反映单个颗粒的单一粒径和反映由不同颗 粒组成的颗粒群的平均粒径
单一颗粒的粒径
➢ 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 ✓ 投影面积直径dA(Heywood直径):与颗粒投影面积相等的圆的直 径