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项目二 除尘技术基础
学习内容
任务一 粉尘的粒径和性质
粉尘的粒径
粉尘的粒径分布
粉尘的物理性质
任务二 除尘器的性能
除尘器的处理能力
除尘器的除尘效率
除尘器的压力损失
任务一 颗粒的粒径和性质
一、粉尘的粒径
1、单一颗粒的粒径
（1）显微镜法（投影径）
（2）筛分法（大于60μm粒径）
（3）光散射法（用于研究大气的可见度）
（4）沉降法
任务一 颗粒的粒径和性质
一、粉尘的粒径
1、单一颗粒的粒径
（1）显微镜法（投影径）
定向径dF（Feret 直径）：颗粒投影面上两平行线之间的距离，如图2-1（a）；
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，如图2-1（b）；
投影圆等值直径dH（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图2-1（c）。
一般情况下，同一颗粒的dF>dH>dM
a-定向直径
b-定向面积等分直径
c-投影圆等值直径
投影圆等值直径
（2）筛分法（大于60μm粒径）
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形颗粒的直径：
其中：
等体积直径dV和圆等值直径dH统称为几何当量径。
光散射法主要用于研究大气的可见度。
斯托克斯直径（沉降直径）：
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：
颗粒物在静止空气中，沉降速度与颗粒相等，密度为1g/cm3球形颗粒的直径。
两者之间的关系为：
（4）沉降法
注意事项：
不同的测定方法得到的粉尘粒径数值可能差别很大；
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,用Φs表示（Φs<1 ）
球的圆球度Φs＝1；
正立方体Φs＝0.806。
某些常见粉尘的圆球度
2、平均粒径表示法
几何平均粒径：单一粒径的几何平均值（粒径分布）。
算术平均直径：指所有颗粒直径之和与颗粒总粒数之比，也称为长度平均直径。
平均平方根直径：按表面积计算的平均粒径。常用于研究吸附现象和能见度等。
平均立方根粒径：按体积计算的平均粒径。
二、粒径分布
粒径分布：
某种粉尘中，不同粒径的颗粒所占的比例，也称粉尘分散度。
粒径分布可用颗粒的质量分数或个数百分数来表示，分别称为质量分布和粒数分布。
粒径分布可用表格、图形和函数表示。
1、（相对）频率分布 g（%）:
指粉尘粒径由dp至dp+Δdp之间的粒子质量（或个数）占尘样总质量（或总个数）的百分数，即：
例1：取10g粉尘试样，测得5μm至10μm之间的粉尘试样共2.05g，则粉尘试样中5～10μm之间的粉尘相对频率分布g=20.5%。
2、 频率密度分布
简称频度分布，指单位粒径间隔宽度时的频率分布，即单位粒径间隔宽度时的频率分布，即：
在例1中，5～10μm之间的粉尘频率密度分布
频度分布达到最大值的粉尘粒径dd称为众径。
简称筛下累积分布，指小于某一粒径dp的尘样质量（或个数）占总质量（总个数）的百分数，即：
3、筛下累积频率分布G（%）
4、筛上累积频率分布R（%）
简称筛上累积分布，指大于某一粒径dp的尘样质量占总质量的百分数，即：
筛下累积频率分布G和筛上累积频率分布R之间的关系为：
例 ：取质量m0=10g的粉尘试样，经测定得到各粒径范围△dp内粉尘质量为△m。将测定数据及计算结果列入表2.1。
频度分布
f/(%/μm)
三、 粉尘的物理性质
1、粉尘的密度
2、粉尘的比表面积
3、粉尘的润湿性
4、粉尘的安息角
5、粉尘的荷电性和导电性
6、粉尘的粘附性
7、粉尘的爆炸性
1、粉尘的密度
单位体积粉尘的质量，kg/m3 或 g/cm3
真密度ρp ：粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙；
堆积密度 ρb ：用堆积体积计算。
粉尘的真密度研究尘粒在气体中的运动等方面，堆积密度应用于存仓或灰斗的容积的计算。
2、粉尘的比表面积
定义：
单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
粉尘的比表面积增大，其物理和化学活性增强，在除尘技术中，对同一粉尘来说，比表面积越大越难补集。
3、粉尘的润湿性
粉尘粒子与液体附着的难易程度。
影响粉尘润湿性的因素：粒径、生成条件、组成、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性，表面张力和粘附力等有关。
粉尘的润湿性是选择除尘器的重要依据之一，亲水性粉尘可选用湿式除尘器，而疏水性粉尘不宜采用。
3、粉尘的润湿性
某些粉尘如水泥、熟石灰和白云石粉尘等，虽然是亲水性的，但一旦吸水后形成不溶于水的硬垢——这一类粉尘称为水硬性粉尘。
由于水硬性粉尘容易在管道、设备内结垢，造成堵塞，所以不宜采用湿式除尘装置。
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。
安息角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性。
粒径大、接近球形、表面光滑、含水率低时，安息角变小。
安息角是设计除尘器料仓锥角和含尘管道倾角的主要依据。
4、粉尘的安息角（堆积角、静止角）
5、粉尘的荷电性和导电性
（1）粉尘的荷电性
粉尘荷电的原因：
在粉尘产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等，几乎总是带有一定量的电荷。
荷电量随温度升高、表面积加大和含水率增加而增大。
5、粉尘的荷电性和导电性
（2）粉尘比电阻
粉尘导电性与金属导线类似，也用电阻率表示，单位用（Ω.cm）。
容积导电：温度较高时（＞200 ℃ ）靠粉尘颗粒内的电子或离子发生的导电；
表面导电：温度较低（＜100℃）时，主要靠表面的水分导电，称为表面导电。
5、粉尘的荷电性和导电性
粉尘的电阻率与测定时的条件有关，如气体的温度、湿度、成分、粉尘的粒径、堆积松散度等。
粉尘电阻率仅是一种可以比较的表观电阻率。
它对电除尘器的除尘性能有重要影响，适宜电除尘器处理的粉尘比电阻范围是1×104～2×1010 Ω.cm。
6、粉尘的粘附性
定义：粉尘颗粒附着在固体表面或颗粒相互附着的现象。
影响粉尘粘附力的因素：
粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好及荷电量大时，易于产生粘附现象。
粉尘的粘附是一种常见的现象，既有有利的一面，也有有害的一面。就气体除尘而言，许多除尘装置依赖于粉尘的粘附性；但在含尘气流管道和某些设备中，又要防止粉尘在壁面上的粘附，以免造成管道和设备的堵塞。
7、粉尘的爆炸性
可燃性悬浮粉尘在 可能引起爆炸的浓度范围与空气混合，当有能量足够的火源时就会发生爆炸。
能够引起爆炸的最高浓度——爆炸上限；
最低浓度——爆炸下限。
低于爆炸下限或高于爆炸上限均无爆炸危险。
有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙等。
任务二 除尘装置的分类和性能
一、除尘装置的处理能力
二、除尘装置的净化效率
三、除尘装置的压力损失
一、处理能力
含义：除尘装置在单位时间内所能处理的含尘气体的流量，一般用体积流量Q（m3/s）表示。
式中：
Q1N——装置进口气体流量，m3/s；
Q2N——装置出口气体流量，m3/s。
除尘器的漏风率 δ（%）
除尘器进口风量与出口风量之差值与进口风量的比值。
实际生产过程中，除尘器的漏风率尽量保持低于5%以内为宜。
二、净化效率
定义：
被捕集的粉尘量与进入装置的粉尘量之比。
表示除尘装置捕集粉尘效果的重要技术指标。
分为：
1、总效率（η）
2、通过率（P）
3、分级除尘效率（ ηi）
1、总效率 η（%）
是指在同一时间内净化效率去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比。
装置进口的气体流量Q1N （m3/s）
污染物流量S1（g/s）；
污染物浓度为C1N（g/m3）
装置出口的气体流量Q2N；
污染物流量S2（g/s）；
污染物浓度为C2N（g/m3）
装置捕集污染物流量为S3
Q1NC1NS1g1
Q2NC2NS2g2
1、总效率η
如果装置不漏气，则Q1N=Q2N，则上式可简化为：
2、通过率 P
当净化效率高时，或为了说明污染物的排放率，有时采用通过率来表示除尘装置的性能。
通过率是指未被捕集的粉尘量占进入除尘装置的粉尘总量的百分数，通常用P表示。
3、分级除尘效率
分级除尘效率——除尘装置对某一粒径dpi或某一粒径间隔dpi至dpi+△dpi内粉尘的除尘效率。
若设除尘器进口、出口和捕集的dpi颗粒的质量流量分别为S1i、S2i、S3i，则该除尘器对dpi颗粒的分级效率为：
评定除尘装置性能的重要指标。
4、由总效率求分级效率
由于S1i、S2i、S3i不易测定，可以测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的粒径频率分布g1i、g2i、g3i中任意两组，有：
S1i=S1g1i，S2i=S2g2i，S3i=S3g3i
（2.16）
（2.17）
（2.18）
粒径间隔 粒径频率分布（%） 分级效率ηi（%） 入口g1i 出口g2i 　 捕集g3i 　 按式2.16 按式2.17　 按式2.18　 三式平均　
　0～5 10.4 81.6　 3.2　 　28.0 27.5　 27.9　 27.8　
　5～10 14.0 　15.0 12.8　 　83.1 90.0　 89.8　 87.6　
10～20 19.6　 2.4　 20.0　 　92.8 98.7　 98.9　 96.8　
　20～40 　22.4 　1.0 23.4　 　94.2 99.5　 99.6　 97.8　
　40～60 14.0　 0　 　14.8 　96.0 100　 100 98.7　
　＞60 19.6 0　 　26.0 　100 　100 100　 100　
旋风除尘器分级效率计算实例（η=90.8%）
5、由分级效率求总除尘效率
根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和某粉尘的粒径分布数据，计算该种除尘器净化该粉尘时能达到的总除尘效率。
由 ，等式两端对各种粒径间隔求和，并
考虑 ，故得出：
6、多级串联的总净化效率
若已知各级除尘器的除尘效率分别为η1、η2···ηn，则n级除尘器串联后的总除尘效率为：
三、压力损失
是代表装置能耗大小的技术经济指标，是指装置的进口和出口气流的全风压之差。
净化装置压力损失的大小，不仅取决于装置的种类和结构型式，还与处理气体流量大小有关。
通常压力损失与装置进口气流的动压成正比，即：

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