顆粒污染物控制基礎(chǔ)

1、顆粒污染物控制基礎(chǔ)第1頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布單一粒徑的定義投影徑定向直徑： dF （Feret）（與顆粒投影外形相切的一對平行線之間的距離）定向面積等分徑： dM （Martin）（將顆粒的投影面積二等分的直線長度）長徑：不考慮方向的最長粒徑短徑：不考慮方向的最短粒徑第2頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布用顯微鏡法觀測顆粒直徑的三種方法dFdMdHA1A2A1 = A2第3頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布單一粒徑的定義幾何當(dāng)量徑投影圓直徑： d

2、H （Heywood）（與顆粒投影面積相等的圓的直徑）等體積直徑：dV （與顆粒具有相同體積的圓球體直徑）等表面積直徑（與顆粒具有相同表面積的圓球體直徑）等面積體積直徑（與顆粒具有相同外表面積與體積的圓球體直徑）等周長徑（與顆粒的投影外形有相等周長的當(dāng)量圓的直徑） 第4頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布單一粒徑的定義物理當(dāng)量徑自由沉降直徑：（在某介質(zhì)中，與顆粒有相同的密度和沉降速度的圓球體直徑）空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑：（在空氣中，與顆粒有相同沉降速度，且密度為103kg/m3的圓球體直徑）斯托克斯直徑（在層流區(qū)時（Rep1）的自由沉降直徑）分割直徑（某

3、除塵器分級效率為50%的顆粒的直徑）第5頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四圓球度與顆粒體積相等的圓球的表面積和顆粒表面積之比。用s表示；s總是小于1。顆粒種類s砂粒鐵催化劑煙煤次乙酰塑料破碎的固體二氧化硅粉煤0.5340.6280.5780.6250.8610.630.554 0.6280.696某些顆粒的圓球度第6頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布粒徑分布指不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒個數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例。個數(shù)分布1、個數(shù)頻率2、個數(shù)篩下累積頻率3、個數(shù)頻率密度第7頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四顆粒

4、個數(shù)分布直方圖第8頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四顆粒個數(shù)累積頻率分布曲線第9頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四個數(shù)累積密度分布曲線第10頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布質(zhì)量分布1、質(zhì)量頻率2、質(zhì)量篩下累積頻率3、質(zhì)量頻率密度第11頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布平均粒徑的定義算術(shù)平均徑（粒子群中顆粒直徑的總和除以粒子群數(shù)）中位徑（粒子群中把顆粒質(zhì)量平分一半的顆粒直徑）幾何平均徑（粒子群中n個顆粒粒徑的乖積開n次方根）加權(quán)平均徑（粒子群中各顆粒的直徑乖以相應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)加和而成

5、的平均粒徑）眾徑（粒子群中數(shù)量最多的粒子的直徑）第12頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.1顆粒的粒徑及粒徑分布平均粒徑算術(shù)平均粒徑幾何平均徑加權(quán)平均徑第13頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四平均粒徑中需重點(diǎn)掌握的兩種粒徑眾徑（dd）顆粒數(shù)目最多的粒子的直徑。中位徑（ d50 ）把顆粒數(shù)目（質(zhì)量或表面積）平分一半的粒子的直徑。 對于頻率密度分布曲線是對稱性的分布：dd d50 dL對于頻率密度分布曲線非對稱性的分布：ddd50 dL第14頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布平均粒徑標(biāo)準(zhǔn)差第15頁，共56頁，2022

6、年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布第16頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布第17頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布對數(shù)正態(tài)分布的頻率密度分布曲線第18頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四對數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第19頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四玻璃樣品的對數(shù)正態(tài)分布分布曲線第20頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)羅辛拉姆勒分布 分布指數(shù)分布系數(shù)質(zhì)量篩下累積分布頻率：質(zhì)量篩上累積分布頻率：常用的RR分布函數(shù)表達(dá)

7、式：第21頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四粒徑分布函數(shù)羅辛拉姆勒分布各種工業(yè)粉塵的RR圖第22頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)密度（kg/m3或g/cm3）真密度堆積密度 空隙率第23頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四第24頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)比表面積單位體積表示單位質(zhì)量表示堆積密度表示第25頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)含水率（W）自由水分結(jié)合水分潤濕性潤濕性粉塵非潤濕性粉塵影響粉塵潤濕性的因素粉塵的種類、粒徑、

8、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度、荷電性等。第26頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四第27頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)荷電性和導(dǎo)電性荷電性粉塵的荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率的減小而增加。導(dǎo)電性比電阻；通過粉塵層的電壓，V；通過粉塵層的電流密度，A/cm2；粉塵層的厚度，cm。第28頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四第29頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四典型的溫度比電阻曲線第30頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四鍋爐飛灰比電阻關(guān)系曲線第31頁，共5

9、6頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)安息角與滑動角（）安息角粉塵從漏斗連續(xù)落到水平面上，自然堆積成一個圓錐體，圓錐體母線與水平面的夾角?；瑒咏侵缸匀欢逊旁诠饣桨迳系姆蹓m，隨平板做傾斜運(yùn)動時，粉塵開始發(fā)生滑動時的平板傾斜角。 影響粉塵安息角和滑動角的主要因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵的粘附性。第32頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四第33頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)粘附性粉塵的粘附現(xiàn)象粘附力分子力（范德華力）毛細(xì)力靜電力（庫侖力）粉塵層的斷裂強(qiáng)度：表征粉塵粘性的基本指標(biāo)。不

10、粘性微粘性中等粘性強(qiáng)粘性第34頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四第35頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.2粉塵的物理性質(zhì)爆炸性化學(xué)爆炸爆炸極限（上限、下限）根據(jù)粉塵的爆炸性分類：第一類：含灰分少，堆積時不易燃燒，但其懸浮物易爆炸。第二類：含灰分多，堆積時不可能燃燒，其懸浮物只有在高溫長期作用下才會燃燒，但不會爆炸。 第36頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.3氣體中的顆粒動力學(xué)球形顆粒的阻力流體阻力流產(chǎn)生的成因形狀阻力磨擦阻力流體阻力的方向總是與運(yùn)動方向相反影響流體阻力大小的因素顆粒的形狀、粒徑、表面特性、運(yùn)動速度、流體的種類、

11、性質(zhì)。第37頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.3氣體中的顆粒動力學(xué)流體阻力大小的計算由實(shí)驗(yàn)確定的流體阻力系數(shù)（無因次）；顆粒在運(yùn)動方向上的投影面積，m2；流體的密度，kg/m3；顆粒與流體之間的相對運(yùn)動速度，m/s。第38頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四式中：球形顆粒的液體阻力與顆粒雷諾數(shù)的關(guān)系第39頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四 時，顆粒運(yùn)動處于層流狀態(tài)；CD與Rep近似呈直線關(guān)系：對于球形顆粒： 時，顆粒運(yùn)動處于湍流過渡區(qū)；CD與Rep呈曲線關(guān)系：第40頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四 時，顆粒運(yùn)動

12、處于湍流狀態(tài)；CD幾乎不隨Rep變化：對于球形顆粒：第41頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四坎寧漢修正因子當(dāng)顆粒尺寸小到與氣體分子平均自由和大小差不多時，顆粒開始脫離與氣體分子接觸，顆粒運(yùn)動發(fā)生所謂的“滑動現(xiàn)象”。 對于“滑動現(xiàn)象”的修正：引入坎寧漢修正系數(shù)C：第42頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四平均分子自由程的計算：氣體分子算術(shù)平均速度的計算：R通用氣體常數(shù), R=8.314Jmol-1K-I ；T氣體溫度，K；M氣體摩爾質(zhì)量，kg/mol；第43頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四努森數(shù)的計算：對于常壓空氣，卡爾弗特（Calvr

13、et）方程：第44頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四受外力作用的球形顆粒在流體中的運(yùn)動F顆粒所受的外力FD顆粒所受的外力1.3氣體中的顆粒動力學(xué)第45頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四當(dāng)顆粒的運(yùn)動方向與外力方向一致時，求解得：第46頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四t時間內(nèi)顆粒通過的距離：顆粒運(yùn)動達(dá)到平衡時終速度：第47頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四顆粒終端速度的簡便算法引入K（無因次系數(shù)）作為判定顆粒流動區(qū)域的因子。斯托克斯區(qū)：過渡區(qū)：牛頓區(qū)（湍流區(qū)）：第48頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星

14、期四由于K不是vt的函數(shù)，可直接根據(jù)K來判定顆粒的運(yùn)動區(qū)域?qū)τ谒雇锌怂箙^(qū)：對于過渡區(qū)：對于牛頓區(qū)（湍流區(qū)）：第49頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.4凈化裝置的性能凈化裝置技術(shù)性能的表示方法處理氣體流量凈化裝置的漏風(fēng)率： 進(jìn)口氣體流量出口氣體流量第50頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.4凈化裝置的性能凈化效率第51頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.4凈化裝置的性能凈化效率1、總效率Q1N 、S1 、 1N進(jìn)口氣體流量、污染物的流量、污染物的濃度。Q2N 、S2 、 2N出口氣體流量、污染物的流量、污染物的濃度。S3 裝置捕食集的污染物流量，g/s。第52頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四1.4凈化裝置的性能凈化效率2、通過率 3、分級效率當(dāng)50%時，與之相對應(yīng)的粒徑稱為除塵裝置的分割粒徑，用dc表示。第53頁，共56頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)0分，星期四凈化效率4、分級效率與總除塵效率之間的關(guān)系由總效