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上海絲博機(jī)械科技有限公司 2014-03-27 點(diǎn)擊2582次
防塵防毒技術(shù):第二章 與防塵技術(shù)關(guān)系密切的粉塵特性
在進(jìn)行除塵設(shè)計(jì)時(shí),首先要對(duì)粉塵的性質(zhì)有比較充分的了解,以便確定衛(wèi)生要求和辨別回收價(jià)值,采取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)有效的除塵措施。
第一節(jié) 粉塵的粒徑與分散度
粉塵的顆粒大小不同,不但對(duì)人體和環(huán)境的危害不同,而且對(duì)粉塵的吸捕方法以及除塵器的除塵機(jī)理和性能都有很大影響,所以粒徑是粉塵的最基本特性之一。
粉塵的粒徑對(duì)球形塵粒來(lái)說(shuō),是指它的直徑。實(shí)際的塵粒大多是不規(guī)則的,一般也用“粒徑”來(lái)衡量其大小,必須用顆粒標(biāo)定的幾何長(zhǎng)度及其他物理性能如在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的沉降速度,對(duì)光的吸收或散射等間接測(cè)量的方法去確定粉塵的粒徑。采用何種形式表示粉塵粒徑,取決于測(cè)定的目的和粉塵所處的工況狀態(tài)。同一粉塵按不同定義所得的粒徑,不但數(shù)值不同,應(yīng)用場(chǎng)合也不一樣。在選取粒徑測(cè)定方法時(shí),除需考慮方法本身的精度、操作難易及費(fèi)用等因素外,還應(yīng)特別注意測(cè)定的目的和應(yīng)用場(chǎng)合。不同的粒徑測(cè)定方法,得出不同概念的粒徑。在給出或應(yīng)用粒徑分析結(jié)果時(shí),還必須說(shuō)明或了解所用的測(cè)定方法。
一、常用的粉塵粒徑表示方法
(一)單顆粒粒徑的表示方法
1.投影徑
用顯微鏡法直接觀察時(shí)測(cè)得的粒徑,有定向徑、投影面積徑及定向等面積徑之分,如圖2—1所示。
圖2—1 塵粒的投影粒徑
2.篩分徑
用篩分法直接測(cè)定時(shí)測(cè)得的粒徑為篩分粒徑,即塵粒能夠通過(guò)的篩孔的寬度。為粒徑測(cè)定方法中最簡(jiǎn)單的一種。
3.幾何當(dāng)量徑
與粉塵的某一幾何量(如面積、體積等)相同時(shí)的球形粒子的直徑。有等投影面積徑、等體積徑、體面積徑、周長(zhǎng)徑等。
(1)等投影面積徑dA 與粉塵的投影面積相同的某一圓面積的直徑。
(2—1)
式中 Ap——塵粒的投影面積。
(2)等體積徑dV 與粉塵體積相同的某一圓球體直徑。
(2—2)
式中 Vp——塵粒的體積。
(3)等表面積徑dS 與塵粒的外表面積相同的某一圓球的直徑。
(2—3)
式中 S——粉塵的外表面積。
(4)體面積徑dSV 粉塵的外表面積與體積之比相同的圓球的直徑。
(2—4)
(5)周長(zhǎng)徑dL 粉塵投影面上的周長(zhǎng)與圓的周長(zhǎng)相同的圓直徑。
4.物理當(dāng)量徑
與粉塵的某一物理量相同時(shí)的球形粒子的直徑,如阻力徑、自由沉降徑、空氣動(dòng)力徑、斯托克斯徑等。
(1)阻力徑dd 指在相同黏性的氣體中,速度相同時(shí),粉塵所受到的阻力與圓球所受到的阻力相同時(shí)的圓球直徑。
(2)自由沉降徑ds 在特定氣體中,重力影響下的密度相同的塵粒因自由沉降所達(dá)到的末速度與圓球所達(dá)到的末速度相同時(shí)的球體直徑。
(3)空氣動(dòng)力徑da 指在靜止空氣中粉塵顆粒的沉降速度與密度為1g/cm3的圓球的沉降速度相同時(shí)的圓球直徑。單位用微米(氣),記為μm(A)。
(4)斯托克斯徑dst 在層流區(qū)內(nèi)(粉塵粒子的雷諾數(shù)Re≤0.2時(shí))的空氣動(dòng)力徑即為斯托克斯徑。其定義式為
(2—5)
式中 μ——流體動(dòng)力黏度,Pa·s;
——塵粒的密度,kg/m3;
u——沉降速度,m/s;
g——重力加速度,m/s2;
——流體密度,kg/m3。
(二)顆粒群代表粒徑的表示方法
通風(fēng)除塵中研究的粉塵,無(wú)論是懸浮狀的還是堆積狀的,大多是由粒徑大小不一的粉塵顆粒所組成的顆粒群體。對(duì)于粉塵顆粒群只能用代表粒徑的方法來(lái)表示。這樣的代表粒徑有:中位徑、平均徑等。
1.平均徑
平均粒徑系指代表由各種不同大小的塵粒組成的顆粒群粒徑的平均值。由于應(yīng)用目的和“平均”的方法不同,其平均粒徑也有不同的定義。常用的定義方法有下列幾種。
(1)算術(shù)平均粒徑 指各塵粒直徑的總和除以塵??倲?shù)。
(2—6)
式中 di——第i種粉塵的粒徑;
ni——粒徑為di的粉塵的顆粒數(shù);
N——粉塵的顆粒總數(shù)。
(2)幾何平均徑 指N個(gè)粉塵粒徑的連乘積之N次方根。設(shè)粒徑為d1、d2、…、dN的粉塵的顆粒數(shù)分別為n1、n2、…、nN,則其一般計(jì)算公式為
(2—7)
2.中位徑
在通風(fēng)除塵技術(shù)中,中位徑具有重要意義。中位徑指質(zhì)量中位徑和計(jì)數(shù)中位徑。
質(zhì)量中位徑dm50指的是將粉塵分為質(zhì)量相同的兩部分的界限直徑。也就是說(shuō),大于該直徑d m50的所有粉塵的質(zhì)量與小于該直徑d m50的所有粉塵的質(zhì)量相等。若中位徑系將所有粉塵分為個(gè)數(shù)相等的兩部分,則此中位徑稱(chēng)為計(jì)數(shù)中位徑dn50。直徑大于d n50的粉塵顆粒數(shù)與直徑小于d n50的粉塵顆粒數(shù)目相等。
二、粉塵的分散度
粉塵的粒徑分布,也稱(chēng)粒徑的頻率分布叫做分散度。分散度可用分組(按粉塵粒徑大小分組)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或個(gè)數(shù)分?jǐn)?shù)來(lái)表示。前者稱(chēng)為質(zhì)量分布,后者稱(chēng)為粒數(shù)分布或計(jì)數(shù)分布。因質(zhì)量分布更能反映不同粒徑對(duì)人體和除塵器性能的影響,所以在防塵技術(shù)中多采用質(zhì)量分布。
粉塵的分散度高,即表示小粒徑粉塵占的比例大,反之則小。分散度的高低,與塵源情況和附近氣流的流動(dòng)情況有關(guān)。
粉塵的分散度不同,對(duì)人體的危害以及除塵機(jī)理和所采取的除塵方式也不同,因此掌握粉塵的分散度是評(píng)價(jià)粉塵危害程度、評(píng)價(jià)除塵器性能和選擇除塵器的基本條件