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1、顆粒污染物控制基礎(chǔ)第1頁(yè),共56頁(yè),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(duì)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(zhǎng)度)長(zhǎng)徑:不考慮方向的最長(zhǎng)粒徑短徑:不考慮方向的最短粒徑第2頁(yè),共56頁(yè),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(cè)顆粒直徑的三種方法dFdMdHA1A2A1 = A2第3頁(yè),共56頁(yè),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(zhǎng)徑(與顆粒的投影外形有相等周長(zhǎng)的當(dāng)量圓的直徑) 第4頁(yè),共56頁(yè),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(dòng)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(shí)(Rep1)的自由沉降直徑)分割直徑(某

3、除塵器分級(jí)效率為50%的顆粒的直徑)第5頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(gè)數(shù)(或質(zhì)量或表面積)所占的比例。個(gè)數(shù)分布1、個(gè)數(shù)頻率2、個(gè)數(shù)篩下累積頻率3、個(gè)數(shù)頻率密度第7頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四顆粒

4、個(gè)數(shù)分布直方圖第8頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四顆粒個(gè)數(shù)累積頻率分布曲線第9頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四個(gè)數(shù)累積密度分布曲線第10頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(gè)顆粒粒徑的乖積開(kāi)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(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(duì)于頻率密度分布曲線是對(duì)稱性的分布:dd d50 dL對(duì)于頻率密度分布曲線非對(duì)稱性的分布:ddd50 dL第14頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四粒徑分布函數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布第17頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四粒徑分布函數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)數(shù)正態(tài)分布的頻率密度分布曲線第18頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第19頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四玻璃樣品的對(duì)數(shù)正態(tài)分布分布曲線第20頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四第24頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(rùn)濕性潤(rùn)濕性粉塵非潤(rùn)濕性粉塵影響粉塵潤(rùn)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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四第27頁(yè),共56頁(yè),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(guò)粉塵層的電壓,V;通過(guò)粉塵層的電流密度,A/cm2;粉塵層的厚度,cm。第28頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四第29頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(yè),共5

9、6頁(yè),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(dòng)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(gè)圓錐體,圓錐體母線與水平面的夾角?;瑒?dòng)角指自然堆放在光滑平板上的粉塵,隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí),粉塵開(kāi)始發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的平板傾斜角。 影響粉塵安息角和滑動(dòng)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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四第33頁(yè),共56頁(yè),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(kù)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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四第35頁(yè),共56頁(yè),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(shí)不易燃燒,但其懸浮物易爆炸。第二類:含灰分多,堆積時(shí)不可能燃燒,其懸浮物只有在高溫長(zhǎng)期作用下才會(huì)燃燒,但不會(huì)爆炸。 第36頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四1.3氣體中的顆粒動(dòng)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(dòng)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(dòng)速度、流體的種類、

11、性質(zhì)。第37頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四1.3氣體中的顆粒動(dòng)力學(xué)流體阻力大小的計(jì)算由實(shí)驗(yàn)確定的流體阻力系數(shù)(無(wú)因次);顆粒在運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)速度,m/s。第38頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四 時(shí),顆粒運(yùn)動(dòng)處于層流狀態(tài);CD與Rep近似呈直線關(guān)系:對(duì)于球形顆粒: 時(shí),顆粒運(yùn)動(dòng)處于湍流過(guò)渡區(qū);CD與Rep呈曲線關(guān)系:第40頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四 時(shí),顆粒運(yùn)動(dòng)

12、處于湍流狀態(tài);CD幾乎不隨Rep變化:對(duì)于球形顆粒:第41頁(yè),共56頁(yè),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(shí),顆粒開(kāi)始脫離與氣體分子接觸,顆粒運(yùn)動(dòng)發(fā)生所謂的“滑動(dòng)現(xiàn)象”。 對(duì)于“滑動(dòng)現(xiàn)象”的修正:引入坎寧漢修正系數(shù)C:第42頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四平均分子自由程的計(jì)算:氣體分子算術(shù)平均速度的計(jì)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(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四努森數(shù)的計(jì)算:對(duì)于常壓空氣,卡爾弗特(Calvr

13、et)方程:第44頁(yè),共56頁(yè),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(dòng)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(dòng)力學(xué)第45頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四當(dāng)顆粒的運(yùn)動(dòng)方向與外力方向一致時(shí),求解得:第46頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四t時(shí)間內(nèi)顆粒通過(guò)的距離:顆粒運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)終速度:第47頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四顆粒終端速度的簡(jiǎn)便算法引入K(無(wú)因次系數(shù))作為判定顆粒流動(dòng)區(qū)域的因子。斯托克斯區(qū):過(guò)渡區(qū):牛頓區(qū)(湍流區(qū)):第48頁(yè),共56頁(yè),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(lái)判定顆粒的運(yùn)動(dòng)區(qū)域?qū)τ谒雇锌怂箙^(qū):對(duì)于過(guò)渡區(qū):對(duì)于牛頓區(qū)(湍流區(qū)):第49頁(yè),共56頁(yè),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?jī)艋b置的漏風(fēng)率: 進(jìn)口氣體流量出口氣體流量第50頁(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(yè),共56頁(yè),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(guò)率 3、分級(jí)效率當(dāng)50%時(shí),與之相對(duì)應(yīng)的粒徑稱為除塵裝置的分割粒徑,用dc表示。第53頁(yè),共56頁(yè),2022年,5月20日,5點(diǎn)0分,星期四凈化效率4、分級(jí)效率與總除塵效率之間的關(guān)系由總效

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