安全檢測(cè)第十節(jié)課

課題內(nèi)容:粉塵檢測(cè)教學(xué)目的：讓學(xué)生進(jìn)一步了解粉塵檢測(cè)的基本知識(shí)

教學(xué)方法：演示法、講授法重點(diǎn)：粉塵的粒徑和濃度的檢測(cè)難點(diǎn)：粉塵的濃度檢測(cè)能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)粉塵的濃度檢測(cè)。課堂類型：新授課教具：多媒體教學(xué)設(shè)備授課班級(jí)安管1203安管1204第10

次課授課時(shí)間3月19日星期三3月19日星期三授課地點(diǎn)明1-602明1-402粉塵顆粒檢測(cè)

由于粉塵粒徑范圍很寬，從百分之幾微米到數(shù)百微米，并且各種粉塵又各具有不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，致使粉塵粒徑的測(cè)試方法繁多。然而每種測(cè)試方法只能在一定條件、一定粒徑范圍內(nèi)使用，還沒有一種通用方法。

第三節(jié)粉塵的顆粒檢測(cè)粉塵顆粒檢測(cè)

粉塵是一個(gè)群體，其粒徑的性質(zhì)，表現(xiàn)為分布的統(tǒng)計(jì)特性。粉塵粒徑分布測(cè)定的手段是隨機(jī)取樣分級(jí)，即把塵樣按一定粒徑范圍劃分成若干區(qū)間計(jì)量，并不針對(duì)具體粉塵顆粒測(cè)定其直徑的大小。

粉塵顆粒檢測(cè)

測(cè)定粉塵粒徑分布采用的方法可分為如下幾類：

1計(jì)數(shù)法該方法是對(duì)具有代表性的塵樣逐一測(cè)定其粒徑。顯微鏡法和光散射法均屬于這類方法。計(jì)數(shù)法測(cè)量的分散度以各級(jí)粒子的數(shù)量百分?jǐn)?shù)表示。

2計(jì)重法將粉塵按一定粒徑范圍分級(jí)，然后稱量各級(jí)的重量，求其粒徑分布。常用的計(jì)重法粉塵粒徑測(cè)定儀采用離心、沉降或沖擊原理將粉塵按粒徑分級(jí)，測(cè)量的分散度以各級(jí)粒子的重量百分?jǐn)?shù)表示。

粉塵顆粒檢測(cè)

3其他方法有面積法、體積法等。各種粉塵粒徑分布測(cè)定儀器都是基于粉塵的某種特性設(shè)計(jì)的，如光學(xué)特性、慣性、電性等等。由于設(shè)計(jì)原理不同，測(cè)得的粒徑含義各不相同。用顯微鏡測(cè)得的是投影徑，電導(dǎo)法測(cè)得的是等體積徑，沉降法測(cè)得的是斯托克斯徑等。

粉塵顆粒檢測(cè)顯微鏡法是測(cè)量粒徑的最基本方法，通過顯微鏡可以直接看到單個(gè)粒子的大小、形狀、顏色以及聚集、空洞等現(xiàn)象，并可測(cè)量很小的粒子，這些都是其他方法不能實(shí)現(xiàn)的。但用肉眼直接測(cè)量粒子大小和計(jì)數(shù)很疲勞，用射電視掃描顯微鏡代替人工操作。(1)目鏡測(cè)微尺及其校準(zhǔn)測(cè)量粒徑常使用3種目鏡測(cè)微尺：直線測(cè)微尺、網(wǎng)格測(cè)微尺和花樣測(cè)微尺，如下圖所示。第二節(jié)作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵檢測(cè)

1.顯微鏡法

粉塵顆粒檢測(cè)測(cè)微尺1－帶十字線的直線測(cè)微尺2－網(wǎng)格測(cè)微尺3－花樣測(cè)微尺粉塵顆粒檢測(cè)目鏡測(cè)微尺必須用物鏡測(cè)微尺校準(zhǔn)，如下圖所示。物鏡測(cè)微尺全長(zhǎng)1mm等分100分度的玻璃板或拋光金屬板。校準(zhǔn)時(shí)，把物鏡測(cè)微尺放在載物臺(tái)上，將物鏡測(cè)微尺同目鏡測(cè)微尺的刻度相比較，求出在一定放大倍數(shù)下目鏡測(cè)微尺表示的真實(shí)尺寸x測(cè)微尺校準(zhǔn)1－標(biāo)準(zhǔn)縮尺2－顯微刻度尺垂直投影法測(cè)量粒徑

粉塵顆粒檢測(cè)(2)粒徑表示方法

顯微鏡法測(cè)量的是粒子的表觀粒徑，即投影尺寸。對(duì)球形粒子可直接按長(zhǎng)度計(jì)量，對(duì)于大多數(shù)形狀不規(guī)則粒子，常采用如下幾種表示粒徑：①面積等分徑，指將粉塵的投影面積分為大致相等兩個(gè)部分的直線長(zhǎng)度。

粉塵顆粒檢測(cè)②定向徑，指塵粒的最大投影尺寸。它由測(cè)微尺的垂直線與塵粒投影輪廓線相切的兩條平行線間的距離來表示。③投影面積徑，指與粉塵的投影面積相同的同一圓面積的直徑。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，多采用垂直投影法，即使所測(cè)粉塵粒子在視場(chǎng)內(nèi)向一個(gè)方向移動(dòng)，順序無選擇地逐個(gè)測(cè)量粒徑。

粉塵顆粒檢測(cè)利用粉塵大小粒子在氣體、液體介質(zhì)中的慣性不同可以對(duì)其分級(jí)，這種分析方法稱為慣性分級(jí)法。采用慣性分級(jí)的儀器有：級(jí)聯(lián)沖擊器、巴克分級(jí)器和串連旋風(fēng)分級(jí)器及空氣動(dòng)力徑自動(dòng)測(cè)定儀。2.慣性分級(jí)法

粉塵顆粒檢測(cè)級(jí)聯(lián)沖擊器工作原理圖

1－噴嘴2－沖擊板3－外殼4－濾網(wǎng)5－粒子6－第一段7－第二段8－第n段9－終過濾段

粉塵顆粒檢測(cè)(1)級(jí)聯(lián)沖擊器

級(jí)聯(lián)沖擊器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，并可同時(shí)測(cè)定粉塵濃度和粒徑分布，因而得到廣泛應(yīng)用。右圖是級(jí)聯(lián)沖擊器工作原理圖。含塵氣流從圓形或條縫形噴嘴高速噴出，形成射流，直接沖向設(shè)于前方的沖擊板上。由于粘性力、靜電力和范德瓦爾力的作用而粘附、沉積于沖擊板上；而沖量較小的粉塵則隨氣流進(jìn)入下一級(jí)。若把幾個(gè)噴嘴依次串連，并逐漸減小噴嘴直徑、氣流速度將會(huì)逐漸升高，從氣流中分離出來的粉塵粒子也逐級(jí)減小。

粉塵顆粒檢測(cè)級(jí)聯(lián)沖擊器的慣性沖擊性能用慣性碰撞參數(shù)ψ或斯托克斯數(shù)Stk來表征。斯托克斯數(shù)的物理意義是：塵粒穿過靜止介質(zhì)所通過的最大距離與特征長(zhǎng)度的比值

式中p―粒子密度，kg/m3；v―氣流噴出噴嘴流速，m/s；c―滑動(dòng)修正系數(shù)；dp―粒子粒徑，m；μ―氣體的粘滯系數(shù)，Pas;D―噴嘴直徑或?qū)挾龋琺。粉塵顆粒檢測(cè)(2)巴克分級(jí)器

巴克分級(jí)器利用慣性離心力使粉塵粒子分離而進(jìn)行分級(jí)，圖為國(guó)產(chǎn)YFG型巴克分級(jí)器示意圖。該儀器由試料容器、旋轉(zhuǎn)圓盤和電動(dòng)機(jī)等部分組成。用于測(cè)定的粉塵由帶振動(dòng)器的加料漏斗1通過中央小孔2進(jìn)入到旋盤上。電機(jī)帶動(dòng)旋盤旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，粉塵經(jīng)環(huán)縫落入分級(jí)室3。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輻射葉片旋轉(zhuǎn)，使氣流從儀器下部環(huán)縫6吸入，經(jīng)節(jié)流片8，整流器9，分級(jí)室3從上部邊緣排出。粉塵顆粒檢測(cè)分級(jí)室高度很小，粉塵在此處受到中心向周圍的慣性離心力，同時(shí)又受到由周圍向中心的氣流阻力。因粉塵的大小、形狀及密度不同，粉塵所受的作用力大小方向也不同。當(dāng)粉塵的離心力大于空氣阻力時(shí)，粉塵落到收塵室4中成為篩上物，而離心力小于空氣阻力的塵粒則被吹出成為篩下物，其中部分粉塵沉降到外圈的旋轉(zhuǎn)圓盤5上。粉塵顆粒檢測(cè)巴克分級(jí)器1－加塵漏斗2－小孔3－分級(jí)室4－收塵室5－外旋轉(zhuǎn)圓盤6－環(huán)縫7－螺母8－節(jié)流片9－整流器10－風(fēng)機(jī)葉片粉塵顆粒檢測(cè)環(huán)縫6的寬度由螺母7的位置決定。利用節(jié)流片8可調(diào)整螺母7的位置，從而調(diào)整進(jìn)入儀器的空氣量。該儀器配有一套節(jié)流片，由大到小逐級(jí)更換節(jié)流片，進(jìn)入的空氣量就由小到大逐級(jí)變化，從而逐級(jí)將粉塵吹出。工作開始時(shí)采用最大節(jié)流片，環(huán)縫6減至最小，進(jìn)入儀器風(fēng)量最小。經(jīng)加塵漏斗將一定量粉塵全部加完后，將落于收塵室4中的粉塵仔細(xì)掃下稱量，并作為第二次測(cè)量的原始粉塵，更換節(jié)流片，重復(fù)上述步驟，直到分級(jí)完畢。粉塵顆粒檢測(cè)

(3)串聯(lián)旋風(fēng)分級(jí)器

旋風(fēng)除塵器是利用氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用在粉塵粒子上的慣性離心力將粉塵叢氣流中捕集下來的?？s小旋風(fēng)器尺寸可以明顯提高除塵效率、減小除塵器的分割粒徑。采用不同大小的旋風(fēng)器串聯(lián)，由于每個(gè)旋風(fēng)器有著互不相同的分割粒徑，這樣，就可以將粉塵分級(jí)。下圖為五級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分級(jí)器。

五級(jí)串聯(lián)旋風(fēng)分級(jí)器旋風(fēng)器的捕塵效率與很多因素有關(guān)，其中主要取決于進(jìn)入旋風(fēng)器的氣流量及本身的主要尺寸。串聯(lián)旋風(fēng)采樣適用的粉塵濃度范圍、流量范圍廣，耐高溫。缺點(diǎn)是劃分的級(jí)數(shù)較少，體積較大，需要大采樣口才能進(jìn)行管內(nèi)采樣。

粉塵顆粒檢測(cè)(4)液體介質(zhì)沉降法

利用粒徑大小不同的粉塵在液體介質(zhì)中沉降速度不同的原理，可以測(cè)量粉塵的粒徑分布。粉塵在液體介質(zhì)中受重力作用而沉降，若忽略粉塵下降的加速過程，則其沉降速度v

塵粒在液體中沉降情況根據(jù)粉塵在液體中的沉降原理，可用不同方法進(jìn)行粉塵粒徑分布測(cè)定。粉塵顆粒檢測(cè)①液體介質(zhì)沉降法

塵粒在液體中的沉降情況，可用右圖說明。起始狀態(tài)下粉塵顆粒均勻分布于整個(gè)液體中如右圖（a）。t1秒后，直徑為d1的塵粒已全部降至h高度以下，懸浮液狀態(tài)由右圖（a）變?yōu)橛覉D（b）。同樣在t2、t3秒后，直徑為d2、d3的粒子全部降至h以下即達(dá)到狀態(tài)圖（c）、（d）。所需時(shí)間t1、t2和t3均可由下式計(jì)算出來。在t1時(shí)刻，h深處抽取一定量懸浮液，其內(nèi)已無直徑大于d1的塵粒。若在h深處，起始時(shí)粉塵濃度為C0，t1時(shí)粉塵濃度為C1，則粉塵粒徑小于d1的篩下累計(jì)百分?jǐn)?shù)D1D1=C1/C0粉塵顆粒檢測(cè)塵粒在液體中沉降情況粉塵顆粒檢測(cè)②沉降天平法

右圖為沉降天平原理圖。該儀器自動(dòng)記錄稱量沉降的粒子量，并繪出曲線。不同粒徑的粉塵在均勻分布的懸濁液中，以本身的沉降速度沉降在天平盤上，天平連續(xù)累積稱出由一定高度的懸濁液中沉降到天平盤上的粉塵量。沉降到天平盤上的粉塵量mt是時(shí)間t的函數(shù)，它是兩部分質(zhì)量之和。粉塵顆粒檢測(cè)沉降天平原理圖1－沉降筒2－沉降筒內(nèi)壁3、4－短管5－天平盤6－金屬桿7－吊環(huán)8－天平架9－鏡面10－聚光器11－光源12－光柵13－光電管14－電流放大器15－步行電機(jī)16－制動(dòng)圓盤17－杠桿18－金屬桿19－記錄紙20－拉線粉塵濃度檢測(cè)

為了評(píng)價(jià)工作場(chǎng)所粉塵對(duì)工人健康的危害狀況、研究改善防塵技術(shù)措施、評(píng)價(jià)除塵器性能、檢驗(yàn)排放粉塵濃度和排放量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以及保護(hù)機(jī)電設(shè)備、防止粉塵爆炸均需對(duì)粉塵濃度進(jìn)行測(cè)定。粉塵濃度的測(cè)定包括作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度測(cè)定，作業(yè)者個(gè)人暴露濃度測(cè)定及通風(fēng)管道（包括煙道）中粉塵濃度測(cè)定。

粉塵濃度檢測(cè)

在對(duì)作業(yè)場(chǎng)所濃度和作業(yè)者個(gè)人暴露濃度測(cè)定中，為了確切地了解粉塵濃度和塵肺病發(fā)病地關(guān)系，一些國(guó)家同時(shí)采用總粉塵濃度和呼吸性濃度以評(píng)價(jià)作業(yè)場(chǎng)所粉塵的危害狀況。我國(guó)也正在進(jìn)行這方面的工作。當(dāng)前國(guó)際上已有用呼吸性粉塵代替總粉塵的趨勢(shì)。粉塵濃度檢測(cè)

1.作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度檢測(cè)

作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度檢測(cè)是為了了解作業(yè)場(chǎng)所粉塵的平均濃度和不同位置的粉塵濃度。采樣點(diǎn)要考慮塵源的時(shí)間和空間擴(kuò)散規(guī)律，根據(jù)工藝流程和操作方法確定采樣點(diǎn)，應(yīng)能代表粉塵對(duì)人體健康的實(shí)際危害狀況。測(cè)定時(shí)通常采集呼吸帶水平的粉塵。

粉塵濃度檢測(cè)

(1)濾膜測(cè)塵

濾膜測(cè)塵是作業(yè)場(chǎng)所粉塵濃度測(cè)定的常用方法。由于這種方法操作簡(jiǎn)單、精度高、費(fèi)用低而得到廣泛使用。其測(cè)試系統(tǒng)如右圖所示。該系統(tǒng)由濾膜采樣頭、流量計(jì)和調(diào)節(jié)裝置抽氣泵等組成。抽取一定體積的含塵空氣，其中粉塵被阻留在已知質(zhì)量的濾膜上。由取樣后濾膜的增量，求出空氣中粉塵濃度C

粉塵濃度檢測(cè)

濾膜測(cè)塵系統(tǒng)1－三腳支架2－濾膜采樣頭3－轉(zhuǎn)子流量計(jì)4－調(diào)節(jié)流量螺旋夾5－抽氣泵

粉塵濃度檢測(cè)

式中m1、m2―采樣前、后的濾膜質(zhì)量，mg；t―采樣時(shí)間，min；qv―采樣流量，m3/min。濾膜測(cè)塵需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣和濾膜稱重等步驟，不能立即獲得結(jié)果。近年來根據(jù)粉塵的某些特性研制了多種快速測(cè)塵儀。

粉塵濃度檢測(cè)

(2)β射線測(cè)塵儀

原理：當(dāng)?shù)湍堞律渚€（14C或147Pm等）穿過厚度為x的粉塵層時(shí)，射線的強(qiáng)度被減弱，并服從于指數(shù)衰減規(guī)律

I0

、I―射線穿過