防尘防毒技术：第二章  与防尘技术关系密切的粉尘特性

　　在进行除尘设计时，首先要对粉尘的性质有比较充分的了解，以便确定卫生要求和辨别回收价值，采取相应的经济有效的除尘措施。

第一节  粉尘的粒径与分散度

　　粉尘的颗粒大小不同，不但对人体和环境的危害不同，而且对粉尘的吸捕方法以及除尘器的除尘机理和性能都有很大影响，所以粒径是粉尘的最基本特性之一。

　　粉尘的粒径对球形尘粒来说，是指它的直径。实际的尘粒大多是不规则的，一般也用“粒径”来衡量其大小，必须用颗粒标定的几何长度及其他物理性能如在液态或气态介质中的沉降速度，对光的吸收或散射等间接测量的方法去确定粉尘的粒径。采用何种形式表示粉尘粒径，取决于测定的目的和粉尘所处的工况状态。同一粉尘按不同定义所得的粒径，不但数值不同，应用场合也不一样。在选取粒径测定方法时，除需考虑方法本身的精度、操作难易及费用等因素外，还应特别注意测定的目的和应用场合。不同的粒径测定方法，得出不同概念的粒径。在给出或应用粒径分析结果时，还必须说明或了解所用的测定方法。

　　一、常用的粉尘粒径表示方法

　　(一)单颗粒粒径的表示方法

　　1．投影径

　　用显微镜法直接观察时测得的粒径，有定向径、投影面积径及定向等面积径之分，如图2—1所示。

图2—1  尘粒的投影粒径

　　2．筛分径

　　用筛分法直接测定时测得的粒径为筛分粒径，即尘粒能够通过的筛孔的宽度。为粒径测定方法中最简单的一种。

　　3．几何当量径

　　与粉尘的某一几何量(如面积、体积等)相同时的球形粒子的直径。有等投影面积径、等体积径、体面积径、周长径等。

　　(1)等投影面积径dA  与粉尘的投影面积相同的某一圆面积的直径。

　　　　　　　　(2—1)

式中  Ap——尘粒的投影面积。

　　(2)等体积径dV  与粉尘体积相同的某一圆球体直径。

　　　　　　　　(2—2)

  式中  Vp——尘粒的体积。

　　(3)等表面积径dS  与尘粒的外表面积相同的某一圆球的直径。

　　　　　　　　　　　　　　(2—3)

式中  S——粉尘的外表面积。

　　(4)体面积径dSV  粉尘的外表面积与体积之比相同的圆球的直径。

　　　　　　　　　　　　　(2—4)

　　(5)周长径dL  粉尘投影面上的周长与圆的周长相同的圆直径。

　　4．物理当量径

　　与粉尘的某一物理量相同时的球形粒子的直径，如阻力径、自由沉降径、空气动力径、斯托克斯径等。

　　(1)阻力径dd  指在相同黏性的气体中，速度相同时，粉尘所受到的阻力与圆球所受到的阻力相同时的圆球直径。

　　(2)自由沉降径ds  在特定气体中，重力影响下的密度相同的尘粒因自由沉降所达到的末速度与圆球所达到的末速度相同时的球体直径。

　　(3)空气动力径da  指在静止空气中粉尘颗粒的沉降速度与密度为1g／cm3的圆球的沉降速度相同时的圆球直径。单位用微米(气)，记为μm(A)。

　　(4)斯托克斯径dst  在层流区内(粉尘粒子的雷诺数Re≤0．2时)的空气动力径即为斯托克斯径。其定义式为

　　　　　　(2—5)

式中  μ——流体动力黏度，Pa·s；

——尘粒的密度，kg／m3；

u——沉降速度，m／s；

g——重力加速度，m／s2；

——流体密度，kg／m3。

　　(二)颗粒群代表粒径的表示方法

　　通风除尘中研究的粉尘，无论是悬浮状的还是堆积状的，大多是由粒径大小不一的粉尘颗粒所组成的颗粒群体。对于粉尘颗粒群只能用代表粒径的方法来表示。这样的代表粒径有：中位径、平均径等。

　　1．平均径

　　平均粒径系指代表由各种不同大小的尘粒组成的颗粒群粒径的平均值。由于应用目的和“平均”的方法不同，其平均粒径也有不同的定义。常用的定义方法有下列几种。

　　(1)算术平均粒径  指各尘粒直径的总和除以尘粒总数。

　　　　　　　　　　　　(2—6)

  式中  di——第i种粉尘的粒径；

　　　　ni——粒径为di的粉尘的颗粒数；

　　　　N——粉尘的颗粒总数。

　　(2)几何平均径  指N个粉尘粒径的连乘积之N次方根。设粒径为d1、d2、…、dN的粉尘的颗粒数分别为n1、n2、…、nN，则其一般计算公式为

　　　　　　　(2—7)

　　2．中位径

　　在通风除尘技术中，中位径具有重要意义。中位径指质量中位径和计数中位径。

　　质量中位径dm50指的是将粉尘分为质量相同的两部分的界限直径。也就是说，大于该直径d m50的所有粉尘的质量与小于该直径d m50的所有粉尘的质量相等。若中位径系将所有粉尘分为个数相等的两部分，则此中位径称为计数中位径dn50。直径大于d n50的粉尘颗粒数与直径小于d n50的粉尘颗粒数目相等。

　　二、粉尘的分散度

　　粉尘的粒径分布，也称粒径的频率分布叫做分散度。分散度可用分组(按粉尘粒径大小分组)的质量分数或个数分数来表示。前者称为质量分布，后者称为粒数分布或计数分布。因质量分布更能反映不同粒径对人体和除尘器性能的影响，所以在防尘技术中多采用质量分布。

　　粉尘的分散度高，即表示小粒径粉尘占的比例大，反之则小。分散度的高低，与尘源情况和附近气流的流动情况有关。

　　粉尘的分散度不同，对人体的危害以及除尘机理和所采取的除尘方式也不同，因此掌握粉尘的分散度是评价粉尘危害程度、评价除尘器性能和选择除尘器的基本条件