1、第五章顆粒物燃物控制技術(shù)基礎(chǔ)為了深入理解各種除塵器的除塵機(jī)理和性能，正確設(shè)計(jì)、選擇和應(yīng)用各種除塵器，一定認(rèn)識(shí)粉塵的物理性質(zhì)和除塵器性能的表示方法及粉塵性質(zhì)和除塵器性能之間的關(guān)系。第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑散布一、顆粒的粒徑粉塵顆粒大小不一樣，其物理、化學(xué)特征不一樣，對(duì)人和環(huán)境的危害亦不一樣，并且對(duì)除塵裝置的性能影響很大，所以顆粒的大小是粉塵的基本特征之一。若顆粒是大小均勻的球體，則可用其直徑作為顆粒大小的代表性尺寸。但實(shí)質(zhì)上，不單顆粒的大小不一樣，并且形狀也各種各種。所以需要按必定的方法確立一個(gè)表示顆粒大小的代表性尺寸，作為顆粒的直徑，簡稱為粒徑。下邊介紹幾種常用的粒徑定義方法。1）用顯微鏡法觀察

2、顆粒時(shí)，采納以下幾種粒徑表示方法：定向直徑dF，也稱菲雷待(Feret)直徑；為各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長度，如圖51(a)所示。定向面積平分直徑dM，也稱馬丁(Martin)直徑，為各顆粒在投影圖上按同一方向?qū)㈩w粒投影面積二平分的線段長度，如圖51(b)所示。投影面積直徑dA，也稱黑烏德(Heywood)直徑，為與顆粒投影面積相等的圓的直徑，如圖5一l(c)所示。若顆粒投影面積為A，則dA(4A)1/2。依據(jù)黑烏德測定剖析表示，同一顆粒的dFdAdM。2）用篩分法測準(zhǔn)時(shí)可獲得篩分直徑，為顆粒能夠經(jīng)過的最小方孔的寬度。（3）用光散射法測準(zhǔn)時(shí)可獲得等體積直徑dV，為與顆粒體積相等的球

3、的直徑。若顆粒體積為V(6VV,則d)1/3。4）用沉降法測準(zhǔn)時(shí)，一殷采納以下兩種定義：斯托克斯(stokes)直徑dS，為在同一流體中與顆粒的密度同樣和沉降速度相等的球的直徑。空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑da，為在空氣中與顆粒的沉降速度相等的單位密度（3）的球的直徑。p=1g/cm斯托克斯直徑和空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種直徑，原由在于它們與顆粒在流體中的動(dòng)力學(xué)行為親密有關(guān)。綜上所述，粒徑的測定和定義方法可概括為兩類：一類是按顆粒的幾何性質(zhì)來直接測定和定義的，如顯微鏡法和篩分法；另一類則是依照顆粒的某種物理性質(zhì)間接測定和定義的。如斯托克斯直徑、等體積直徑等。粒徑的測定方法不一樣，其定義

4、方法也不一樣，獲得的粒徑數(shù)值常常差異很大，很難進(jìn)行比較，因此實(shí)質(zhì)中多是依據(jù)應(yīng)用目的來選擇粒徑的測定和定義方法。別的，粒徑的測定結(jié)果還與顆粒的形狀親密有關(guān)。往常用圓球度來表示顆粒形狀與球形顆粒不一致程度的胸懷。圓球度是與顆粒體積相等的圓球的表面積和顆粒表面積之比。以S表示，它的值老是小于1。（數(shù)值越接受1，表示越靠近球形）二、粒徑散布粒徑散布是指不一樣粒徑范圍內(nèi)的顆粒的個(gè)數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比率。也稱粉塵的以顆粒的個(gè)數(shù)表示所占的比率時(shí)，稱為個(gè)數(shù)散布；以顆粒的質(zhì)量表示所占比率時(shí)，稱為質(zhì)量散布。以顆粒的表面積表示所占比率時(shí)，稱為表面積散布。除塵技術(shù)中多采納粒徑的質(zhì)量散布。下邊以粒徑散布測定數(shù)據(jù)

5、的整理過程來說明粒徑散布的表示方法及相應(yīng)定義。1.個(gè)數(shù)散布分別度。個(gè)數(shù)頻次：第i粒徑間隔中的顆粒個(gè)數(shù)ni與顆粒總個(gè)數(shù)ni之比（或百分比），即：?ini.(51)ni（2）個(gè)數(shù)篩下積累頻次：為小于第i間隔上限粒徑的全部顆粒個(gè)數(shù)與顆粒總個(gè)數(shù)之經(jīng)（或百分比），即：iniFiN.(52)ni注：F=0.5時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑d50稱為個(gè)數(shù)中位粒徑（NMD）（3）個(gè)數(shù)頻次密度：指單位粒徑間隔時(shí)的個(gè)數(shù)頻次。?iPidpi注：個(gè)數(shù)頻次密度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑稱為個(gè)數(shù)眾徑（dd）2質(zhì)量散布假定全部顆粒擁有同樣的密度，顆粒的質(zhì)量與其粒徑的立方成正比。則顆粒以個(gè)數(shù)表示的粒徑散布，能夠變換為以顆粒的質(zhì)量表示的粒徑散布。mi

6、nid3pi.(56)質(zhì)量頻次：giNmi3nidpi質(zhì)量篩下積累頻次：小于第i間隔上限粒徑的全部顆粒發(fā)生的質(zhì)量頻次，即質(zhì)量篩下積累頻次：inid3piiGigiN.(57)nid3pidG質(zhì)量頻次密度：指單位粒徑間隔時(shí)的質(zhì)量頻次。qddp同理，質(zhì)量篩下積累頻次G=0.5時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑d50，稱為質(zhì)量中位粒徑（MMD）；質(zhì)量頻次密度最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑稱為質(zhì)量眾徑。為了更好地理解上述觀點(diǎn)，請(qǐng)看例題5-1。均勻粒徑為了更為簡潔地表示顆粒的某一物理特征和均勻尺寸的大小，常常需要求出顆粒群的均勻粒徑，下邊給出幾種常用的均勻粒徑表示方法：長度（算術(shù)）均勻粒徑gidLnidpifidpidpi2.(510)

7、nigidpi3gi?idpidpi2證明過程：gid3pi由式(5-6)可知，ginidpi3，所以：Nnid3piginidpi31nidpi；ginidpi31ni。dpi2Ndpi2Ndpi3Nnidpi3d3piNnidpi3nid3pinidpi3gidpi2nidpifidpi所以，ni。gidpi3表面積均勻粒徑2111ds(nidpi)2(fidpi2)2(gi/dpi)2.(511)nigi/dpi體積均勻粒徑31111nidpi)33(3)3.(512)dv(fidpi)3nigi/dpi體積表面積均勻粒徑nidpi3fidpi31.(513)dsvfidpi2gi/dp

8、inidpi2幾何均勻粒徑1用每一個(gè)粒子粒徑表示：dg(d1d2d3.)N.(514)1用粒徑間隔粒子均勻粒徑表示：dg(d1n1d2n2d3n3.)N.(514a)如按lndg表示幾何均勻粒徑：nilndpi(515)或許dgnilndpi).(515a)lndg.exp(NN注：對(duì)于頻次密度散布曲線對(duì)稱的散布，其眾徑dd、中位直徑d50、幾何均勻直徑dL相等；而對(duì)于非對(duì)稱性散布的，有ddd50dL。解說例題5-2。四、粒徑散布函數(shù)1、正態(tài)散布正態(tài)散布也稱高斯散布。頻次密度p或(q)函數(shù)為：p(dp)篩下積累頻次F（或G）：F(dp)標(biāo)準(zhǔn)差：1exp(dpdp)2.(516)2221dp(d

9、pdp)22exp22ddp.(517)0ni(dpdp)2118)N12.(5正態(tài)散布是最簡單的函數(shù)形式，它的個(gè)數(shù)頻次密度p散布曲線是對(duì)于算術(shù)均勻粒徑dL的對(duì)稱性鐘形曲線，因此有dL=d50=dd。它的F曲線在正態(tài)概率坐標(biāo)紙上是一條直線，其斜率取決于標(biāo)準(zhǔn)偏差值，其值能夠從F曲線查出并按下式計(jì)算：d84.1d50d50d15.91(d84.1d15.9).(519)22、對(duì)數(shù)正態(tài)散布假如以粒徑的對(duì)數(shù)lndp取代粒徑dp對(duì)頻次密度p（或q）作曲線，獲得一像正態(tài)散布同樣的對(duì)稱性鐘形曲線，則可以為該粉塵粒徑散布切合對(duì)數(shù)正態(tài)散布。下累率F（或G）表達(dá)式：F(dp)1lndplndp/dg2d(lndp

10、).(520)2lnexp()g2lng率密度函數(shù)：p(dp)dF(dp)1explndp/dg2.(521)ddp()2dplng2lngg幾何均勻粒徑。式中：dg幾何準(zhǔn)偏差，定：ni(lndpi/dg)21ln2.(522)gN1累率曲在數(shù)概率坐上向來，斜率取決于：ggd84.1d50(d84.1)1/2.(523)d50d15.9d15.9均勻粒徑的算關(guān)系：（MMD量中位粒徑、NMD個(gè)數(shù)中位粒徑、SMD面中位粒徑）lnMMD=lnNMD+3ln2g.(5-24)lnSMD=lnNMD+2ln2g.(5-25)可由g、MMD（或NMD）算出各種均勻粒徑。lndLlnNMD1ln2glnMM

11、D5ln2g22lndSlnNMDln2glnMMD2ln2glndVlnNMD3ln2glnMMD3ln2g22表面-體均勻粒徑：lndSVlnNMD5lnglnMMD1ln2g223、辛拉姆勒散布（自學(xué)）第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)本主要介粉的物理性，包含粉的密度、安眠角、滑角、比表面、含水率、濕性、荷性、性、黏附性、自燃性和爆炸性。一、粉的密度位體粉的量稱粉的密度，位kg/m3或g/cm3。依據(jù)粉定條件及用條件的不一樣，可分真密度和堆密度。真密度：不包含粉粒之和粒內(nèi)部的縫隙體，而是粉自己所占的真體，以此真體求得的密度，稱粉的真密度，以p表示。(2)堆密度：包含物體粒之和粒內(nèi)部的縫隙體和會(huì)求得的密

12、度稱堆密度，用b表示。若將粉體粒和內(nèi)部縫隙的體與堆粉的體之比稱縫隙率，用表示，縫隙率與bp和之的關(guān)系：.（5-37）（同學(xué)下推此公式）b=(1-)p二、粉的安眠角與滑角安眠角：粉塵從漏斗連續(xù)落到水平面上，自然聚積成一個(gè)圓錐體，圓錐體母線與水平面的夾角稱為粉塵的安眠角。也稱動(dòng)安眠角或聚積角。滑動(dòng)角：指自然堆放在圓滑平板上的粉塵，隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)，粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的平板傾斜角；也成靜安眠角。影響粉塵安眠角和滑動(dòng)角的要素主要有：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面圓滑程度及粉塵粘性等。對(duì)于一種粉塵，粒徑越小，安眠角越大；粉塵含水率增添，安眠角增大；表面越圓滑和越靠近球形的顆粒，安眠角越小。粉塵的

13、安眠角與滑動(dòng)角是評(píng)論粉塵流動(dòng)性的一個(gè)重要指標(biāo)。安眠角小的粉塵，其流動(dòng)性好；安眠角大的粉塵，其流動(dòng)性差。粉塵的安眠角與滑動(dòng)角是設(shè)計(jì)除塵器灰斗（或粉料倉）的錐角及除塵管路或輸灰管路傾斜角的主要依照。三、粉塵的比表面積粉狀物料的很多理化性質(zhì)，常常與其表面積大小有關(guān)，細(xì)顆粒常常表現(xiàn)出明顯的物理、化學(xué)活動(dòng)性。比表面積：單位體積(或質(zhì)量)粉塵所擁有的表面積。以粉塵自己體積(即凈體積)為基準(zhǔn)表示的比表面積SV，定義為：SvS6（cm2/cm3）538dsv式中：S粉塵的均勻表面積，cm2；dsv粉塵的表面積體積均勻粒徑，cm。V粉塵的均勻體積，cm3；以粉塵質(zhì)量為基準(zhǔn)表示的比表面積Sm，定義為：SmS6(c

14、m2/g).(539)pVpdsv式中:3。p粉塵真密度，g/cm以粉塵聚積體積為基準(zhǔn)表示的比表面積Sb，定義為：SbS(1)(1)Sv6(1)(cm2/cm3).(540)Vdsv注：聚積體積Vb=(1-)Vp，依照定義可獲得5-40式。四、粉塵的含水率粉塵中的水分包含附著在顆粒表面上的和包含在凹坑處與細(xì)孔中的自由水分，以及密切聯(lián)合在顆粒內(nèi)部的聯(lián)合水分。粉塵中的水分含量，用含水率w表示，指粉塵中所含水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量（包含干粉塵與水分）之比。粉塵含水率的大小，會(huì)影響到粉塵的其余物理性質(zhì)，如導(dǎo)電性、黏附性、流動(dòng)性等，全部這些在設(shè)計(jì)除塵裝置時(shí)都一定加以考慮。五、粉塵的濕潤性粉塵顆粒可否與液體相

15、互附著或附著難易程度的性質(zhì)稱為粉塵的濕潤性。當(dāng)塵粒與液體接觸時(shí)，接觸面能擴(kuò)大而相互附著，就是能濕潤；反之，接觸面趨于減小而不可以附著，則是不可以濕潤。一般依據(jù)粉塵能被液體潤濕的程度將粉塵大概分為兩類：簡單被水濕潤的親水性粉塵（濕潤性粉塵），難以被水濕潤的疏水性粉塵（非潤濕性粉塵）。粉塵的濕潤性用液體對(duì)試管中粉塵的濕潤速度來表征。往常取濕潤時(shí)間為20min，測出此時(shí)的濕潤高度L20（mm），于是濕潤速度為：v20L20(mm/min).(541)20粉塵的濕潤性與粉塵的性質(zhì)，如粒徑，生成條件、溫度、含水率、表面粗拙度、荷電性等有關(guān)，還與液體的表面張力、塵粒和液體間的粘附力及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。別

16、的，粉塵的濕潤性還隨壓力的增添而增添，隨溫度高升而減小，隨液體表面張力減小而加強(qiáng)。濕潤性是采納濕式除塵器的主要依照；各種濕式除塵裝置，主假如依賴粉塵與水的濕潤作用來捕集粉塵的。六、粉塵的荷電性及導(dǎo)電性粉塵的荷電性粉塵在其產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)過程中，因?yàn)橄嗷ヅ鲎病⒛Σ痢⒎派渚€照耀、電暈放電及接觸帶電體等原由，幾乎老是帶有必定量的電荷。粉塵荷電后將改變其某些物理性質(zhì)，如凝集性、附著性及在氣體中的穩(wěn)固性等。粉塵的荷電量隨溫度增高、表面積加大和含水率減小而增添，還與其化學(xué)構(gòu)成有關(guān)。粉塵的荷電在除塵中有重要作用，如電除塵器就是利用粉塵的荷電而除塵的，粉塵的導(dǎo)電性粉塵的導(dǎo)電性與金屬導(dǎo)線近似，用電阻率（比電阻）d表示

17、。d式中：V經(jīng)過粉塵層的電壓，V；V(cm).(542)JJ經(jīng)過粉塵層的電流密度，A/cm2；粉塵層的厚度，cm。粉塵的導(dǎo)電體制有兩種，取決于粉塵、氣體的溫度和構(gòu)成成分。在表面導(dǎo)電占優(yōu)勢的低溫范圍內(nèi)（100以下），粉塵電阻稱為表面電阻率，其值隨溫度高升而增大，隨含水率增大而減小；在體積導(dǎo)電占優(yōu)勢的高溫范圍（200以上）內(nèi)，粉塵比電阻稱為體積電阻率，其值隨溫度高升而減小；在兩種導(dǎo)電體制皆重要的中間溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻是表面比電阻和容積比電阻的合成。其值最高。見圖（5-11）P148七、粉塵的粘附性粉塵顆粒附著在固體表面上，或許顆粒相互相互附著的現(xiàn)象稱為粘附。后者也稱自粘。附著強(qiáng)度，即戰(zhàn)勝附著現(xiàn)

18、象所需要的力(垂直作用在粒粒重心上)稱為粘附力。粉塵的粘附是一種常有的實(shí)質(zhì)現(xiàn)象，既有其有益的一面，也有其有害的一面。顆粒之間的粘附力有三種：分子力、毛細(xì)力和靜電力。斷裂強(qiáng)度表征粉塵自黏性的基本指標(biāo)，在數(shù)值上等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積。依據(jù)斷裂強(qiáng)度的大小，將各種粉塵分為四類：不黏性、微黏性、中等黏性和強(qiáng)黏性。見表5-9。八、粉塵的自燃性和爆炸性粉塵的自燃性自燃指粉塵在常溫下寄存過程中自然發(fā)熱，此熱量經(jīng)長時(shí)間的積累，達(dá)到該粉塵的燃點(diǎn)而惹起的焚燒現(xiàn)象。粉塵自煙的原由在于自然發(fā)熱，并且產(chǎn)熱速率超出排熱速率，使物系熱量不停積累所致。惹起粉塵自燃發(fā)熱的原由有：氧化熱；分解熱；聚合熱；發(fā)酵熱。

19、粉塵的爆炸性這里所說的爆炸是指可燃物的強(qiáng)烈氧化作用，在瞬時(shí)產(chǎn)生大批的熱量和焚燒產(chǎn)物，在空間造成很高的溫度和壓力，故稱為化學(xué)爆炸。可燃物包含可燃粉塵、可燃?xì)怏w和蒸氣等。惹起可燃物爆炸一定具備的條件有兩個(gè)：一是由可燃物與空氣或氧構(gòu)成的可燃混淆物達(dá)到必定的濃度（上限和下限）；二是存在能量足夠的火源。可燃混淆物中可燃物的濃度，只有在必定范圍內(nèi)才能惹起爆炸。能夠惹起可燃混淆物爆炸的最低可燃物濃度，稱為爆炸濃度下限；最高可燃物濃度稱為爆炸濃度上限。在可燃物濃度低于爆炸濃度下限或高于爆炸濃度上限時(shí)，均無爆炸危險(xiǎn)。因?yàn)樯舷逎舛戎颠^大(如糖粉在空氣中的爆炸濃度上限為13.5kgm3)，在多半場合下都達(dá)不到，故實(shí)

20、質(zhì)意義不大。別的，有些粉塵與水接觸后會(huì)惹起自燃或爆炸，如鎂粉、碳化鈣粉等；有些粉塵相互接觸或混淆后也會(huì)惹起爆炸，磷、鋅粉與鎂粉等。第三節(jié)凈化妝置的性能評(píng)論凈化妝置性能的指標(biāo)，包含技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)雙方面。技術(shù)指標(biāo)主要有辦理氣體流量、凈化效率和壓力損失等；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有設(shè)施費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)和占地面積等。別的，還應(yīng)試慮裝置的安裝、操作、檢修的難易等要素。本節(jié)以凈化效率為主來介紹凈化妝置技術(shù)性能的表示方法。一、凈化妝置技術(shù)性能的表示方法1.辦理氣體流量辦理氣體流量是代表裝置辦理氣體能力大小的指標(biāo)，一般以體積流量表示。實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的凈化妝置，因?yàn)楸倔w漏氣等原由，常常裝置入口和出口的氣體流量不一樣，所以，用二者的

21、均勻值作為辦理氣體流量的代表：qV,N1(qv,1Nqv,2N)(m3N/s).(543)2式中：qv,1N裝置入口氣體流量，m3N/s；v,2N3N/s；q裝置出口氣體流量，m凈化妝置漏風(fēng)率可按下式表示：qv,1Nqv,2N100%.(544)qv,1N2凈化效率凈化效率是表示裝置凈化污染物成效的重要技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于除塵裝置稱為除塵效率，對(duì)于汲取裝置稱為汲取效率，對(duì)于吸附裝置則稱為吸附效率。3壓力損失壓力損失是代表裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，系指裝置的入口和出口氣流全壓之差。凈化妝置壓力損失的大小，不單取決于裝置的種類和構(gòu)造型式，還與辦理氣體流量大小有關(guān)。往常壓力損失與裝置入口氣流的動(dòng)壓成正比

22、，即：pv12(Pa).(545)2式中：凈化妝置的壓力損失系數(shù)；v1裝置入口氣流速率，m/s；氣體的密度，kg/m3。凈化妝置的壓力損失，實(shí)質(zhì)上是氣流經(jīng)過裝置時(shí)所耗費(fèi)的機(jī)械能，它與通風(fēng)所耗功率成正比，所以老是希望盡可能小些。二、凈化效率的表示方法1總效率總效率系指在向一時(shí)間內(nèi)凈化妝置去除的污染物數(shù)目與進(jìn)入裝置的污染物數(shù)目之比。如上圖所示，裝置入口的氣體流量為qV,1N(m3/s)、污染物流量為qm,1(g/s)、污染物濃度值1N(g/m3)；出口相應(yīng)量為qV,2N(m3/s)、qm,2(g/s)、2N(g/m3)；裝置捕集的污染物流量為qm,3(g/s)，則有：q=qm,2+qm,3m,1q

23、=1NqV,1N；q=2NqV,2Nm,1m,2qm,31qm,2.(546)總凈化效率可表示為：qm,1qm,1或許：12NqV,2N(547)1NqV,1N.若凈化妝置本體不漏氣，即qv,1N=qv,2N,則式（5-47）簡化為：12N(548).1N2經(jīng)過率當(dāng)凈化效率很高時(shí)，或?yàn)榱苏f明污染物的排放率，有睦也采納經(jīng)過率P來表示裝置性能：Pqm,22NqV,2N1.(549)qm,11NqV,1N3分級(jí)除塵效率除塵裝置的總效率的高低，常常與粉塵粒徑大小有很大關(guān)系。為了表示除塵效率與粉塵粒徑的關(guān)系，提出分級(jí)除塵效率的觀點(diǎn)。（形象地能夠理解粒徑越大，除塵效率越高）分級(jí)除塵效率系指除塵裝置對(duì)某一粒

24、徑dpi或粒徑間隔dp內(nèi)粉塵的除塵效率，簡稱分級(jí)效率。分級(jí)效率可以用表格、曲線圖或顯函數(shù)的形式表現(xiàn)。dpi代表某一粒徑或粒徑間隔。i=?(dpi)假定除塵器入口、出口和捕集的dpi顆粒質(zhì)量流量分別為qm,1i、qm,2i、qm,3i，則該除塵器對(duì)dpi顆粒的分級(jí)效率為：iqm,3i1qm,2i.(550)qm,1iqm,1i與分級(jí)效率相對(duì)應(yīng)，一個(gè)特別重要的值是i50，與此值相對(duì)應(yīng)的粒徑稱為除塵器的切割粒徑，一般用de表示。切割粒徑de在議論除塵器性能時(shí)常常用到。4分級(jí)效率與總除塵效率之間的關(guān)系（1）由總效率求分級(jí)效率：在除塵器實(shí)驗(yàn)中，能夠測出除塵器入口和出口的粉塵濃度1和，即可計(jì)算2出總除塵效

25、率，為了求出分級(jí)效率，還需同時(shí)測出除塵器入口、出口和捕集的粉塵的質(zhì)量頻次g1i、g2i、g3i中隨意兩組數(shù)據(jù)。依據(jù)前面質(zhì)量頻次定義式（56）和分級(jí)效率定義式（550）有：qm,1iqm,1g1i,qm,2iqm,2g2i,qm,3iqm,3g3iiqm,3g3ig3i.(551)qm,1g1ig1iqm,2g2i1Pg2i.(552)或許：i1qm,1g1ig1i或許：i.(553)Pg2i/g3i能夠講堂計(jì)算證明，也可提請(qǐng)同學(xué)們課后證明式5-53。由式（5-51）得g1ig3i，代入式（5-52），即可獲得式（553）。i（請(qǐng)同學(xué)們課后利用上邊三個(gè)分級(jí)除塵效率計(jì)算公式從頭計(jì)算表510中的數(shù)據(jù)

26、，看表格中數(shù)占有無錯(cuò)誤？）（2）由分級(jí)效率求總除塵效率由由分級(jí)效率計(jì)算公式（551）g=g，假如平等式兩頭各種粒徑間隔3ii1i乞降，因g3i1，有除效率算公式：iig1i.(554)i5多串運(yùn)轉(zhuǎn)的化效率在工程中，有需要把兩種或多種不一樣型式的除器串起來使用，形成兩或多除系。若多除器中每一的運(yùn)轉(zhuǎn)性能是獨(dú)立的，化第i粉的分通率分Pi1,Pi2,Pin，或分效率分i1i2ini粉的分通率：，此多除器化第PiT=Pi1Pi2Pin.（556）或分效率：iTiTi1i2in=1-P=1（1）（1）（1）.（557）若已知各除器的除效率，也可依照式（557）算出多除系的除效率：12n（11）（12）（1

27、n）.（558）T=11234第四節(jié)顆粒捕集理論基礎(chǔ)除程的機(jī)理就是，將含氣體引入擁有一種或幾種力作用的除器，使粒相其運(yùn)氣流生必定的位移，并從氣流中分別出來，最后沉降到捕集表面上。粒的粒徑大小和種不一樣，所受作使勁不一樣，粒的力學(xué)行也不一樣。粒捕集程所要考的作使勁有外力、流體阻力和粒的相互作使勁。外力一般包含重力、離心力、性力、靜力、磁力、力、泳力等；作用在運(yùn)粒上的流體阻力，全部捕集程來都是最基本的作使勁；粒的相互作使勁，在粒度不很高能夠忽視。下邊即流體阻力及在重力、離心力、靜力、力和性力等作用下粒的沉降律作一要介。一、流體阻力在不行的液體中，作定運(yùn)的粒必定遇到流體阻力的作用。流體阻力來自兩個(gè)方

28、面：因?yàn)榱碛斜囟ǖ男螤睿\(yùn)必排開其周的流體，致其前面的力后邊的大，生所的形狀阻力；二是因?yàn)榱Ｅc其周流體之存在摩擦，致了所的摩擦阻力。流體阻力大小受粒形狀、粒徑、表面特征、運(yùn)速度及流體的種和性；阻力的方向是和速度向量方向相反，其大小可按下式算：FD1CDAPu2（N）(5-59)2式中：CD阻力系數(shù)，量一；AP粒在其運(yùn)方向上的投影面，2APdp2/4；m，球形粒流體密度，kg/m3；u粒與流體之的相運(yùn)速度，m/s。阻力系數(shù)CD是粒雷數(shù)的函數(shù)，即CD=?（Rep）dpum，于球形粒即其直徑；流體的黏度，Pas。式中：Rep；dp粒的定性尺寸，上圖給出了CD隨Rep變化曲線，一般能夠分紅三個(gè)地區(qū)：

29、當(dāng)Rep1時(shí)，稱為層流區(qū)或斯托克斯區(qū)，顆粒運(yùn)動(dòng)處于層流狀態(tài)，CD與Rep近似呈直線關(guān)系：CD24.(560)Rep對(duì)于球形顆粒，將上式（此中APdp2/4，Repdpu）代入式（5-59）獲得：FD=3dpu(N).(561)此式即斯托克斯（Stokes）阻力定律。當(dāng)1Rep500時(shí)，稱為過渡區(qū)，顆粒運(yùn)動(dòng)漸漸過渡到湍流狀態(tài)，CD與Rep呈曲線關(guān)系，CD的計(jì)算式很多，如伯德公式：CD=18.5.(562)Rep0.6當(dāng)500Re2105時(shí)，稱為紊流區(qū)或牛頓區(qū)，顆粒運(yùn)動(dòng)處于湍流狀態(tài)，C幾乎不隨Re變化，C0.44,pDpD代入式（5-59）得流體阻力公式：FD1dp2u20.05522.(563)

30、0.444dpu2當(dāng)顆粒粒徑小到靠近氣體分子運(yùn)動(dòng)均勻自由程的微粒在氣體介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它與氣體分子碰撞將不會(huì)連續(xù)發(fā)生，有可能與氣體分子相對(duì)滑動(dòng)。在這類狀況下，微粒在運(yùn)動(dòng)中實(shí)質(zhì)遇到的阻力就比連續(xù)介質(zhì)考慮的阻力小。為此對(duì)上述液體阻力公式進(jìn)行修正，引入坎寧漢修正系數(shù)C，則流體阻力公式為：FD=3dpu(564)(N).C坎寧漢修正系數(shù)按下式計(jì)算：C1Kn1.2570.400exp(1.10).(565)Kn式中Kn克努森數(shù)，Kn=2/dp；dp顆粒粒徑，m；氣體分子均勻自由程：.(566)0.499v干空氣黏度，Pas；干空氣密度，kg/m3；v氣體分子算術(shù)均勻速度：v8RT.(567)M式中：R摩爾

31、氣體常數(shù)，R=8.314J/(molK)；T氣體溫度，K；氣體的摩爾質(zhì)量，kg/mol。坎寧漢修正系數(shù)C與氣體溫度、壓力和顆粒大小有關(guān)；溫度越高、壓力越低，粒徑越小，C值越大。作為大略預(yù)計(jì)，在293K和101325Pa下，C1+0.165/dp，此中dp采納m單位。對(duì)于大于1m的粒子，在常溫常壓下的空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)一般能夠忽視滑動(dòng)修正。對(duì)于顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)的阻力計(jì)算步驟：判斷顆粒雷諾數(shù)；判斷雷諾數(shù)處于哪個(gè)地區(qū)；選擇適合公式計(jì)算阻力系數(shù)；把阻力系數(shù)代入阻力方程計(jì)算阻力。（對(duì)于小顆粒需要做坎寧漢修正）。解說例題5-4。二、阻力致使的減速運(yùn)動(dòng)對(duì)于在靠近靜止的氣體中，以某一初速度u0運(yùn)動(dòng)的球形顆粒，除了氣

32、體阻力外再無其力作用時(shí)，顆粒不可以相對(duì)氣體作穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)，只好作非穩(wěn)態(tài)減速運(yùn)動(dòng)。依據(jù)牛頓第二定律：d3pduFDdp2u2(p)CD2.(568)6dt4即由阻力致使的減速度：du3CDu2.(569)dt4pdp2當(dāng)Rep不超出幾百時(shí)，假定阻力大小與減速度沒關(guān)其實(shí)不會(huì)產(chǎn)生明顯偏差，所以能夠忽視減速度對(duì)CD值的影響。當(dāng)只考慮層流地區(qū)顆粒的減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體阻力系數(shù)CD可用式（560）確立，方程（569）可化為：du18uu.(570)dtdp2pdp2p顆粒的弛豫時(shí)間。式中：時(shí)間，是表征顆粒-氣體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)基本特點(diǎn)參數(shù)，稱為18在時(shí)間t=0時(shí)運(yùn)動(dòng)速度為u0的顆粒，減速到u所需的時(shí)間t，由式（57

33、0）積分得：tlnu0(s).(571)ut由式（5-71）得在時(shí)間t時(shí)顆粒的速度為：uu0e.(572)由上式可知，弛豫時(shí)間的物理意義能夠以為是因?yàn)榱黧w阻力使顆粒的運(yùn)動(dòng)速度減小到它的初速度的1/e（約36.8%）時(shí)所需要的時(shí)間。對(duì)于顆粒由初速度u0減速到u所遷徙的距離x，利用式u=dx/dt，變化式（570），積分后得：x(u0u)u0(1et/).(573)對(duì)于處于滑流地區(qū)的顆粒，應(yīng)引入坎寧漢修正系數(shù)C，相應(yīng)的遷徙時(shí)間和遷徙距離為：tClnu0(s).(574)uxu0C(1et/C).(575)使顆粒由初速度u0達(dá)到靜止所需要的時(shí)間是無窮的，但顆粒在達(dá)到靜止前所遷徙的距離倒是有限的，這個(gè)

34、距離稱為停止距離：xsu0或xsu0C.(576)三、重力沉降在靜止液體中的單個(gè)球形顆粒，在重力作用下沉降時(shí)，所遇到的作使勁有重力FG、流體浮力B和流體阻力FFD，三力均衡（即勻速降落時(shí)）關(guān)系式為：FDFGdp3(p)g.(577)FB6層流區(qū)尾端沉降速度對(duì)于層流區(qū)的顆粒，代入阻力計(jì)算式（561），獲得顆粒的重力沉降尾端速度（勻速時(shí)的速度）：Fdp3(p)g3duusdp2(p)g(m/s).(578)D6ps18當(dāng)流體介質(zhì)是氣體時(shí)，p,可忽視浮力的影響，則沉降速度公式可簡化為：dp2pusgg(m/s).(579)18對(duì)于坎寧漢滑流地區(qū)的小顆粒，應(yīng)修正為：usdp2pgCgC(m/s).(5

35、80)18湍流過渡區(qū)尾端沉降速度將式（577）代入式（559）獲得重力作用下的尾端沉降速度：us4dp(p)g1/2(m/s).(581)3CD按上式計(jì)算us，一定確立CD值。對(duì)于湍流過渡區(qū)，將式（562）代入（581）得：0.153d1p.14(p)0.714g0.714(m/s).(582)us0.4280.286紊流區(qū)（牛頓區(qū)）尾端沉降速度CD=0.44，代入式（581）得：us1.74dp(p)g1/2(m/s).(583)斯托克斯直徑ds和空氣動(dòng)力學(xué)直徑da計(jì)算方法：依據(jù)斯托克斯沉降速度公式（580），能夠獲得斯托克斯直徑：ds2pds18us.(584)usgC18pgC空氣動(dòng)力學(xué)

36、當(dāng)量直徑（依據(jù)P128頁定義得）：da18us.(585)1000gCa空氣力學(xué)當(dāng)量直徑與斯托克斯直徑的關(guān)系：pC1/2dads(Ca).(586)式中：p采納位g/cm3；Ca與空氣力學(xué)當(dāng)量直徑da相的坎寧修正系數(shù)。解例5-5。四、離心沉降跟著氣流一同旋的球形粒，所受離必力可用牛定律確立：Fcdp3put2(N).(587)6R式中：R旋氣流流的半徑，m；uR氣流的切向速度，m/s。t在離心力的作用下，粒將生離心的徑向運(yùn)（垂直于切向）。若粒運(yùn)于斯托克斯區(qū)，粒所受向心力的徑向流體阻力可用式（561）確立。當(dāng)粒所受離心力和向心阻力達(dá)到均衡，粒便達(dá)到了一個(gè)離心沉降的尾端速度uc：FD=3dpu(N

37、).(561)代入3ut2Fc6dppR(N).(587)得：ucdp2pu2ac.(588)18?t(N)R式中：acut2，離心加快度。若粒于滑流區(qū)，得以坎寧修正系數(shù)。R五、靜沉降在中，如忽視重力和性力等的作用，粒所受作使勁主假如靜力（即力）隨和流阻力。靜力：FE=qE(N).(589)式中：q粒的荷，C；E粒所地點(diǎn)的度，V/m。于斯托克斯地區(qū)的粒，粒所受氣流阻力按式（便達(dá)到一個(gè)靜沉降的尾端速度，上稱粒的561）確立，當(dāng)靜力隨和流阻力達(dá)到均衡，粒速度，用表示：qE(m/s).(590)3dp同，于滑流區(qū)的粒，乘以坎寧修正系數(shù)C。六、性沉降顆粒靠近靶運(yùn)動(dòng)時(shí)的狀況：從圖中能夠看出，顆粒3依慣性與捕集體直接相撞