課題內容:粉塵檢測教學目的：讓學生進一步了解粉塵檢測的基本知識

教學方法：演示法、講授法重點：粉塵的粒徑和濃度的檢測難點：粉塵的濃度檢測能力培養：培養學生對粉塵的濃度檢測。課堂類型：新授課教具：多媒體教學設備授課班級安管1203安管1204第10

次課授課時間3月19日星期三3月19日星期三授課地點明1-602明1-402粉塵顆粒檢測

由于粉塵粒徑范圍很寬，從百分之幾微米到數百微米，并且各種粉塵又各具有不同的物理、化學性質，致使粉塵粒徑的測試方法繁多。然而每種測試方法只能在一定條件、一定粒徑范圍內使用，還沒有一種通用方法。

第三節粉塵的顆粒檢測粉塵顆粒檢測

粉塵是一個群體，其粒徑的性質，表現為分布的統計特性。粉塵粒徑分布測定的手段是隨機取樣分級，即把塵樣按一定粒徑范圍劃分成若干區間計量，并不針對具體粉塵顆粒測定其直徑的大小。

粉塵顆粒檢測

測定粉塵粒徑分布采用的方法可分為如下幾類：

1計數法該方法是對具有代表性的塵樣逐一測定其粒徑。顯微鏡法和光散射法均屬于這類方法。計數法測量的分散度以各級粒子的數量百分數表示。

2計重法將粉塵按一定粒徑范圍分級，然后稱量各級的重量，求其粒徑分布。常用的計重法粉塵粒徑測定儀采用離心、沉降或沖擊原理將粉塵按粒徑分級，測量的分散度以各級粒子的重量百分數表示。

粉塵顆粒檢測

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

粉塵顆粒檢測顯微鏡法是測量粒徑的最基本方法，通過顯微鏡可以直接看到單個粒子的大小、形狀、顏色以及聚集、空洞等現象，并可測量很小的粒子，這些都是其他方法不能實現的。但用肉眼直接測量粒子大小和計數很疲勞，用射電視掃描顯微鏡代替人工操作。(1)目鏡測微尺及其校準測量粒徑常使用3種目鏡測微尺：直線測微尺、網格測微尺和花樣測微尺，如下圖所示。第二節作業場所空氣中粉塵檢測

1.顯微鏡法

粉塵顆粒檢測測微尺1－帶十字線的直線測微尺2－網格測微尺3－花樣測微尺粉塵顆粒檢測目鏡測微尺必須用物鏡測微尺校準，如下圖所示。物鏡測微尺全長1mm等分100分度的玻璃板或拋光金屬板。校準時，把物鏡測微尺放在載物臺上，將物鏡測微尺同目鏡測微尺的刻度相比較，求出在一定放大倍數下目鏡測微尺表示的真實尺寸x測微尺校準1－標準縮尺2－顯微刻度尺垂直投影法測量粒徑

粉塵顆粒檢測(2)粒徑表示方法

顯微鏡法測量的是粒子的表觀粒徑，即投影尺寸。對球形粒子可直接按長度計量，對于大多數形狀不規則粒子，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部分的直線長度。

粉塵顆粒檢測②定向徑，指塵粒的最大投影尺寸。它由測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。在實際測量時，多采用垂直投影法，即使所測粉塵粒子在視場內向一個方向移動，順序無選擇地逐個測量粒徑。

粉塵顆粒檢測利用粉塵大小粒子在氣體、液體介質中的慣性不同可以對其分級，這種分析方法稱為慣性分級法。采用慣性分級的儀器有：級聯沖擊器、巴克分級器和串連旋風分級器及空氣動力徑自動測定儀。2.慣性分級法

粉塵顆粒檢測級聯沖擊器工作原理圖

1－噴嘴2－沖擊板3－外殼4－濾網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(1)級聯沖擊器

級聯沖擊器結構簡單、緊湊，并可同時測定粉塵濃度和粒徑分布，因而得到廣泛應用。右圖是級聯沖擊器工作原理圖。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入下一級。若把幾個噴嘴依次串連，并逐漸減小噴嘴直徑、氣流速度將會逐漸升高，從氣流中分離出來的粉塵粒子也逐級減小。

粉塵顆粒檢測級聯沖擊器的慣性沖擊性能用慣性碰撞參數ψ或斯托克斯數Stk來表征。斯托克斯數的物理意義是：塵粒穿過靜止介質所通過的最大距離與特征長度的比值

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

巴克分級器利用慣性離心力使粉塵粒子分離而進行分級，圖為國產YFG型巴克分級器示意圖。該儀器由試料容器、旋轉圓盤和電動機等部分組成。用于測定的粉塵由帶振動器的加料漏斗1通過中央小孔2進入到旋盤上。電機帶動旋盤旋轉，在離心力作用下，粉塵經環縫落入分級室3。電動機帶動輻射葉片旋轉，使氣流從儀器下部環縫6吸入，經節流片8，整流器9，分級室3從上部邊緣排出。粉塵顆粒檢測分級室高度很小，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。當粉塵的離心力大于空氣阻力時，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圓盤5上。粉塵顆粒檢測巴克分級器1－加塵漏斗2－小孔3－分級室4－收塵室5－外旋轉圓盤6－環縫7－螺母8－節流片9－整流器10－風機葉片粉塵顆粒檢測環縫6的寬度由螺母7的位置決定。利用節流片8可調整螺母7的位置，從而調整進入儀器的空氣量。該儀器配有一套節流片，由大到小逐級更換節流片，進入的空氣量就由小到大逐級變化，從而逐級將粉塵吹出。工作開始時采用最大節流片，環縫6減至最小，進入儀器風量最小。經加塵漏斗將一定量粉塵全部加完后，將落于收塵室4中的粉塵仔細掃下稱量，并作為第二次測量的原始粉塵，更換節流片，重復上述步驟，直到分級完畢。粉塵顆粒檢測

(3)串聯旋風分級器

旋風除塵器是利用氣流旋轉運動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器串聯，由于每個旋風器有著互不相同的分割粒徑，這樣，就可以將粉塵分級。下圖為五級串聯旋風分級器。

五級串聯旋風分級器旋風器的捕塵效率與很多因素有關，其中主要取決于進入旋風器的氣流量及本身的主要尺寸。串聯旋風采樣適用的粉塵濃度范圍、流量范圍廣，耐高溫。缺點是劃分的級數較少，體積較大，需要大采樣口才能進行管內采樣。

粉塵顆粒檢測(4)液體介質沉降法

利用粒徑大小不同的粉塵在液體介質中沉降速度不同的原理，可以測量粉塵的粒徑分布。粉塵在液體介質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粉塵在液體中的沉降原理，可用不同方法進行粉塵粒徑分布測定。粉塵顆粒檢測①液體介質沉降法

塵粒在液體中的沉降情況，可用右圖說明。起始狀態下粉塵顆粒均勻分布于整個液體中如右圖（a）。t1秒后，直徑為d1的塵粒已全部降至h高度以下，懸浮液狀態由右圖（a）變為右圖（b）。同樣在t2、t3秒后，直徑為d2、d3的粒子全部降至h以下即達到狀態圖（c）、（d）。所需時間t1、t2和t3均可由下式計算出來。在t1時刻，h深處抽取一定量懸浮液，其內已無直徑大于d1的塵粒。若在h深處，起始時粉塵濃度為C0，t1時粉塵濃度為C1，則粉塵粒徑小于d1的篩下累計百分數D1D1=C1/C0粉塵顆粒檢測塵粒在液體中沉降情況粉塵顆粒檢測②沉降天平法

右圖為沉降天平原理圖。該儀器自動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是時間t的函數，它是兩部分質量之和。粉塵顆粒檢測沉降天平原理圖1－沉降筒2－沉降筒內壁3、4－短管5－天平盤6－金屬桿7－吊環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16－制動圓盤17－杠桿18－金屬桿19－記錄紙20－拉線粉塵濃度檢測

為了評價工作場所粉塵對工人健康的危害狀況、研究改善防塵技術措施、評價除塵器性能、檢驗排放粉塵濃度和排放量是否符合國家標準，以及保護機電設備、防止粉塵爆炸均需對粉塵濃度進行測定。粉塵濃度的測定包括作業場所粉塵濃度測定，作業者個人暴露濃度測定及通風管道（包括煙道）中粉塵濃度測定。

粉塵濃度檢測

在對作業場所濃度和作業者個人暴露濃度測定中，為了確切地了解粉塵濃度和塵肺病發病地關系，一些國家同時采用總粉塵濃度和呼吸性濃度以評價作業場所粉塵的危害狀況。我國也正在進行這方面的工作。當前國際上已有用呼吸性粉塵代替總粉塵的趨勢。粉塵濃度檢測

1.作業場所粉塵濃度檢測

作業場所粉塵濃度檢測是為了了解作業場所粉塵的平均濃度和不同位置的粉塵濃度。采樣點要考慮塵源的時間和空間擴散規律，根據工藝流程和操作方法確定采樣點，應能代表粉塵對人體健康的實際危害狀況。測定時通常采集呼吸帶水平的粉塵。

粉塵濃度檢測

(1)濾膜測塵

濾膜測塵是作業場所粉塵濃度測定的常用方法。由于這種方法操作簡單、精度高、費用低而得到廣泛使用。其測試系統如右圖所示。該系統由濾膜采樣頭、流量計和調節裝置抽氣泵等組成。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

濾膜測塵系統1－三腳支架2－濾膜采樣頭3－轉子流量計4－調節流量螺旋夾5－抽氣泵

粉塵濃度檢測

式中m1、m2―采樣前、后的濾膜質量，mg；t―采樣時間，min；qv―采樣流量，m3/min。濾膜測塵需進行現場采樣和濾膜稱重等步驟，不能立即獲得結果。近年來根據粉塵的某些特性研制了多種快速測塵儀。

粉塵濃度檢測

(2)β射線測塵儀

原理：當低能β射線（14C或147Pm等）穿過厚度為x的粉塵層時，射線的強度被減弱，并服從于指數衰減規律

I0

、I―射線穿過