气溶胶动力学基础参考资料 .doc

?????气溶胶力学基础 将颗粒污染物从气体中分离出来的基本理论是气溶胶力学。所谓气溶胶是指气体介质中加入固态或液态粒子而形成的分散体系。以分散相处于悬浮状态的粒子。 气溶胶粒子的基本性质 2.1.1 粒状污染物的来源 空气污染包括两方面：室外大气污染和室内污染。空气污染物的来源如图2.1所示。 图 2.1 空气污染源 粒状污染物的分类 粒状污染物的分类方法有多种，在大气污染方面常用德林卡和哈奇德的分类方法［5］，见表2.1。 表2.1 德林卡和哈奇德粒状污染物分类方法 分类 名称 粒径 生成方式 固体粒子 粉尘 1～100 破碎、筛分、运输、机械加工、扬尘 凝结固体烟雾 0.1～1 燃烧焊接、金属冶炼、熔解、蒸发、升华、凝聚 烟 0.001～0.3 木材、纸、布、油、煤、香烟等燃烧而形成 液体粒子 霭 1～100 蒸汽的凝结、化学反应、液体喷雾等 雾 5～50 水蒸气的凝结 不同粒径的粒子所服从德空气动力学规律是不同的，为了讨论在不同粒径范围内气溶胶粒子的空气动力学性能，在气溶胶力学研究方面，根据粒子的大小分4个区。其分类见表2.2［6］。还可以用克努森数Kn作为分类依据 （2.1） 式中 ——气体分子平均自由程，m； ——粒径，m。 按的分类方法见表2.2。 由分子动力理论，气体分子平均自由程为 （2.2） 式中 ——气体分子的摩尔质量，kg； ——气体常数，； ——绝对温度，K； ——动力黏度，； ——气体密度，kg/m3。 表2.2 根据不同粒径范围定义的气溶胶力学分类方法 名称 粒径范围 自由分子区 过渡区 滑动区 连续区 10 10～0.3 0.3 0.1 / 0.01 0.01～0.4 0.4 1.3 2.1.3 气溶胶粒子的基本性质 2.1.3.1 粒子的密度 由于颗粒表面不光滑和内部有空隙，所以颗粒表面和内部吸附着一定的空气。设法将吸附在粒子表面内部的空气排出后测得的粒子自身的密度称为颗粒的真密度。呈堆积状态存在的粒子，将包括颗粒之间气体空间在内的粉体密度称为堆积密度，若空隙率为，则真密度和堆积密度存在如下关系 （2.3） 式中 ——粒子真密度，kg／m3； ——粒子堆积密度，kg／m3。 颗粒的真密度用于研究粒子的运动行为等方面，堆积密度用于存仓或灰斗的容积确定等方面。某些颗粒物的真密度和堆积密度列于表2.3中[7]。 表2 .3常见工业颗粒物的真密度和堆积密度(kg／m3) 名称 真密度 堆积密度 名称 真密度 堆积密度 滑石粉 烟尘 炭黑 硅沙粉（0.5～72μm） 烟灰（0.7～56μm） 水泥（0.7～91μm） 氧化铜（0.9～42μm） 水泥干燥窑 白云石粉尘 造型用黏土 烧结矿粉 锅炉炭末 2750 2150 1850 2630 2200 3120 6400 3000 2800 2470 3800～4200 2100 590～710 1200 40 260 70 1500 640 600 900 720～800 1500～2600 600 电炉 化铁炉 黄铜溶解炉 铅冶炼 烧结炉 转炉 铜精炼 石墨 铸造沙 黑墨回收 石灰粉尘 4500 2000 4000～8000 6000 3000～4000 5000 4000～5000 2000 2700 3100 2700 600～1500 800 250～1200 约500 1000 700 200 约300 1000 130 1100 2.1.3.2 安息角和滑动角 尘粒自漏斗连续落到水平板上，堆积成圆锥体。圆锥体的母体线同水平面的夹角称为粉尘的安息角。 滑动角系指光滑平板倾斜时粉尘开始滑移的倾斜角。通常滑动角比安息角略大。 安息角与精动角是设计除尘器灰斗(或粉料仓)锥度、粉体输送管道倾斜度的主要依据。 影响粉尘安息角与滑动角的因素有：粒径、含水率、粒子形状、粒子表面光洁度、粉尘黏性等。一般粉体的安息角为35゜～55゜，滑动角为40゜～55゜。因此，除尘设备的灰斗倾斜角不应小于55゜。 2.1.3.3 粒子的润湿性 尘粒与液体附着的难易程度称为粉尘的润湿性。液体对固体表面的润湿程度，取决于液体分子对固体表面作用力的大小。表面张力愈小的液体，它对固体粒子就愈容易润湿。例如，酒精、煤油的表面张力小，对颗粒的润湿就比水好。根据颗粒能被水润湿的程度，一般分为亲水性粉尘和疏水性粉尘。粉体的润湿性可以用液体对试管中粒子的润湿速度来表征。通常，取润湿时间为20 min，测出此时间的润湿高度L20(mm)，于是润湿速度为 （2.4） 按作为评定粒子的润湿性的指标，可将颗粒物分为4类，见表2.4。 表2.4 水对粉尘的润湿性 粉尘类型 Ⅰ