除尘技术基础一、粉尘的粒径 除尘能否达到预期的目的，取决于除尘装置的性能及其运行效果决定除尘装置性能的主要因素之一就是粉尘的粒径 粒径的定义：按一定的方法确定的表示颗粒大小的代表性尺寸，即为颗粒的直径，简称为粒径 一般将粒径分为单一粒径（单个颗粒大小）和平均粒径（不同大小的颗粒群）1、单一粒径： 对于非球形颗粒，一般有三种定义，即：投影径、几何当量径和物理当量径1） 投影径：显微镜下观察到的颗粒的直径又有面积等分径：将投影面积二等分线段长度定向径：投影面上两平行切线之间的距离长径：不考虑方向最长的径短径：不考虑方向最短的径2） 几何当量径：与颗粒的某一几何量（等面积，体积等）相同时的球形颗粒的直径又分为等投 影面积径：与颗粒投影面积相同的圆面积的直径等体积径：与颗粒体积相同的圆球直径3） 物理当量径：与颗粒的某一物理量相同时的球形颗粒直径 自由沉降径：特定气体中，特定重力作用下，沉降速度相同 空气动力径：在静止空气中与颗粒的沉降速度相同，单位密度的球的直径 斯托克斯：在层流区内的空气动力径分割粒径（半分离粒径）：捕尘器能捕集该粒子群一半的分割器的孔径 斯托克斯和空气动力学直径在除尘技术中应用最多，因为它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
2、平均粒径： 由一个由大小形状各异的粒子群组成的实际粒子群，与一个由均一的球形粒子组成的粒子群相比，如 果两者的粒径全长相同，则球形粒子的直径为实际粒子群的平均直径即：设球形粒径为/，实际粒子群 粒径全长为工nd贝I」：式中n为实际粒子群中不同粒径粒子的个数，d.为实际粒子粒径d ：算术平均直径，又叫长度平均直径同理，还可根据应用目的不同，求出其它一些具有某种物理平均粒径，如面积长度、体积长度，质 量平均径等计算方法不同，其结果相差很大，应用中根据实际情况而定，而且一定要注意方法二、 粒径分布：这是决定除尘装置性能的另一个主要因素是指某一粒子群中不同粒径的 粒子所占的比例，又称粒 子的分散度可分为个数分布、表面积分布、质量分布其中，质量分布在除尘技术中应用最多一）粒径分布表示方法：（个数分布与质量分布）1、 频数分布（频率分布）：△ R dp~dp+A dp的粒子质量占粒群总质量的百分数一 「 AR2、 个数频度：即频率密度分布，指单位粒径间隔宽度时的频率分布f =Adp3、 筛上累计分布（质量分布）： R% 又叫筛上累积频率分布指大于某一粒径 dp 的尘样质量占尘样总质量的百分数R =卯f • Adpdp4、 筛下累计分布（质量分布）：D=1-R （由表5 — 2的数据可得到筛下累计频率分布曲线P121图5 — 3 ）5、 个数分布与质量分布的换算关系例 5— 1（二）粒径分布函数实践证明，在讨论环境工程问题时，用数学函数来描述粉尘粒径分布问题，应用时更为方便，有正态 分布等，在实际工程问题中，应用较多普遍的是R-R （罗辛-拉姆勒）分布式。
利用此式可计算出粉尘中各 粒径的分布情况，以便正确选购生产中的除尘装置三、 除尘装置的净化效率净化效率是除尘装置净化粉尘效果的重要技术指标有两种表示方法：总净化效率和分级净化效率 （一）总效率1、平均净化效率：指在同一时间内，净化装置去除污染物的量与进入该装置的污染物的量的百分比（又称平均捕集效率），通常用耳卩来表示，它是评定净化装置性能的重要技术指标即：GG耳=_e X100% = (1— r) X100%T G G00C rQ•/ _ = erQ「.耳=(1——e J x 100% t C :Q00C —浓度(g/m3)Gc —捕集污染物流量Ge—出口污染物流量GO—进入污染物流量Q—废气流量又因为进出除尘装置的气体流量与气体的状态（温度、压力）有关，所以为了可比性，必须把它们换 算成标准状态下的干气体流量即：C rQ耳=（1——en en-） X 100%t C 020n 0 n当净化装置十分严密不漏风时，Q Q0N，则上式可简化为en= 0N耳=(1—) X100%0n然而不漏风是不可能的，所以客观的捕集绝对效率表达式是：C耳=(1— -en卫)X100%TC0n式中k是漏风系数（可查手册）2、通过率 P：净化器的性能也可用未被捕集（出口处）的污染物的量占进入净化器的污染物的总量的百分数来表示，并称为通过率P,即：P = _e X100% = ) X 100% = 1 —" T0 0 n 0 n通过率是反映排入大气的污染物时的概念。
所以根据上式很容易计算出排入大气中的总污染物的量二）除尘装置的分级捕集效率（分级效率）1、分级捕集效率：指除尘器对某一粒径（或粒径范围）的颗粒物的去除效率AG某一粒径下的除尘效率表达式耳= l xlOO%d AG0式中耳一分级捕集效率dAG —净化装置捕集到的粒径为Adp范围内的污染物流量（g/s）cAG -进入净化装置的粒径为Adp范围内的污染物流量（g/s）02、分级通过率：同理，分级通过率的表达式为AG AG -AG 1P = l X100% = 0 c X 100% = 1 ―耳d AG AG d00式中 p —分级通过率dAG —出口处粒径为Adp范围内的污染物的流量（g/s）e3、总除尘效率与分级效率的关系：（ 1） 由总效率求分级效率由分级效率求总效率设净化装置的粒径为Adp范围内的粉尘占频数分布为AR则iin =^ n・ar 式中n为粒径分组数T di dii=14、 多级串联运行时的总净化效率5、 并联运行时的总净化效率机械除尘、重力沉降室重力沉降：利用含尘气体的颗粒受重力作用的自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程般只用于去除dp三50“ m颗粒污染物优点：结构简单，造价低、便于管理、压力损失小，可以处理高温气体。
缺点：沉降小颗粒效率低一）颗粒的沉降速度：层流式F=F1-F2-F3，它们分别是合力、重力、浮力、阻力沉降力=耳一F2= 呉 3（p -p）g ,1 2 6 p p其中p为颗粒真密度（kg/m3） , p -气体密度g-重力加速度p阻力F = CDcd阻力系数，dp为直径，V为颗粒对流体的相对速度（m/s）颗粒在合力作用下从静止开始作加速沉降运动，此时的速度称为终终端沉降速度Vt，由上两式可导出:4(P -p)g珈 V = [ p ]t 3C DpD小 24 24卩当雷诺数ReV1时，C = = 式中卩为流体粘度D Re V Ddp Dpt将上式代入终端沉降速度式中，可得V = g（pp［；p•又因p >> p，故可简化为t 18卩 pg • p • d 2 -v = P — m/s t 18卩 颗粒污染物的治理2 36 其中：P p表示颗粒密度；dp颗粒粒径卩：流体粘度故v正比于d 2,若d小则vt小，也就是细颗粒很难分离t p p t（二）、沉降室的设计假定条件：（1）断面水平气流速度分布均匀，并呈层流状2） 入口断面粉尘分布均匀（3） 颗粒水平移动速度与气流速度相等1、 沉降时间与沉降速度的关系：LH t = "二t 即必须保证t > t , dp颗粒才能全部沉降。
气 V V 降 气 降tvt可根据设计要求，按终端沉降速度分布求出气流速度一般取0.2〜2m/s,2、 沉降室尺寸Q=WHV 二 WHV式中：Q为流量，W宽度，H 高度，V气速，Vt沉降速度LHQ和V可通过实测得到，如果由Q=WHV求得宽度W,也可由v之—求出L，Vt要根据要求沉降 t的最小粒径dp由沉降公式求得3、 沉降室捕集效率：因为不可能沉降所有颗粒，只能沉降粒径大于 dp 的颗粒，所以捕集效率实际上表征了沉降室的分级 效率当沉降室结构尺寸和V 气或（Q气）确定后，便可将终端Vt式代入Q=WLVt中，即可求得沉降室捕集 （沉降）的最小粒径dmin「18pQ JgP LWp「18pVH「gP L1]2当dp=dmj』寸，颗粒在t秒内的降落高度y与沉降室高度H之比，即可求出沉降室对dp颗粒的捕集效 率VLLWVHV沉降室的结构形式有三种：空心式,横向隔板式，竖向档板式二、 旋风除尘 旋风除尘：是利用旋转的含尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来的过程优点：结构简单，占地小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于高温高压，及腐蚀性气体，直接回收干颗粒物，适用于大于5p m颗粒物，耳d=80%左右。
缺点，对〈5p m的颗粒物的脱降效率不高，一般只限于预除尘一）、旋风除尘器工作原理：1 分离过程：旋风除尘器一般由进气管，筒体、锥体及排气管组成含尘气体由气管进入旋风除尘器时，气流由 直线运动变为圆周运动，大部分气流沿器壁和圆筒体呈螺旋向下，朝锥体流动（外旋流），含尘气体旋转 过程中产生离心力，比重较大的气体颗粒甩向器壁，接触后，失去惯性力，而靠入口速度的动量和向下的 重力沿壁面下落，进入排灰管；外旋流到达锥体时，因圆锥收缩向除尘器中心靠拢，切向速度不断提高， 到达某一位置时，便以同样旋转方向，在中心向上回转，最后，净化气体排除器外（内旋流）达到净化含 尘气体的目的2、运动特点应当注意的是蜗旋气流当外旋气流下降到锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，其切线速度 不断提高，当气流到达锥体的一定位置时，便以同增的旋转方向在旋风除尘器内由下回转而上，继续作螺 旋流动，此称为内旋气流；在内旋气流上升的过程中，锥体底部会有少量细颗粒随之而上，从排气口排向 外环境进入口气流中的的很小一部分含尘（尤其是细粒）气流在排气管附近，沿筒体内壁旋转向上，到 过顶盖后又继续沿排气管外壁旋转向下，到排气管下端时被上升的内旋气流带走，排向大气，污染环境。
这小部分气流称为上涡旋对内旋气流和蜗旋气流在流动过程中带出的细粉尘问题是旋风除尘器设计中要 特别注意的两个问题实际上旋风除尘器内气流运动的情况是很复杂的为了方便研究，通常把内外旋流气体的运动分解为 三个速度分量：即切向化，径向Vr，轴向Vz其中切向速度化是决定气流合速度、气流质点离心力和颗 粒捕集效率的主要因素c 对于外旋流，切向V与气流旋转半径的r之间关系式为：V" = c，即V二一e 0 0 rn式中C —常数，n—旋流指数，可用下式确定（P290式7—40）注对于内旋气流：也, V r , r0® —气流的旋转角速度）n - 1_[1_ 0.67 D 0」4]/）0-33283式中：D —旋风除尘器直径（m） T —气体绝对温度K对外旋流n=0.5〜0.9,3颗粒运动轨迹及分离过程经研究旋风除尘器内含尘气流中颗粒污染物的运动轨迹及分离过程有以下结论：1、 入射角小的颗粒，只要与器壁发生碰撞就可与气流分离，称一次分离，气流中的多数颗粒是按这 种方式分离的2、 入射角大且粒径大的颗粒可与器壁发生二次碰撞几乎耗尽动能，靠重力沉降到收尘室，称为二次 分离3、 入射角大且颗粒小的颗粒，则很容易发生返回，被气流从排气管带出。
二）旋风除尘器分离性能1、颗粒的分离直径： 旋风除尘器的除尘效率与颗粒的直径有关，直径愈大，效率愈高全分离直径（临介直径dc10。