粉尘粒径及粒径分布

粉尘颗粒的大小不同，它的物理、化学特性不同，不但表现出对人和环境的危害不同，而且对除尘器的除尘性能影响很大，因此粉尘的大小是除尘技术中的基本特性。对粉尘大小的意义及表示方法要有明确的定义。

一、粉尘的结构与形状

   粉尘由于产生的方式不同而具有不同的形状与结构。       

（一）单颗粒的结构形态

    粉尘颗粒只有少数情况下呈圆球形（植物花粉、苞子等）或其它规则形状。对于不规则形状的尘粒则可分为：

（1）各向线性尺度相同的粒子――如正多边形、正立方体等。

（2）平板状粒子――两个方向上的长度比第三个方向上的要长得多，如薄片状、叶片状、鳞片状。

（3）针状粒子――一个方向上的长度比另两个方向上的要长得多。

（二）聚合体的形状

      聚合体一般都是由两个或两个以上乃至几百万个颗粒聚合而成。原生粉尘颗粒愈小，聚合体在气体中出现愈明显。随着原生颗粒粒径的减小，颗粒随机波朗运动而凝聚的可能性愈大，凝聚后聚合体强度也增高，抗紊流扩散的作用也很强，一般来说，高分散度的原生颗粒系统都聚成聚合体，作为单一颗粒继续存在的很少，聚合体的形状一般为两类。

（1）各向同长

（2）线状链

（三）球形系数

    在确定颗粒群的平均粒径和研究颗粒的空气动力学行为时，一般皆将颗粒假定为球形进行分析的。对于非球形的不规则的颗粒，通常采用“球形系数”的概念来表示它们与球形颗粒不一致的程度，或用来对按球形颗粒得到的理论公式进行必要的修正。

    球形系数：系指同样体积球形粒子的表面积与实际表面积之比。对于球形粒子＝1，而对于非球形粒子永远小于1。例如，正八面体＝0.846，正立方体＝0.806，正四面体＝0.670，正圆柱体＝2.62（l/d）^2/3（1+2l/d），其中d表示圆柱体直径，l表示圆柱体长度。由实验测得的某些物料的值给在表3-1中。

表3-1  颗粒的球形度

物料			物料
沙子	0.543~0.628		碎石	0.630
铁催化剂	0.578		二氧化硅	0.554~0.628
烟煤	0.625		粉煤	0.696
次乙酰塑料圆柱	0.861

二、粉尘的粒径

（一）单一颗粒的粒径

    粉尘颗粒的形状，一般是很不规则的，只有少数呈规则的结晶体形状或呈球形。对于球形颗粒，可以用球的直径为颗粒大小的代表性尺寸，并称为粒径。对于不规则形状的颗粒，则需根据测定方法确定一个表示颗粒大小的最佳代表性尺寸，作为颗粒的粒径。

    粒径的测定和定义方法可以归纳为两类：一类是按颗粒的几何性质直接测定和定义的，如显微镜法和筛分法；另一类是根据颗粒的某种物理性质间接测定和定义的，如沉降法和光散射法等。颗粒的测定和定义方法不同，得到的粒径数值也不同，很难进行相互比较。实际应用中多是根据应用目的来选择粒径的测定和定义方法。

    用显微镜观察粉尘颗粒的投影尺寸时，可用定向径d_F、等分面积径d_M或等圆投影面积径d_A等方式；用筛分析时所指的颗粒径是颗粒能通过的筛孔宽度；几何当量径中还有等体积径、等表面积径、周长径等都是以与之相对应的球形粒子的直径为等效关系的表示法。

    在常见的计重法粒径测量中，物理当量径沉降粒径和空气动力学径应用最普遍。

（1）沉降粒径d_s：系在同一流体中与颗粒的密度相同、沉降速度相等的圆球的直径，也称斯托克斯（Stokes）粒径。

（2）空气动力学粒径d_a：系在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρ_p＝1g/cm³）的圆球的直径。由于ρ_p?ρ，ρ_p＝1g/cm³，