当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第五章 颗粒污染物控制技术基础 > 5-4 粉尘的物理性质 > Video
同学们好！工业排放的粉尘，往往具有一定的形状
表面带有一定量或正或负的电荷，还可能吸附一些水分
粉尘的这些物理性质，都会影响到除尘方式和设备的选择
这一讲，我们就一起来学习粉尘的主要物理性质
及其对除尘过程的影响
粉尘是一个由固体骨架和骨架间空隙组成的体系
在工程上，经常使用真密度
堆积密度和空隙率表示粉尘的密度
真密度是不包括空隙体积的固体骨架的密度，用ρp表示
堆积密度是单位堆积体积的粉尘质量，用 ρb 表示
粉尘的堆积体积，除了包括固体骨架体积外
还有粉尘内部空隙体积以及粉尘颗粒之间的体积
粉尘中空隙的多少可以用空隙率来进行衡量
空隙率定义为粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比
空隙率与粉尘的种类、粒径大小及填充方式等有关
粉尘越细，吸附的空气越多，空隙率越大
充填过程加压或振动时，空隙率减小
对于同一种粉尘，堆积密度小于或者等于真密度
堆积密度和真密度可以通过空隙率来换算
粉尘表面积对于粉尘的物理、化学和生物活性都有重要影响
粉尘表面积一般用比表面积表征
即单位体积或者质量粉尘所具有的表面积
以粉尘自身体积表示的比表面积为Sv
可以用6除以体积-表面积平均粒径得到
以质量表示的粉尘比表面积则还要再除以粉尘的真密度
以堆积体积表示的比表面积，则需要考虑空隙率的影响
粉尘的比表面积值变化范围很广
大部分粉尘的比表面积在1000cm2/g到10000cm2/g之间
比表面积大的粉尘一般氧化、溶解、蒸发、吸附
和催化效应都较强
爆炸性和毒性也较大
粉尘一般都含有一定的水分
包括附着在颗粒表面上和包含在颗粒孔隙中的自由水分
以及紧密结合在粉尘内部的结合水分
粉尘中的水分含量，一般用含水率表示
指的是颗粒物所含水分质量与总质量之比
粉尘的含水率与吸湿性有关
吸湿性指颗粒物从周围空气中吸收水分的能力
气体的每一个相对湿度值
都对应着平衡状态下颗粒物的某一含水率
这种含水率我们称之为平衡含水率
粉尘的含水率会影响颗粒物的粘附性、导电性
流动性等物理特性
含水率增加，颗粒物的粘性增强
导电性变好，腐蚀性增加，流动性变差
因此设计除尘装置时，必须要对含水率有所考虑
粉尘与液体接触后，能否相互附着
或者附着难易程度的性质称为粉尘的润湿性
粉尘的润湿性与颗粒的种类、粒径、形状、生成条件
组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关
还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力
和接触方式有关
随压力升高而增大，随温度升高而下降
润湿性可以用液体对试管中颗粒物的润湿速度来表征
通常取润湿时间为20分钟，则润湿速度等于润湿高度除以20
根据粉尘润湿速度
可以将粉尘分成绝对憎水、憎水、中等亲水和强亲水四类
润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
润湿性差的粉尘则不宜采用湿法除尘
粉尘颗粒附着在固体表面上
或者颗粒彼此相互附着的现象称为黏附
附着的强度，即克服附着现象所需要的力我们称之为黏附力
黏附力可分为三种：范德华力、毛细力和库仑力
三种力的综合作用形成了粉尘的黏附力
通常采用断裂强度来表征粉尘粘附力的大小
断裂强度在数值上等于粉尘层断裂所需要的力
除以其断裂的接触面积
根据粉尘层断裂强度的大小，可以将粉尘分为不黏性
微黏性、中等黏性和强黏性四类
粉尘的含水率、粒径大小、形状、表面粗糙程度
润湿性及荷电量都能影响粉尘的粘附性
粘附力与颗粒粒径成反比
若粉尘中含有小于 10 mm 的颗粒超过60％-70％
粘性将大大增加
粉尘的荷电性即粉尘带电量大小
天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷
在干空气的条件下
粉尘的最大荷电量为1.66乘以10的10次方电子电量每平方毫米
天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10
粉尘的荷电量随温度的增高
表面积的增大以及含水率的减小而增加
并且与粉尘的化学组成有关
颗粒物的荷电在除尘中有重要作用
电除尘器就是利用带电颗粒物在电场中的迁移
来实现烟气中粉尘的捕集
袋式除尘器和湿式除尘器也可利用静电作用提高捕集性能
有关颗粒物荷电与除尘的具体内容
我们将在第六章做详细介绍
粉尘的导电性是判断是否使用电除尘的依据
粉尘的导电性通常用比电阻表来表示
定义为单位电流密度通过单位厚度粉尘层时所需的电压
比电阻越大，则导电性越差
粉尘的比电阻对电除尘器的运行有很大的影响
一般适于电除尘器运行的比电阻范围为104～10的10次方欧姆·厘米
粉尘的导电性受温度、粉尘特性和气体组成的影响
不同温度范围内，粉尘导电的机制是不同的
在200℃以上时，粉尘主要依靠本体内部的电子和离子实现导电
这种本体导电占优势的比电阻称为体积比电阻
在100℃以下时，粉尘的导电主要依靠表面吸附的水分
或者其他化学物质来实现
这种表面导电占优势的比电阻称为表面积比电阻
在中间温度范围内，两种导电机制都比较弱
所以粉尘的比电阻达到了最大值
粉尘的流动性是设计除尘器灰斗和粉料仓锥度
除尘管路和输灰管路倾斜度时的重要参数
粉尘流动性常用安息角和滑动角来评价
安息角指的是颗粒物从漏斗连续落于水平面上
自然堆积形成的圆锥体母线和地面的夹角，一般为35°~55°
滑动角指的是自然堆积在光滑倾斜平板上的粉尘
开始发生滑动对应的平板倾角
对于同一种粉尘，含水率越大、粒径越小、表面越粗糙
圆球度越小，则安息角越大，粉尘的流动性越差
在确定除尘设备清灰时间以及灰尘存放方式时
我们还需要考虑粉尘的自燃性和爆炸性
粉尘的自燃是指粉尘在常温下存放过程中自然发热
这个热量经过长时间的积累
达到该粉尘的燃点而引起燃烧的现象
粉尘发热的主要来源
有氧化热、分解热、聚合热、发酵热等
容易发生氧化、分解、聚合、发酵反应的粉尘
以及自燃温度低的粉尘，更容易自燃的
堆积状态的粉体相比于悬浮状态的粉尘更易自燃
粉尘的粒径越小、浓度越高，越容易自燃
而较低的环境温度和良好的通风条件则可以抑制粉尘的自燃
粉尘的爆炸指可燃的粉尘通过剧烈的氧化作用
在瞬间产生大量的热量和燃烧产物
在有限的空间内造成温度和压力急剧升高的现象
粉尘爆炸属于化学的爆炸
粉尘爆炸需要具备两个条件
一是可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度
二是存在能量足够的火源
可燃混合物中可燃物的浓度只有在一定范围内才能引起爆炸
最低的可燃物浓度称为爆炸浓度下限
最高的可燃物浓度称为爆炸浓度的上限
此外，一些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸
某些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸
在工业生产中应当尤其注意，避免造成重大安全事故
我们今天的介绍就到这里，谢谢大家
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
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-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
