粉塵的基本性質(zhì)參數
粉塵是由自然力或機械力產(chǎn)生的,能夠懸浮于空氣中的固體細小微粒。國際上將粉粒徑小于75цm的固體用兵定義為粉塵。在除塵技術(shù)中,一般將1-200цm乃至更大顆粒的固體懸浮物均視為粉塵。由于粉塵的多樣性和復雜性,粉塵的性質(zhì)參數是很多的。
一、粉塵的分類(lèi)和特性
1.粉塵分類(lèi)
(1)按物質(zhì)組成分類(lèi) 按物質(zhì)組成粉塵可分為有機塵、無(wú)機塵、混合塵。有機塵包括植物塵、動(dòng)物塵、加工有機塵;無(wú)機塵包括礦塵、金屬塵、加工無(wú)機塵等。
(2)按粒徑分類(lèi) 按塵粒大小或在顯微鏡下可見(jiàn)程度粉塵可分為:粗塵,粒徑大于40цm,相當于一般篩分的最小粒徑,;細塵,粒徑10-40цm,在明亮光線(xiàn)下肉眼可以見(jiàn)到;顯微塵,粒徑0.25-10цm,用光學(xué)顯微鏡花水月可以觀(guān)察;亞顯微塵,粒徑小于0.25цm,需用電子顯微鏡才能觀(guān)察到。不同粒徑的粉塵在呼吸器官中沉著(zhù)的位置也不同,又分為:可吸入性粉塵即可以吸入呼吸器官,直徑紙大于10цm的粉塵;微細粒子直徑小于2.5цm的細粒粉塵,微細粉塵會(huì )沉降于人體肺泡中。
(3)按形狀分類(lèi) 不同形狀的粉塵可以分為:(1)三向等長(cháng)粒子,即長(cháng)、寬、高的尺寸相同或接近的粒子,如正多邊形及其他與之相接近的不規則形狀的粒細子;(b)片形粒子即兩主向的長(cháng)度比第三方向長(cháng)得多,如薄片狀、鱗片狀粒子;(C)纖維形粒子,即在一個(gè)方向上長(cháng)得多的粒子,如柱狀,針狀,纖維粒子;(d)球形粒子,外形吃不開(kāi)圓形或橢圓形。
(4)按物理化學(xué)特性分類(lèi) 由粉塵的濕潤性、黏性、燃燒爆炸性、導電性、流動(dòng)性可以區分不同屬性的粉塵。如按粉塵的濕潤性分為濕潤角小于90°的親水性粉塵和濕潤角大于90°的疏水性粉塵;按粉塵的黏性力分為拉斷力小于60Pa的不粘塵,60-300Pa的微粘塵,300-600Pa的中粘塵,大于600Pa的強粘塵;按粉塵燃燒,爆炸性分為易燃,易爆粉塵和一般配粉塵;按粉料流動(dòng)性可分為安息角小于30°的流動(dòng)性好的粉塵,安息角為30°-45°的流動(dòng)性中等的粉塵及安息角大45°的流動(dòng)笥差的粉塵。按粉塵的導電性和靜電除塵的難易分為大于1011Ω.cm的中比電阻粉塵,小于104Ω.cm的低比電阻粉塵。
(5)其他分類(lèi)中還有分為生產(chǎn)性粉塵和大氣塵,纖維性粉塵和顆粒粒狀粉法,一次揚塵和二次性揚塵等。
2.粉塵特性
粉塵有很多特殊的屬性,其中與除塵工程密切相關(guān)的有懸浮特性、擴散特性、附著(zhù)特性、吸附特性、燃燒和爆炸特性、電特性以及流動(dòng)特性等。
(1)懸浮特性 在靜止空氣中,粉塵顆粒受重力作用會(huì )在空氣中沒(méi)降。當塵粒較細,沉降速度不高時(shí),可按斯托克斯公式求得重力與空氣阻力大小相等,方向相反時(shí)塵粒的沉降速度,稱(chēng)塵粒沉降的終端速度。
實(shí)際空氣絕非靜止,而是有各種擾動(dòng)氣流,小于10цm的塵粒終端沉降速度,塵粒也將處于懸浮狀態(tài),該上升氣流流速稱(chēng)為懸浮速度。作業(yè)場(chǎng)所存在自然風(fēng)流,熱氣流,機械運動(dòng)和人員行動(dòng)而帶動(dòng)的氣流,使塵粒能長(cháng)期懸浮。粉塵的縣浮特性是除塵工程計算的依據之一。
(2)擴散特性 擴散特性是指微細粉塵隨氣流攜而擴散。即使在靜止的空氣中,塵粒受到空氣分子布朗運動(dòng)的撞擊也能形成類(lèi)似于布朗運動(dòng)的位移。對于0.4цm的塵粒,單位時(shí)間布朗位移的均方根值大于其重力沉降的距離;對0.1цm的塵,布朗位移的均方根值相當于重力沉降距離的40余倍。擴散使粒子不斷由高濃度區向低濃度區轉移,形成塵粒流經(jīng)微小通道向周壁沉降的主要原因。
(3)附著(zhù)特性 塵粒有黏附于其他粒子或其他物質(zhì)表面的特性。附著(zhù)力有三種,即范德華力,靜電力和液膜的表面張力。微米級塵粒的附著(zhù)力遠大于重力,直徑10цm的粉塵在濾布上附著(zhù)力可達自重的1000倍,當縣浮塵粒相互接近時(shí),彼此吸附聚集成大顆粒,當懸浮微粒接近其他物體時(shí)即會(huì )附著(zhù)其表面,必須有一定的外加力才能使其脫離。集合的粉塵體之間亦存在粉塵間的吸附力,一我為粉塵的黏性力,若需將集合的粉塵沉積物剝離,必須施加拉斷力。
(4)燃燒和爆炸特性 物料轉化為粉塵,比表面積增加,提高了物質(zhì)的活性,在具備燃燒的條件下,可燃粉塵氧化放熱反應速度超過(guò)其散熱能力,最終轉化為燃燒,稱(chēng)粉塵自燃。當易爆粉塵濃度達到爆炸界限并遇明火時(shí),產(chǎn)生粉塵爆炸。煤塵,焦炭塵,鋁,鎂,和某些含硫分高的礦塵均系爆炸性粉塵。
(5)荷電特性 由于天然輻射,離子或電子附著(zhù),塵粒之間或粉塵與物打開(kāi)之間的摩擦,使塵粒帶有電荷,其帶電量和電荷極性與工藝過(guò)程環(huán)境條件,粉塵化學(xué)成分及其接觸物質(zhì)的電介常數等有關(guān)。塵粒在高壓電暈電場(chǎng)中,依靠電子和離子碰撞或離子擴散作用使塵粒得到充分的荷爾蒙電。當溫度低時(shí),電流流經(jīng)塵粒表面稱(chēng)表面導電;溫度高時(shí),塵粒表面吸附的濕蒸汽或氣體減少,施加電壓后電流多在粉塵粒子體中傳遞,稱(chēng)體積導電。粉塵成分,粒度,表面狀況等決定粉塵的導電性。、
(6)流動(dòng)特性 塵粒的集合體在受外力時(shí),塵粒之間發(fā)生相對位置移動(dòng),近似于流體運動(dòng)的特性,粉塵粒子大小,開(kāi)關(guān),表面牲,含濕量等因素影響粉料的流動(dòng)性,由于影響因素多,一般通過(guò)試驗評定粉料的流動(dòng)性能,粉料自由堆時(shí),料面與水平面間的交角稱(chēng)安息角,安息角的大小在一定程度上能說(shuō)明粉料的流動(dòng)性能。