大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结
第一章
第二章
第三章概论
1、大气污染: 大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。
2、大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染
3、大气污染物：
气溶胶状污染物：指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。
分类：飘尘、可吸入颗粒物、PM10（<10μm）；降尘（>10μm）TSP（<100μm 的颗粒）
气态状污染物：1234为一次污染物，56为二次污染物。
一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质
二次污染物是指有一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。毒性更强。
（1）CO、CO2：主要来源：燃料燃烧和机动车车排气。
危害：①CO与血红蛋白结合危害人体；
②CO2排量多会使空气中O2量降低，其浓度的增加，能产生“温室效应”。
（2）NOx、NO、NO2：来源：①由燃料燃烧产生的NOx约占83%；
②硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。
危害：①对动植物体有强的腐蚀性；②光化学烟雾的主要成分。
（3）硫氧化物：来源：①化石燃料燃烧；②有色金属冶炼；③民用燃烧炉灶。
危害：①产生酸雨；②产生硫酸烟雾；③腐蚀生物的机体。
（4）大气中的挥发性有机化合物VOCs：是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。
来源：①燃料燃烧和机动车排气；②石油炼制和有机化工生产。
（5）硫酸烟雾：大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。其引起的刺
激作用和生理反应等危害，要比SO 2气体大的多。
（6）光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物NOx 、碳氢化合物HC （又称烃）
和氧化剂（主要成分有臭氧O3、过氧乙酰硝酸酯PAN 、酮类和醛类等）之间发生一系列光
化学反应而生成的蓝色烟雾。其刺激性和危害要比一次污染物严重得多。
4、大气污染的影响
大气污染物侵入人体途径：
①表面接触；②食入含有大气污染物的食物和水；③吸入被污染的空气。
危害：①人体健康危害。②对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；③对金属制
品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆、长江大桥的桥梁）；④对能见度影响；⑤局
部气候的影响；⑥对臭氧层的破坏 能见度ρρνK d L p
p 6.2= p ρ、p d ——颗粒密度kg/m 3、颗粒直径μm ；
K ——散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值；
ρ——视线方向上的颗粒深度，mg/m 3。
5、主要污染物的影响
（1）二氧化硫S O 2
A 、形成硫酸烟雾
B 、进入大气层后，氧化为硫酸（H 2SO 4）在云中形成酸雨
C 、形成悬浮颗粒物
（2）悬浮颗粒物TSP （如：粉尘、烟雾、PM 10）
A 、随呼吸进入肺，可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。
B 、沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光和二氧化碳 与 放出氧气和水分的过程，
从而影响植物的健康和生长。
C 、表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物，作为载体。
（3）氮氧化物NOx
A 、刺激人的眼、鼻、喉和肺，会迅速破坏肺细胞。
B 、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。
C 、在有水雾、硫氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应，生成硫酸烟雾。
D 、与碳氢化合物和光化学氧化剂混合时，在光照下发生光化学反应生成危害更加
严重的光化学烟雾。
（4）一氧化碳CO
A 、极易与血液中运载氧的血红蛋白结合，结合速度比氧气快200多倍，因此，在极低
浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至
窒息死亡。
例：受污染空气中CO 浓度为100×106-，如果吸入人体肺中的CO 全被血液吸，试估
算人体血液中COHb （CO 与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，血红蛋白对CO 的亲和力大
约为对氧的亲和力的210倍）的饱和度。
解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%，取M=210，
则 1.010
21101002102622=???==--o co p p M Hb O COHb 式中co p 、2o p ——吸入气体中CO 和2O 的分压；
M ——玩赖常数，取210.
即血液中COHb 与O2Hb 之比为1:10，则血液中COHb 的饱和度为：
=CO ρ%1.91
.011.02=+=+Hb O COHb COHb （5）挥发性有机化合物VOCs
是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN ）的主要贡献者，也是温室效应的贡献
者之一。
（6）有机化合物
特别是多环芳烃（PAHs ），大多数有致癌作用。
（7）光化学氧化物
伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。
6、大气污染物综合防治
含义：实质上就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案
的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出
最优的控制技术方案和工程措施。
措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控
制大气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置
7、环境空气质量标准
一级标准：为了保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响
的空气质量要求。
二级标准：为了保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发
生伤害的空气质量要求。
三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正
常生产的空气质量要求。
还有大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准。
8、空气污染指数API
污染分指数都计算出后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API ，则该种污染物
即为该区域或城市空气中的首要污染物。API<50时，则不报告首要污染物。
污染物的分指数，可由其实测浓度k C 值按照分段线性方程计算。
对于第k 种污染物的第j 个转折点（j k j k I C ,,,）的分指数值j k I ,和
相应浓度值j k C ,，可由表1-7确定。
当第k 种污染物浓度为1,,+≤≤J k k j k C C C 时，则其分指数为 j k j k j k j k j k j k k k I I I C C C C I ,,1,,1,,)(+---=++ 式中：k I 第k 种污染的污染分指数 k C 第k 种污染的污染物平均浓度监测值 j k I ,第k 种污染j 转折点的平均污染分指数 1,+j k I 第k 种污染j+1转折点的平均的污染分指数 j k C ,第j 转折点上k 种污染浓度限值（对应j k I ,） 1,+j k C j+1转折点上k 种污染浓度限值（对应1,+，j j k I ） 污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位
例：实测PM 10
浓度值k C =0.215 则
()1335.132100100200150.0350.0150.0215.010??→?=+---=进位PM I 第二章 燃烧与大气污染
1、影响燃烧过程的主要因素：（1）燃烧过程及燃烧产物。
多数化石燃料完全燃烧的产物是二氧化碳和水蒸汽。然而不完
全燃烧过程将产生黑烟、一氧化碳和其他部分氧化产物等大气污染物；（2）燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃烧时间、燃料与空
气的充分混合。
2、发热量：单位量燃料完全燃烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相
同情况下（常温298K,101325Pa ）的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg （固体、
液体） 。 KJ/m3(气体)。发热量有高位、低位之分。
高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的汽化潜热，Qh
低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。Ql
3、燃烧产生的污染物
硫氧化物SOx ：随温度变化不大，主要是煤中S 。
粉尘：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。
CO 及HC 化合物：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。
NOx ：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。
4、理论空气量：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。
建立燃烧化学方程式时，假定：
（1）空气仅由N2和O2组成，其体积比为79.1/20.9=3.78；
（2） 燃料中的固态氧可用于燃烧；
（3）燃料中的硫被氧化成SO2；
（4）计算理论空气量时忽略NOX 的生成量；
（5）燃料的化学时为CxHySzOw ，其中下标x 、y 、z 、w 分别代表C 、H 、S 、O 的原
子数。
完全燃烧的化学反应方程式：
N w z y x O w z y x O S H C w z y x ??? ?
?-+++??? ??-+++222478.324
理论空气量：
()w z y x w z y x V a 1632008.112/2478.44.220+++??? ?
?-++?= （m 3/kg ） 例：计算辛烷C8H18在理论空气量条件下燃烧是的燃料/空气质量比，并确定燃料产
物气体的组成。
解：辛烷在理论空气量下燃烧，可表示为
2222218825.4798)78.3(5.12N O H CO N O H C ++?→?++
燃料/空气的质量比为： 0662.01723114)2878.332(5.12114==?+=???? ??s
a f
m m
气体的组成通常以摩尔分数表示：
2CO y = 8/（8+9+47.25）=12.5%
O H y 2= 9/64.25 =14.0% 2N y = 47.25/64.25 =73.5%
5、空气过剩系数α：实际空气量Va 与理论空气量Va0之比为空气过剩系数a
通常α>1
6、空燃比（AF ）
定义：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。
7、理论空气量的经验计算公式
例：重油燃料成分分析结果如下（质量分数）：C ：88.3%；H ：9.5%；S ：1.6%；其他
没用
试确定燃烧1kg 重油所需要的理论空气量。
解：以1kg 重油燃烧为基础，则：
质量/g 重油成分物质的量/mol 理论需氧量/mol
C 883 73.58 73.58
H 95 95 23.75
S 16 0.5 0.5
所以理论需氧量为（73.58+23.75+0.5）mol/kg =97.83mol/kg （重油）
a a V V a =
理论空气量为97.83×4.78 = 467.63mol/kg
即467.63×22.4/1000 = 10.473
N m /kg
8、理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体
积。以Vfg 0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。
干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；
湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。
V fg 0=V 干烟气+V 水蒸气
9、烟气体积和密度的校正
燃烧产生的烟气其T 、P 总高于标态（273K 、1atm ）故需换算成标态。大多数烟气可视
为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts 、Ps 下）：烟气的体积为Vs ，密度
为ρs 。标态下（TN 、PN 下）： 烟气的体积为VN ，密度为ρN 。 标态下体积为：
标态下密度为：
10、过剩空气较正 因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积
与过剩空气量之和。
空气过剩系数为 α=
m-----过剩空气中O 2的过剩物质的量
设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O 2形式存在，燃烧产物用下标P 表示，
假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%，则实际需氧量=0.264N 2P
理论需氧量 = 实际需氧量—过剩氧量=0.264N 2P -O 2P
所以（燃烧完全时）
若燃烧不完全会产生CO ，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO 氧化为CO 2所需的O 2
此时
各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。
S
N
N S S
N T T P P V V ??=N
S S N S
N T T P P ??=ρρm +=1理论空气量实际空气量()()P
P P N O CO N m O m C 2222278.311++→++++P P P O N O 222264.01-+=α()
P P P P P CO O N CO O 5.0264.05.01222---+=α)1(0g -+=αa f fg V V V
例：CO2=10%、O2=4%、CO=1%，那么N2=85%，则： 18.1)
15.04(85264.015.041=?--??-+=α 11、污染物排放量的计算：
例：已知某电厂烟气温度为473K ，压力等于96.93kPa ，湿烟气量V q =10 4003m /min ，
含水汽6.25%(体积分数)。奥萨特仪分析结果是：CO2=10.7%，O2=8.2%，不含CO 。污染
物排放的质量流量是22.7kg/min 。
求：1.污染物排放的质量流量（以t/d 表示）；
2.污染物在烟气中的浓度；
3.燃烧时的空气过剩系数；
4.校正至空气过剩系数α=1.4时污染物在烟气中的浓度。
解：1.质量流量换算：d t kg
t d h h kg /7.3210000.124m in 60m in 7.22=??? 2.干烟气量：min /9750min /)0625.01(1040033,m m q d V =-?=
在干烟气中的浓度：336
/2.2328/9750
107.22m mg m mg =?=ρ 换算成标态： ：
33/0.4217/273473
93.96325.1012.2328m mg m mg T T p p N N N =??=???? ?????? ??=ρρ 3.空气过剩系数（同上）
4.根据近似推算校正：4
.1实实折αρρ= 12、燃烧时降低SO3及其酸雾生成量的方法：
（1）降低炉膛中的空气过剩系数；
（2）不要用Fe 、V 等金属作受热面；
（3）及时清理受热面的燃料灰；
（4）炉膛内温度越高越好。
第三章 污染气象学基础知识
1、影响大气污染的主要气象要素
气象要素（因子）：表示大气状态的物理量和物理现象。
主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、
太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。
（1）气温：指距地面1.5m 高处百叶箱中的空气温度。 （2）气压
（3）气湿：表示空气中水汽含量的多少。
例：已知大气压力p=101 325Pa ，气温t=28℃，相对湿度φ=70%，确定空气的含湿
量、水汽体积分数。
解：查表得t=28℃时饱和水汽压V p =3 746.5Pa ， 则空气含湿量kg kg p p p d V V /0165.05.37467.01013255.37467.0622.0622
.0=?-?=-=φφ（干空气） 工程含湿量30/0214.05.37467.01013255.37467.0804.0804
.0N V V m kg p p p d =?-?=-=φφ（干空气） 水汽体积分数%59.20214
.0804.00214.01013255.37467.0804.000=+=?=+==d d p p V
W φ? （4）风向和风速：风从东方来称东风；风往北吹称南风。若用F 表示风力等级，则风
速u （km/h ）为：u ≈3.023F
（5）云：形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。
国外云量与我国云量间的关系，国外云量×1.25=我国云量。
总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。
（6）能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目
标物的最大距离（m ，Km ）。表示大气清洁、透明的程度。雾、水汽、烟尘等，可使能见度
降低。
2、气温的垂直变化
干绝热直减率γd ：
干空气块绝热上升或下降单位高度（通常取100m ）时，温度降低或升高的数值。
根据计算，得到γd 约为0.98℃/100m ，近似1℃/100m 。
p
i d c g dz dT ≈??? ??-=γ 负号“—”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低，若不计高度、纬度
影响，取g=9.81m/s 2，C P =1004.8J/(Kg·K)则γd =0.98K/100m ≈1K/100m 。表示干空气在作干
绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m ，温度降低（或升高）1℃。
3、温度层结类型
（1）温度随高度的增加而降低（Z ↗ t ↘），且d γγ>正常分布层结，或递减层结。
（2）温度梯度等于或近似于1℃/100m ，即d γγ=，称中性层结。
（3）温度不随高度变化，0=γ称为等温层结。
（4）温度随高度增加而升高（Z ↗ t ↗ ），0<γ称为逆温层结。
4、大气的稳定度：污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系。
（1）大气稳定度：是指在垂直方向上大气的稳定程度，即是否易于发生对流。
（2）分类：如果一空气块受到外力的作用，产生了上升或者下降的运动，当外力消除
后，可能发生三种情况：①气块减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的。②气块
加速上升或下降，此时大气是不稳定的。③气块停留在外力消失时所处的位置，或者做等速
运动，这时大气是中性的。
（3）判别: d γγ>时，气块的加速度与其位移方向相同，大气不稳定；
d γγ<时，相反，大气稳定；d γγ=时，大气是中性的。
5、逆温：温度随高度的增加而增加。某一高度上的逆温层像一个盖子一样阻碍着气流
的垂直运动，所以也叫阻挡层。由于污染的空气不能穿过逆温层，而只能在其下面积聚或扩
散，所以可能造成严重污染。逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。
形成逆温的过程多种多样，最主要有以下几种：①辐射逆温（较常见）；②下沉逆温；
③平流逆温；④湍流逆温；5.封面逆温。
6、辐射逆温
由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。在晴朗无云、风速不大的夜间，地面辐射冷却很快，贴近地面的气层冷却最快，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，即辐射逆温。[以冬季最强]
7、五种典型烟流和大气稳定度
（1）波浪型r＞o，r＞rd很不稳定
（2）锥型：r＞o，r = rd 中性或稳定
（3）扇型：r＜o，r＜rd 稳定
（4）屋脊型：大气处于向逆温过渡。
在排出口上方：r＞o，r＞rd 不稳定;在
排出下方；r＜o，r＜rd，大气处于稳定
状态。
（5）熏烟型：大气逆温向不稳定过
渡时，排出口上方：r＜o，r＜rd，大气
处于稳定状态；
8、大气的运动和风
水平气压梯度力是引起大气运动的直接动力。
海陆风：白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气形成反海风，同陆地上的上升气流和海洋上的下降气流形成了局地环流。在夜晚，陆地降温比海洋快，同理形成相反的环流。
山谷风：白天，太阳先照射到山坡上，使山坡比谷地温度高，形成了由谷地吹向山坡的谷风，高空形成了反谷风。同山坡上的上升气流和谷地上的下降气流形成了局地环流。在夜间，山坡比谷地冷却得快，同理形成相反的环流。
城市热岛环流：产生城乡温度差异的主要原因是：①城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；②城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；③城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。
第四章大气扩散浓度估算
1、有效源高
烟囱的有效高度H（烟轴高度，它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度ΔH组成，即H=Hs+ΔH），要得到H，只要求出ΔH即可。ΔH：烟囱顶层距烟轴的距离，随x
而变化的。
（1）烟气抬升：烟气从烟囱排出，有风时，大致有四个阶段: a ）喷出阶段；b ）浮升阶
段；c ）瓦解阶段；d ）变平阶段：
（2）烟云抬升的原因有两个：①是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂
直上升）；②是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。
这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。
（3）影响烟云抬升的因素：影响烟云抬升的因素很多，这里只考虑几种重要因素：
1）烟气本身的因素 ：a ）烟气出口速度（Vs ）：决定了烟起初始动力的大小；b ）热排
放率（Q H ）—烟囱口排出热量的速率。Q H 越高烟云抬升的浮力就越大，大多数烟云抬升模
式认为 αH Q ∝?H ，其中α=1/4～1，常取α为2/3。c ）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：32s H ∝?H ；有人认为无影响。
2）环境大气因素：a ）烟囱出口高度处风速越大，抬升高度愈低；b ）大气稳定度：不
稳时，抬升较高；中性时，抬升稍高；稳定时，抬升低。c ）大气湍流的影响：大气湍流越
强，抬升高度愈低。
3）下垫面等因素的影响。
我国国家标准中规定的公式
例：某城市火电厂的烟囱高100m ，出口内径5m 。出口烟气流速12.7m/s ，温度140℃，
流量2503
m /s 。烟囱出口处平均风速4m/s ，大气温度20℃，当地气压978.4hPa ，确定烟气
抬升高度及有效源高。
解：烟气热释放率kW kW T T Q p s V a 24875273
140201402504.97835.035.0Q H =+-???=?= 查表得系数（,21000kW Q H ≥城区）3/2,3/1,303.1210===n n n ，求得烟气抬升高
度： m m u H n H n s n H 9.204410024875303.1Q 13/23/11021=???==?--
有效源高：m m H 9.304)9.204100(=+=
3、高斯扩散模式的基本形式
a.x 轴沿平均风向水平延伸，
b.y 轴在水平面上垂直于X 轴，
c.Z 轴垂直xy 平面向上延伸
四点假定:
（1）烟羽的扩散在水平和垂直方向都是正态分布；
（2）在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的；
（3）污染源排放是连续的、均匀的；
（4）污染物在扩散过程中是质量守恒的。
4、高架连续点源扩散模式
（1）地面浓度模式：我们时常关心的是地面污染物浓度。
???? ??-???? ??-=22222exp 2exp )0,,(z y z y H y u Q
y x σσσσπρ （2）地面轴线浓度模式：
???? ??-=222exp )0,0,(z z y H u Q
x σσσπρ （3）地面最大浓度模式：
y z e H u Q σσπρ?=2max 2 出现位置：2
max H x x z ==ρσ z σ——距原点x 处烟流中的污染物在z 向分布的标准差，m ；
例：某污染源SO2排放率为80g/s ，有效源高为60m ，烟囱出口处平均风速为6m/s 。
在当时的气象条件下，正下风方向500m 处的y σ=35.3m ，z σ=18.1m ，试求正下风方向500
处的SO2地面浓度。及在这条件下，当时天气是阴天，试计算下风向x =500m 、y =50m 处
的SO2的地面浓度和地面最大浓度。
解 1.32222/0273.01.18260exp 1.183.356802exp m mg H u Q
z z y =???? ???-???=???? ??-=πσσσπρ 2.阴天稳定度为D 级，查表得x =500m 时，y σ=35.3m ，z σ=18.1m
???? ??-???? ??-=22222ex p 2ex p )60,0,50,500(z y z y H y u Q
σσσσπρ
32222/010.01.18260exp 3.35250exp 1.183.35680m mg =???
? ???-???? ???-???=π 3.地面最大浓度：
出现位置：4.422602max ====H x x z
ρσ 查表校正
9.88)9.414.42/()4.420.47()9.87/()6.98(=?--=--y y y σσσ
3422max /1014.49
.884.427183.260614.38022m mg e H u Q y z -?=?????=?=σσπρ 第五章 除尘技术基础
1、粉尘粒径
（1）斯托克斯直径s d ，在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直径。
（2）空气动力学当量直径a d ，在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径。
2、粒径分布
（1）个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；
分级号 粒径范围 颗粒个数 个数频率 间隔上限粒径 个数筛下累积频率 粒径间隔 个
数频率密度
1）个数频率：为第i 间隔的颗粒个数n i 与颗粒总个数之比（或百分比），即：
2）个数筛下累积频率：为小于第i 间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。 或 3）个数频率密度 函数，即单位粒径间的频率
（2）质量分布：以粒子质量表示。
质量频率 质量筛下累积频率 质量频率密度 。
4、粉尘的物理性质
∑=i i i n n f 1=∑
i f ∑∑====n
i i i
i i i i n n F 00
∑=i i f F p dd dF d p p /)(=
粉尘的物理性质包括：粉尘密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电
性和导电性、粘附性及自燃性和爆炸性。
（1）粉尘的密度
1）真密度 ：不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘自身所占的真实体积，
称之为真密度 。以 表示 。
2）堆积密度：若包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘堆积所占的体积称之为堆积密度。以 表示。 3）粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙的体积与堆积体积之比，称之为空隙率。
（2）粉尘的安息角和滑动角
1）安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水
平面的夹角称为粉尘安息角或堆积角。一般为350-550。
2）粉尘滑动角：指自然堆放在光滑平板的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生
滑动时平板的倾斜角，也称为静安息角。一般为400-550。
影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面
光滑度及粉尘粘性等。 （3）粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有表面积。
如果以粉尘质量表示比表面积，单位(cm 2/g)，则为： （4）粉尘的含水率：粉尘中一般有一定的水分，一般包括自由水、结合水、化学结晶
水等。
粉尘含水率，影响到粉尘的导电性、粘附性、流动性等。
（5）粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附着难易程度的性质称为
粉尘的润湿性。 润湿速度：用液体对试管中粉尘的润湿速度来表示
（6）粉尘的荷电性和导电性
1）荷电性：粉尘粒子能捕获电离辐射、高压放电或高温产生的离子或电子而荷电，亦
能在相互碰撞或与壁面碰撞过程中荷电。 2）导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示 单位：Qcm V 通过粉尘层的电压，V ；J ：通过粉尘层的电流密度，A/cm2； ：粉尘层的厚度，cm 。
（7）粉尘的粘附性粉尘颗粒附着在固体表面上，或都颗粒彼此相互附着的现象称为粘
附。
p ρb
ρp
b ρερ)1(-=sv
p p d V S Sm .6ρρ==
20
20
20L v =δ
ρj V d =δ
粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用于颗粒重心上），亦称为附着强度。
粉尘颗粒之间粘附力包括：分子力（范德华力）、毛细力和静电力（库仑力）。
根据断裂强度大小分为四类：不粘性粉尘、微粘性粉尘、中等粘性粉尘和强粘性粉尘。
（8）粉尘的自燃性和爆炸性
粉尘自燃是指粉尘在常温存放过程中自燃发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的
燃点而引起燃烧的现象。主要原因是自然发热，而其放热速度较低，使热量不断积累所致。
引起粉尘发热的原因有：氧化热、分解热、聚合热、发酵热等。
可燃物在剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和
压力，引起爆炸。引起爆炸条件：可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定浓度；存在
能量足够的火源。
流体阻力
例：试确定一个球形颗粒在静止的干空气中运动时的阻力，已知：
（1）p d =100μm ，u=1.0m/s ，T=293K ，p=101 325Pa ；
（2）p d =1μm ，u=0.1m/s ，T=373K ，p=101 325Pa 。
解：（1）干空气黏度s Pa ??=-51081.1μ，密度3/205.1m kg =ρ，则雷诺数：
0.166.6Re >==μρu
d p p 处于湍流过渡区，得阻力系数：
93.5Re 5.186.0==p
D C ，代入 N u A C F p D D 82
2621081.22
0.1205.14)10100(93.521--?=????==πρ 第六章 除尘装置
分割粒径：分级效率ηd=50%时颗粒的直径，以dc 表示。它是除尘装置除尘效率的
简明表示，除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。
气布比：又称表面过滤速度，是单位时间处理含尘气体的体积与滤布面积之比。
机械除尘器
机械力除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分
离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。
重力沉降室除尘原理
利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动
截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
层流模式重力沉降室的计算
（1）沉降时间计算
尘粒的沉降速度为Vt ，沉降室的长、宽、高分别为L 、W 、H ，要使沉降速度为Vt
的尘粒在沉降室全部去除，气流在沉降室内的停留时间t （）应大于或等于尘粒从顶部
沉降到灰斗的时间（），即
（2）斯托克斯公式求沉降速度 μ
ρ182g d u p p s = （3）沉降室长度：s
u Hv L 02η= 重力沉降室实际性能：只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒，沉降室的除
尘效率约为40-70%；仅用于分离dp>50ηm 的尘粒。优点：结构简单、投资少、易维护管
理、压损小。缺点：占地面积大、除尘效率低。
惯性除尘器
惯性除尘器除尘机理
为了改善沉降室的除尘效果，往往在沉降室内设置各种形式的档板，使含尘气流冲击在
挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒的惯性力作用，使粉尘粒与气流分离。
惯性除尘器的应用：惯性除尘器的除尘效率，与气流速度越大、气流方向转变角度越大、
转变次数越多、其净化效率愈高，压力损失愈大。一般适合于净化密度大和粒径大的金属或
矿物性粉尘除尘。对于粘性较强或纤维性粉尘一般不适合。
惯性除尘一般效率不高，因此，一般只适合于多级除尘中的第一级除尘。捕集粒径
一般在10-20μm 以上的粗尘。压力损失一般为100-1000pa 。
旋风除尘器
机理：是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5-10
μm 以上的的颗粒物。
旋风除尘器特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。
优点：效率80%左右，捕集<5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。
影响效率的因素
1、工作条件
（1）进口速度：V=12—25m/s。
（2）除尘器的结构尺寸(比例尺寸、筒体直径等）
（3）分离器的气密性漏风率：0% 、5% 、15%
η：90%、50%、0 要求保证旋风器的严密性。
2、二次效应
在较小粒径区间，理论上逸出的粒子由于聚集或被较大粒尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率。
在较大粒径区间，理论上应沉降进入灰斗的尘粒，由于碰撞作用，气体的扩散作用、反弹作用等，随净化后的气流一起排走，实际效率低于理论效率。
控制二次效应有效方法是通过环状雾化器增加旋风器内壁的湿度，控制二次效应。
电除尘器
机理：电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，使尘粒子从含尘气体中分离出来的装置。
电除尘与一切机械方法的区别在于分离力直接作用在尘粒子上，使粒子与气体分离的力，而不是作用在整个粉尘气体上。
电除尘的性能特点
1、分离的作用力直接施之于粒子本身；
2、能耗最低，气流阻力最小；处理1000m3/h的气体，耗电0.2-0.4度，ΔP=200～500Pa。
3、能回收宽范围粒子（1μm以上的）
4、除尘效率高，一般在95-99%。处理气量大105-106m3/h，
5、实用范围广，可在高温和强腐蚀性工况下工作。
电除尘的性能缺点
除尘器的主要缺点是设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高，故目前我国电除尘的应用还不太普遍。
电除尘的工作原理
两电极间加一电压。一对电极的电位差必须大得使放电极周围产生电晕（常常加直流），高电压使含尘气体通过这对电极之间时，形成气体离子（正离子、负离子）这些负离子迅速向集尘极运动，并且由于同粒子相撞而把电荷转移给粉尘荷电，然后与粒子上的电荷互相作用的电场就使它们向收尘电极漂移，并沉积在集尘电极上，形成灰尘层。当集尘电极表面粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将沉集的粉尘层清除掉落入灰斗中。
电除尘过程：（1）气体电离；（2）粉尘荷电；（3）粉尘沉集；（4）清灰。
电晕放电
在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈碰撞，是电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现象称为电离。
影响电晕特性的因素
1、电极的形状、电极间距离；
2、粉尘的浓度、粒度、比电阻；
3、气体组成的影响；
4、温度和压力的影响。
增加电压—电流特性方法
改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压—电流特性。
1、温度，场强不变，减小气体密度；
2、气体密度，场强不变，提高温度；
3、温度，气体密度不变，增大场强。
粉尘荷电
电除尘过程的基本要求就是：相同条件下荷电速度快，荷电量大。
粒子荷电种类
1、离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电，称为电场荷电；
2、气体吸附电子而成为负气体离子，由离子的扩散而使粒子荷电，称为扩散荷电；
3、场电荷和扩散电荷的综合作用。
影响荷电时间的因素
1、电流影响；电晕电流增加则荷电时间变短；
2、不规则电场影响；由于是经整流的不平滑变电压（未达稳定）故在部分周期内荷电间断，粉尘上的电荷过剩，增长了荷电时间，降低了除尘效率。
影响粉尘捕集的理论因素
1、有效驱进速度
2、粉尘粒径dp
3、气流速度v，0.5-2.5m/s；板式电除尘器的气流速度为1.0-1.5m/s
湿式除尘器
湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的方法
特点（优点）：1、不仅可以除去粉尘，还可净化气体；2、效率较高，可去除的粉尘粒径较小；3、体积小，占地面积小；4、能处理高温、高湿的气流。
缺点：1、有泥渣；2、防冻设备（冬天）；3、易腐蚀设备；4、动力消耗大。
湿式除尘机理
湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。
1、惯性碰撞
惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴和气流性质对碰撞的影响问题，为简化起见，现考虑下述模型：含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。
2、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移
若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液滴接触时，饱和蒸汽会在较冷的液滴表面上凝结，形成一个向液滴运动的附加气流，这就是所谓的热漂移和扩散漂移，这种气流促使较小尘粒向液滴移动，并沉积在液滴表面而被捕集。
3、热泳
在气体介质中，如果有温度梯度存在，微粒就会受到由热侧指向冷侧的力的作用，这种力是粒子热侧和冷侧之间的分子碰撞差异而产生的结果。热区介质分子运动剧烈，单位时间碰撞微粒的次数较多，而冷区介质分子碰撞微粒次数较少，两侧分子碰撞次数和能量传递的差异，就会使微粒产生由高温区向低温区的运动。这一现象称为热泳或温差泳。
4、凝聚作用
排烟中常含有水蒸汽、气态有机物等。随着温度降低，这些凝结成分就会被吸附在粉尘