气溶胶力学
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3.1 动力学基础(分子动力理论)平均速度、平均自由程、气体粘性、热传导和扩散3.2 单个气溶胶粒子动力学Stokes阻力、粘性运动方程、重力场下的粘性运动、布朗扩散、泳移效应3.3 气溶胶粒子群动力学布朗运动聚合、层流和湍流中的聚合、重力沉降聚合、外力场对聚合过程的作用、一般动力学方程&&3 大气气溶胶动力学气溶胶粒子尺度特征nu i st邱☐小尺度粒子●看成是由大量作无规则运动的质点(分子)构成的离散介质,粒子在大气中的运动受到空气分子运动的影响。
●主要体现了大气的微观特性,需要从分子运动论或动力理论去处理;☐大尺度粒子●可将大气看作连续介质,气溶胶粒子浸没在连续的空气介质中,一般有较大的沉降速度;●主要体现介质的宏观特性,属于空气动力学范畴;x yn ui st邱分子速度与平均自由程气体粘性、热传导和扩散3.1动力学基础(分子动力理论)平衡态——非平衡态——1) 分子尺度小于分子间距离,两次碰撞之间处于连续运动状态;2) 分子为球体,分子间的碰撞为弹性碰撞(没有能量损失,仅引起分子的重新排列);3) 平衡态时,分子按位置、速度的分布是均匀的;从分子运动论的观点来考察大气气溶胶特性时,有以下假设:一、分子速度2222222231vv v v v v v v z y x zy x ===++=nu ist邱牛顿第二定律:分子作用在该侧面上的作用力F等于单位时间内的动量变化率.2b P F i i ⋅=b b bc x Δ动量=?∑==Ni iP P 0 F =Δmv假设箱中有N个分子,每个分子的质量为m,沿x方向的分速度为c x :碰撞一次的动量变化为:mc x -(-mc x )=2mc xb b bc xΔmv = 碰撞次数╳ Δ动量/次单位时间内碰撞了多少次?n u i st邱单位时间内对其一个面的碰撞次数为:2b/c xC x /2b×2mC x =mC x 2/bc x /2b单位时间内碰撞了多少次?(碰撞频率=1/碰撞1次需要的时间)b b bc x单位时间内对一个面的碰撞动量改变为:Δmv = 碰撞次数╳ Δ动量/次由牛顿第二定律,分子作用在该侧面上的作用力F等于单位时间内的动量变化率,即:bmC F xi 2=产生的压强为:VmC b mC b F P xx i i 2322===总压强为对所有N个分子求和:220313C V C m N P P Ni i ρ===∑=33PR TC Mρ==R = 8.3143J/(mol K)n uist邱例1:比较He原子、N 2分子、SO 2分子在200C时的平均速率V。
旋风除尘器图 4-4 旋风除尘器图4—5考虑一位于点(r,θ)处的流体微元,如图4—5所示,在不考虑阻力的情况下,只有正压力作用在微元上,流动是二维的,单位厚度微元的质量为:ρrdrdθdm=而粒子的加速度为:r va 2=则 dp rd r v rdrd θθρ=⋅2收集效率公式为⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=ϕπηθn v v N N r 2exp 1101 (1)极限粒径p d dc ≤= (2)径向速度rv d v p p r2218θμρ= (3)p p rd rv v 5.115.05.02)152(μρρθ= (4) 切向速度21ln()Qv v ra r r θ== (5)n=h/a (6)φ=b/r 2 (7)r 2为筒体的半径式(2)是收集效率公式的应用条件, 计算旋风器的收集效率时,对小于极限粒径的粒子径向运动速度v r 按式(3)计算,对大于极限粒径的粒子运动速度v r 按(4)计算,这样,对任何粒径的粒子,均可按式(1)计算收集效率。
例.已知D=120mm ,进口切线速度v θ=15m/s,n=2.5,φ=0.40,μ=1.8x10-5Pas; ρp =2500kg/m 3; ρp =1.2kg/ m 3。
计算旋风器的收集效率。
解:由式(1)计算的分级效率见图4-8中曲线3,而图4-8中的实线为实测曲线。
由图4-8可知,对于细小粒子,实际效率高于理论效率;对于较大粒子,实际效率低于理论效率。
前者是由于细小粒子发生凝并的缘故,后者是由于大粒子的回跳,降低了收集的效率。
旋风除尘器的主要几何尺寸对其阻力影响很大,正确选择旋风器的主要尺寸,可以大大降低阻力从而减小能量消耗。
要做到正确选择,必须首先搞清楚旋风器的主要几何尺寸与其阻力之间的内在规律。
旋风除尘器内部气流的运动是比较复杂的,目前我们还不能准确地从理论上推导出描述旋风器阻力的公式,因而不得不采用半经验的方法来加以解决。
图 4-8 旋风器的分级效率旋风除尘器的阻力与其进口速度之间的关系可用下式描述:△P=ξv 2ρ/2 (8)式中 ζ——阻力系数;ρ——空气的密度。
气溶胶物理及其应用研究1. 前言气溶胶是指在气态环境中悬浮的固体或液体微粒,其大小在10纳米至100微米之间,具有很强的空气动力学特性。
气溶胶经常出现于人们生产和生活的各个方面,如壅塞空气滤芯、影响大气质量、制造云和雾、传播传染病等。
气溶胶在环境和健康领域具有重要的研究价值。
本文旨在介绍气溶胶物理及其应用研究,探讨其研究意义和未来发展趋势。
2. 气溶胶物理2.1 气溶胶的形成气溶胶的形成可分为两种情况:一种是通过气态化学反应形成,另一种是当空气中的气溶胶超过饱和度时形成。
前者是指气态物质在大气中通过化学反应和凝聚作用形成气溶胶;后者是当空气中的气溶胶浓度超过了饱和点,便会形成气溶胶。
在人类活动中,如火车运行、工厂生产、木材燃烧和汽车行驶等,都会产生大量的气态物质,这些物质在大气环境中通过氧化和光反应等化学过程形成气溶胶。
2.2 气溶胶的特性气溶胶具有多种特性,如流动性、表面活性、光学、热学和电学等,这些特性使得气溶胶在多种领域具有广泛的应用。
气溶胶颗粒的流动特性是指它们在空气中的运动,受到重力、浮力和扩散等力的影响。
气溶胶颗粒的表面活性决定了它们与其他材料的相互作用和吸附能力。
光学特性意味着气溶胶颗粒对光的反射、散射和吸收能力。
热学特性包括热传导和热辐射等,电学特性则是指在电场和静电场中的表现。
3. 气溶胶应用研究3.1 气溶胶在大气环境中的应用气溶胶在大气环境中的应用研究主要包括其对大气环境的影响以及污染控制等方面。
气溶胶可以通过多种途径进入人体,对健康和环境造成威胁。
在大气环境中,气溶胶对大气颗粒物浓度的提高、空气质量和能见度的影响及对大气辐射平衡的影响等都有显著贡献。
此外,气溶胶的形成机制、特性、来源和演化过程也是大气科学研究中的重要方面。
3.2 气溶胶在医疗领域中的应用气溶胶在医疗领域中的应用研究包括药物递送、防止粉尘吸入和传染病防治等方面。
气溶胶药物递送是指将微米和纳米级别的药物通过吸入方式送达到人体深处,利用气溶胶在人体内的流动特性和表面活性实现药效的高效释放。
课程名称:气溶胶力学一、绪论研究气溶胶粒子的形成、运动、沉降和凝并的科学成为气溶胶力学。
其研究内容对人类的生产和生活有着重大的影响。
自然界中云的形成对气候的影响;水蒸发凝结而降雨;风所造成的固体颗粒的迁移与沉积;风对植物花粉的传播以及空气中微生物的散布等都是气溶胶力学的研究内容。
气溶胶的形成对人们的生产和生活有着有害和有利的双面,如一些尘粒会造成呼吸性疾病,生产过程中尘粒的发散会对产品的质量造成影响;但是,液体燃料在燃烧前喷成雾状以及固体燃料在燃烧前磨成粉末可以提高燃烧效率。
目前,研究气溶胶粒子的沉降过程比研究粒子的形成更有意义。
控制粉尘污染的方法和手段是多样的,一般有重力式、惯性式、离心式、纤维过滤式、织物过滤式、静电式以及各种湿式除尘设备。
而气溶胶力学所研究的内容是他们手机气溶胶粒子的机理以及在收集过程中气流的流场和能量损失。
气溶胶力学的研究内容是气象、环境保护、劳动保护等科学的理论基础。
为除尘净化的目的,从气溶胶粒子的物理性质及其运动;气溶胶粒子的空气动力捕获、扩散运动与沉降;气溶胶粒子的凝并、经典沉降以及气溶胶粒子的其他沉降机理讲解。
二、当前气溶胶科学发展动向在应用方面,气溶胶工程技术发展很快。
首先,微电子这一尖端高技术的发展,要求超纯净的工作环境,例如,在大规模和超大规模集成电路超纯净工作室,要求空气中所含气溶胶粒子浓度低于每立方英尺个粒子。
因此,气溶胶粒子的过滤与分离的间题,以及超微量粒子浓度的测量问题,就成为当代气溶胶研究中的重大课题。
另外一个气溶胶工程技术的新发展,是利用气溶胶技术制备新材料。
这是一个引人注目的气溶胶科学与材料科学交叉的新发展。
按照人们预先规定好的力学性质、光学性质和电学性质来制备新材料,本来是材料科学的一个中心课题现在气溶胶科学深入到这一领域,与材料科学相互交叉、相互合作,就出现了一些技术上最激动人心、科学上最富挑战性的新的人工合成物。
例如氧化物与非氧化物,以及金属粉末等,被烧结成不同形状,不同大小的新的固休材料。
气溶胶灭火剂的性能(3)作者:三、气溶胶的动力学性质1.气溶胶粒子的力学问题一般而言,气溶胶粒子受到以下三种力的作用:(1)外力:如重力、电场力或离心力等;(2)周围介质的作用力:如气体介质对粒子运动的阻力,流体作为连续介质所形成的流体动力,流体中个别分子对粒子无规则撞击的热动力等;(3)粒子间相互作用的势力:如范德华力、库仑力等;气溶胶粒子的力学现象虽然形形色色,若从基本过程考虑,大体有三类:(1)粒子在重力作用下的沉降过程和外力作用下的沉淀过程或扬起过程;(2)粒子之间在三种力联合作用下的碰并过程;(3)粒子上的物质与传热过程。
气溶胶粒子体系是一个多粒子体系,因此气溶胶粒子沉降等力学现象在大多数情况下是多粒子相互作用而产生的力学现象。
多粒子力学即使在低雷诺数(Re)条件下也很难求解,为此在研究过程中总是把气溶胶粒子简化为一个孤粒子力学问题,同时又假定粒子形状为球形。
因此,目前对气溶胶粒子的动力学研究仍较多地局限于球形粒子范围内。
2.气溶胶的动力学气溶胶的动力学特性主要表现在三个方面:布朗运动、扩散、沉降与沉降平衡。
其中最主要的是布朗运动,它是后两个特性的基础。
另外,气溶胶还具有碰并和凝并的特点。
(1)布朗运动1827年,英国植物学家布朗(Brown)在显微镜下观察到悬浮于水中的花粉粒子处于不停息的,无规则的运动状态。
以后发现凡是线度小于4×10-6m的粒子,在分散介质中皆呈现这种运动,由于这种现象是由布朗首先发现的故称为布朗运动。
气溶胶微粒的无规则热运动,是由于分散介质中气体分子的无规则热运动造成的。
悬浮于气体中的微粒,处在气体分子的包围之中,气体分子一直处于不停的热运动状态,它们从四面八方连续不断地撞击着这些微粒。
如果这些微粒相当大,则某一瞬间气体分子从各个方面对粒子的撞击可以彼此抵消,粒子便不会发生位移;若这些微粒较小时,则此种撞击便会不平衡,这意味着在某一瞬间,微粒从某一方向得到的冲量要多一些,因而会向某一方面发生位移,而在另一时刻,又从另一方向得到较多的冲量,因而又使其向另一方向运动,这样我们便能观察到微粒在不停地如图3-1所示的连续的、不断的、不规则的折线运动,由此可见,布朗运动是分子热运动的必然结果,是胶体粒子的热运动。
气溶胶力学及应用一、引言气溶胶是由固体或液体微粒悬浮在气体中形成的复合系统。
气溶胶力学是研究气溶胶微粒在气体中的运动和相互作用的学科,广泛应用于空气污染控制、环境监测、疾病传播研究等领域。
二、气溶胶力学原理1. 气溶胶微粒的运动气溶胶微粒在气体中的运动受到多种力的作用,如浮力、沉积力、扩散力、静电力等。
浮力是由气体对微粒的向上推力,沉积力是微粒受到重力的作用而下沉,扩散力是由于浓度差异引起的微粒扩散现象,静电力是由于微粒带电而产生的相互排斥或吸引。
2. 气溶胶微粒的相互作用气溶胶微粒之间存在相互作用,主要包括静电作用、光学作用和凝聚作用。
静电作用是由于微粒带电而产生的相互排斥或吸引,光学作用是微粒对光的散射或吸收,凝聚作用是微粒之间的碰撞引起的凝聚现象。
三、气溶胶力学的应用1. 空气污染控制气溶胶力学在空气污染控制中起着重要作用。
通过研究气溶胶微粒的运动和沉积规律,可以制定合理的空气净化设备和控制策略,有效去除空气中的污染物。
2. 环境监测气溶胶力学在环境监测中也有广泛应用。
通过对气溶胶微粒的浓度、大小、成分等参数的测量,可以评估空气质量、分析污染源、监测疾病传播等。
3. 疾病传播研究气溶胶力学对疾病传播的研究具有重要意义。
例如,通过研究气溶胶微粒在空气中的传播和沉积规律,可以评估疾病在空气中的传播距离和风险,并为疫情防控提供科学依据。
4. 新能源开发气溶胶力学在新能源开发中也有应用潜力。
例如,通过研究气溶胶微粒的凝聚作用,可以探索高效的颗粒材料制备技术,用于太阳能电池、燃料电池等领域。
四、结论气溶胶力学是研究气溶胶微粒在气体中运动和相互作用的学科,具有广泛的应用价值。
通过研究气溶胶力学原理,可以应用于空气污染控制、环境监测、疾病传播研究和新能源开发等领域,为解决相关问题提供科学依据。
未来随着科技的发展,气溶胶力学在更多领域的应用将得到进一步拓展。
气溶胶力学基础将颗粒污染物从气体中分离出来的基本理论是气溶胶力学。
所谓气溶胶是指气体介质中加入固态或液态粒子而形成的分散体系。
以分散相处于悬浮状态的粒子。
2.1气溶胶粒子的基本性质2.1.1 粒状污染物的来源空气污染包括两方面:室外大气污染和室内污染。
空气污染物的来源如图2.1所示。
图 2.1 空气污染源2.1.2粒状污染物的分类粒状污染物的分类方法有多种,在大气污染方面常用德林卡和哈奇德的分类方法[5],见表2.1。
表2.1 德林卡和哈奇德粒状污染物分类方法不同粒径的粒子所服从德空气动力学规律是不同的,为了讨论在不同粒径范围内气溶胶粒子的空气动力学性能,在气溶胶力学研究方面,根据粒子的大小分4个区。
其分类见表2.2[6]。
还可以用克努森数Kn 作为分类依据2/p Kn d λ=(2.1)式中λ——气体分子平均自由程,m ;p d ——粒径,m 。
按Kn 的分类方法见表2.2。
由分子动力理论,气体分子平均自由程为λ=(2.2)式中 M ——气体分子的摩尔质量,kg ;R ——气体常数,()/J kg K ; T ——绝对温度,K ;μ——动力黏度,Pa s ; ρ——气体密度,kg/m 3。
表2.2 根据不同粒径范围定义的气溶胶力学分类方法2.1.3 气溶胶粒子的基本性质 2.1.3.1 粒子的密度由于颗粒表面不光滑和内部有空隙,所以颗粒表面和内部吸附着一定的空气。
设法将吸附在粒子表面内部的空气排出后测得的粒子自身的密度称为颗粒的真密度p ρ。
呈堆积状态存在的粒子,将包括颗粒之间气体空间在内的粉体密度称为堆积密度b ρ,若空隙率为ε,则真密度和堆积密度存在如下关系()1b p ρερ=-(2.3)ρ——粒子真密度,kg/m3;式中pρ——粒子堆积密度,kg/m3。
b颗粒的真密度用于研究粒子的运动行为等方面,堆积密度用于存仓或灰斗的容积确定等方面。
某些颗粒物的真密度和堆积密度列于表2.3中[7]。
气溶胶是什么1、气溶胶是指一种胶体分散体系,具体是指由小固体颗粒或小液体颗粒悬浮分散在气体介质中形成的气体分散体系。
在这种分散体系中,分散相是固体或液体的小颗粒,而分散质是气体。
就拿生活中常见的例子来说,天空中的云,燃料燃烧形成的烟,都是各种各样的气溶胶。
这种气溶胶的消除主要依靠大气降水的过程,经过小分子分散相的碰撞、凝聚和组合,然后以降水的形式沉降下来。
2、气溶胶的分类。
根据不同的分类标准,气溶胶可以分为许多类别。
具体分类方法如下:根据产生方式的不同,气溶胶可分为自然产生和人工产生。
其中,自然产生的气溶胶包括天气溶胶和生物溶胶。
常见的天气溶胶包括烟、云、雾等。
而常见的生物溶胶是指颗粒中含有生物大分子或微生物的溶胶。
人类活动产生的气溶胶包括工业气溶胶和食用气溶胶。
工业气雾剂包括农和洗涤剂,食用气雾剂包括搅拌奶油。
延伸阅读气溶胶是什么1.什么是气溶胶:稳定分散悬浮在气体中的微小液体或固体颗粒称为气溶胶。
之所以翻译成“胶”,是指粒子和介质是粘的,不可分的。
也许每个人都有过这样的经历:走在楼道里甚至路上,明明周围几十米内没有人,但还是能闻到烟味。
我们闻到的其实是烟草燃烧形成的颗粒。
颗粒越小,空气粘度越明显。
微米级的颗粒像空气中的芝麻一样分散在蜂蜜中,沉降速度较慢。
1微米颗粒在静态空气中的沉降时间可达1小时以上。
但是环境中总是有麻烦,所以这些颗粒几乎从不沉降,一直停留在空气中。
这就是为什么吸烟者早已消失,烟味依然久久不散。
什么是气溶胶传播:2.液滴核的大小在亚微米到微米的范围内,所以液滴核可以长时间悬浮在空气中,借助空气湍流飘得很远。
如果滴核中有冠状病毒,吸入体内,可能会导致感染。
除了打喷嚏、咳嗽、说话产生的气溶胶外,人体排泄也会产生气溶胶。
由于新冠肺炎病患者粪便中存在病毒核酸(rna),因此粪便中可能存在病毒。
病毒也可能通过这种气溶胶传播。
即使感染者只是正常轻轻呼吸,肺部长期在做大量雾化,雾化颗粒极小。
气溶胶是什么呢?
气溶胶(aerosol)是指液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。
微粒的动力学直径为0.002~100μm。
由于粒子比气态分子大而比粗尘颗粒小,因而它们不象气态分子那样服从气体分子运动规律,但也不会受地心引力作用而沉降,具有胶体的性质,故称为气溶胶。
九州鹏跃市场部雷廷——135=2297=6831
实际上大气中颗粒物质的直径一般为0.001~100μm;大于10μm的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面,称为降尘;小于10 μm的颗粒,在大气中可较长时间飘游,称为飘尘。
按照颗粒物成因不同,可将气溶胶分为分散性气溶胶和凝聚性气溶胶两类。
分散性气溶胶是固态或液态物质经粉碎、喷射,形成微小粒子,分散在大气中形成的气溶胶。
凝聚性气溶胶则是由气体或蒸汽(其中包括固态物升华而成的蒸汽)遇冷凝聚成液态或固态微粒,而形成的气溶胶。
课程名称:气溶胶力学一、绪论研究气溶胶粒子的形成、运动、沉降和凝并的科学成为气溶胶力学。
其研究内容对人类的生产和生活有着重大的影响。
自然界中云的形成对气候的影响;水蒸发凝结而降雨;风所造成的固体颗粒的迁移与沉积;风对植物花粉的传播以及空气中微生物的散布等都是气溶胶力学的研究内容。
气溶胶的形成对人们的生产和生活有着有害和有利的双面,如一些尘粒会造成呼吸性疾病,生产过程中尘粒的发散会对产品的质量造成影响;但是,液体燃料在燃烧前喷成雾状以及固体燃料在燃烧前磨成粉末可以提高燃烧效率。
目前,研究气溶胶粒子的沉降过程比研究粒子的形成更有意义。
控制粉尘污染的方法和手段是多样的,一般有重力式、惯性式、离心式、纤维过滤式、织物过滤式、静电式以及各种湿式除尘设备。
而气溶胶力学所研究的内容是他们手机气溶胶粒子的机理以及在收集过程中气流的流场和能量损失。
气溶胶力学的研究内容是气象、环境保护、劳动保护等科学的理论基础。
为除尘净化的目的,从气溶胶粒子的物理性质及其运动;气溶胶粒子的空气动力捕获、扩散运动与沉降;气溶胶粒子的凝并、经典沉降以及气溶胶粒子的其他沉降机理讲解。
二、当前气溶胶科学发展动向在应用方面,气溶胶工程技术发展很快。
首先,微电子这一尖端高技术的发展,要求超纯净的工作环境,例如,在大规模和超大规模集成电路超纯净工作室,要求空气中所含气溶胶粒子浓度低于每立方英尺个粒子。
因此,气溶胶粒子的过滤与分离的间题,以及超微量粒子浓度的测量问题,就成为当代气溶胶研究中的重大课题。
另外一个气溶胶工程技术的新发展,是利用气溶胶技术制备新材料。
这是一个引人注目的气溶胶科学与材料科学交叉的新发展。
按照人们预先规定好的力学性质、光学性质和电学性质来制备新材料,本来是材料科学的一个中心课题现在气溶胶科学深入到这一领域,与材料科学相互交叉、相互合作,就出现了一些技术上最激动人心、科学上最富挑战性的新的人工合成物。
例如氧化物与非氧化物,以及金属粉末等,被烧结成不同形状,不同大小的新的固休材料。
这之中有低温超导体材料,人造金刚石薄膜、碳黑、二氧化硅、二氧化铁、硅、碳化硅、光导纤维、汽车钢材、磁带与录相带上的薄膜、感光片薄膜等。
这些新材料正以其高纯度、低成本而令人瞩目。
其次,随着空气污染日趋严重,气溶胶对人类健康的危害日益为气溶胶研究工作者所关注。
人体对不同大小的气溶胶粒子的吸入效率以及粒子在呼吸道中的沉淀问题,成为当前气溶胶热门课题之一。
近年来在空气污染间题上也有厂新的发展,除户外的大气污染测量外,室内空气质量的研究正日益成为新的重要课题。
随之而来的是在气溶胶对人体危害研究的新发展。
由于室内空气普遍含有带放射性的氧,氧在衰变过程中产生了大量的分子团,其大小远远小于过去所研究的粒子。
以往研究的大气气溶胶粒子往往是半径大于拼的粒子,正处于布朗沉淀与惯性沉淀效率的低谷处。
这种粒子就大多能顺利地通过人体头部鼻腔系统,最终在肺部沉淀下来。
这就是以往对气溶胶的肺部沉淀问题研究较多的原故。
现在氧的分子团大小远远小于。
正处在布朗沉淀效率的峰值之处。
于是这种粒子在人体头部鼻腔系统中的沉淀问题就突出起来。
第三,气溶胶对全球气候变化的影响也是当前气溶胶科学中的一个重大课题。
整个大气就是一个气溶胶系统。
其中有来自少、类活动所产生的气溶胶,占总质量的一。
因此,在讨论当代重大的全球气候变化的模式中就不能不把气溶胶的影响包括在内。
然而,气溶胶的气候效应,目前研究水平还很低远不是像温室气体那样其影响已搞得很清楚气溶胶粒子究竟对全球气候起增温作用、还是冷却作用,目前仍模糊不清,也缺少全球范围的大气气溶胶监测资料。
加强对全球范围大气气溶胶的探测,并加强对其气候效应的研究是目前的一个紧迫任务。
三、气溶胶粒子的物理性质1、粒子的分类:粉尘——固体物质的细小微粒。
烟——由燃烧和凝结生成的细小微粒。
烟雾——是烟的一个类型,由升华,凝结,氧化而形成。
雾——由水蒸气及其他气体凝结而成的悬浮液滴。
2、粒子的形状:近似立方体——粒子的三个方向的尺寸有大致相同的大小;板状——在两个方向上有比第三个方向上更大的尺寸;针状——在一个方向上有比其他方向更大的长度。
3、粒径分布:通过直方图、频率和累计百分数、密度函数来估算粒径分布,有时也利用单一粒径来描述气溶胶的粒子分布,如形态直径、中位直径和平均直径。
粒径分布函数:正态分布——符合正态分布的气溶胶是极少见的,但它是各种分布的基础;对数正态分布——是广泛使用的分布,可用来描述大气中气溶胶及生产过程中的粉尘;具有尘粒上限的对数正态分布——描述最大粒径适用,如喷雾的粒径分布;韦布尔分布——适用生产过程中的粉尘,具有一极限最小粒径的气溶胶分布;洛森-莱姆莱尔分布——用来描述比较粗的粉尘和雾是韦布尔分布的特殊情况;洛莱尔分布——描述粉状工业材料;贯山-棚泽分布——雾化产生的气溶胶。
4、气溶胶粒子粒径范围的分类:自由分子区、过渡区、滑动区、连续区。
四、气溶胶粒子的空气动力捕获——纤维过滤理论1、过滤就是借助于多孔介质从分散介质中分离分散粒子的过程。
对于气溶胶粒子的纤维过滤,参与过滤的因素为分散介质、分散粒子和纤维材料。
分散粒子以以下因素决定其特征:粒子的大小,粒子的粒径分布,粒子形状、密度,电荷、粒子的化学组成和浓度。
分散介质的因素:气流速度,气体密度,绝对温度、压力、粘性和湿度。
纤维材料的因素:几何尺寸——过滤面积和厚度、纤维的直径、组成过滤器的纤维结构、过滤器的孔隙率和荷电情况。
过滤过程的基本参数是收集效率、过滤阻力和容尘特性(更换与再生的时间)。
分为稳定过滤和非稳定过滤两个状态。
初期属于稳定过滤,随着容尘量的增加,逐渐进入非稳定过滤状态。
2、纤维过滤器分为充填过滤器和单层过滤器,后者又称为袋式过滤器,纤维过滤器的捕尘机理是截留——粒子到纤维的距离小于粒子的半径时,被捕获。
惯性沉降——纤维大多垂直放置在气流方向上,在纤维附近气流流线发生弯曲,由于粒子的惯性,粒子将不随流线的弯曲而射向纤维并沉降到纤维表面。
随着粒子直径的增大和气流流速的增加,惯性沉降作用也随之增大。
扩散沉降——由于布朗运动,粒子的运动轨迹不予气体流线一致,粒子从气流中可以扩散到纤维上并沉降到纤维的表面,直径越小,布朗运动越明显,扩散沉降越显著增加。
重力沉降——由于重力作用,粒子有一定的沉降速度,将从而是粒子的轨迹偏离流线轨迹接触到纤维表面而沉降。
静电沉降——过滤器中的纤维和流经过滤器的粒子都有可能带电,由于库仑力的作用,也同样可以发生粒子在纤维上的沉降。
总之,粒子在纤维上的沉降室几个捕获机理共同作用的结果,其中有一两个占优势,而总的沉降效率是单一沉降机理沉降效率的函数。
3、纤维的收集效率依赖于粒子性质的量、过滤器性质的量、气体的性质。
其中,最重要的是收集效率依赖于粒子的直径,叫做纤维过滤器的“选择特征”。
选择特征——随着纤维直径的增加,选择性最小的位置向粒径增大的方向移动;最小效率值降低;在最小值附近选择性曲线加宽;速度特征——随着粒径的增大,最小的位置向速度较低方向移动;收集效率的最小值随粒径的增大而增高;最小位置向宿舍较高的方向移动;效率在最小值处移动。
五、水滴捕尘理论水滴捕尘理论是湿式除尘器的理论基础,所谓湿式除尘就是由洗涤介质形成的粒子或液滴穿过需要净化的空气而清除固体粒子的过程。
对洗涤器,其净化过程包括粒子与水滴的接触;收集捕获粉尘后的水滴;排走并清除水中的污泥。
洗涤器包括:喷雾室、旋风洗涤器、引射喷雾洗涤器、填充层洗涤器、雾化洗涤器和文丘里洗涤器。
其捕尘机理也可以分为截留作用、惯性沉降、扩散沉降、重力沉降和静电沉降等。
六、气溶胶粒子的扩散与沉降气溶胶粒子的扩散是由于气体分子随机运动,碰撞粒子并使其内系统的一部分输到另一部分的过程。
随机运动的结果是粒子总是有高浓度区域向低浓度区域扩散。
七、气溶胶粒子的凝并气溶胶粒子的凝并是指气溶胶粒子由于相对运动彼此间发生碰撞、接触而粘着和融合成较大粒子的过程。
是发生于气溶胶粒子间的重要现象。
其结果是粒子的数目减少,而粒子直径增大。
由于布朗运动导致气溶胶粒子互相接触而合并的过程叫做凝并。
在内力作用下也能引起气溶胶粒子的凝并,如由范德华力、荷电粒子、电偶极子和磁极子等所引起的。
在外力作用下也可以引起凝并,如电场和磁场中的凝并、重力场和离心场中的凝并、声场中的凝并以及层流和紊流中的凝并等。
在气溶胶粒子凝并理论中,一般都假设粒子的每一次接触均导致凝并,凝并理论的目标是描述粒子的数目浓度及粒径大小随时间的变化。
八、静电沉降静电除尘器的工作原理是以高压电流在两极间产生电晕放电,含尘气流通过该空间时,粉尘粒子被强制荷电,荷电粒子在库仑力作用下向极板运动被极板捕集。
在电晕放电极的窄小区域内气体分子被电离而离子化,正离子向电晕极运动而被中和,负离子在向集尘极运动过程中撞击粉尘粒子而使其荷电,荷电粒子在电场作用下向集尘极运动而被收集,失去电荷,经振打脱离集尘极。
九、气溶胶力学进展气溶胶力学在气溶胶科学中有突出的重要性。
这集中地表现在1990年京都会议决定设立的特别奖金问题上。
前苏联学者中是现代气溶胶力学的奠基少、他在年发表的《气溶胶力学》——奠定了现代气溶胶力学发展的基础。
以他的名字命名气溶胶科学国际最高荣誉奖,说明了气溶胶力学在整个气溶胶科学发展中的极为重要的主导地位。
京都会议还把第一个中奖奖给了美国著名学者。
他在获奖演说中提到了他的第一个代表作一一对大气气溶胶的Junge谱的理论解释,这个理论是气溶胶力学的一次重要进展。
而生长就离不开凝结与碰并这两个气溶胶粒子动力学的基本过程。
《气溶胶力学》奠定了气溶胶力学的基础,但并不是气溶胶力学的终结。
三十多年来的研究进展,已经把气溶胶力学从中的以孤粒子观点进行研究的阶段,发展到多粒子相互作用研究的阶段。
这主要表现在和温景篙开展的一系列研究上。
当体系极端稀释时孤粒子近似能够成立。
但小的某些观点却井不妥当,例如他认为粒子间势力,如分子引力等,是短程力在大多数情况下都可忽略,因而中认为可以把气溶胶力学归结为对孤粒子运动的研究。
但是,粒子间的相互作用并不仅仅限于势力,更重要的还有粒子间流体动力相互作用这种作用是长程的。
因此在一些情况下,体系即使稀释到体积浓度时,这种作用也不应被忽略。
否则,就无法解释无界空间中粒子云的增速沉降与有界空间中粒子的阻滞沉降。
正是当人们在研究了多粒子间比如粒子对流体动力相互作用并克服了由此而产生的积分。
发散困难以及求解粒子对统计分布的困难后人们才能较深刻地理解气溶胶与水溶胶粒子的阻滞沉降过程在研究粒子碰并过程中粒子间的流体动力相互作用就尤其重要。
忽略了这个作用就不会认识到由流体动力相互作用产生的润滑膜阻对碰并的阻尼作用。
由于这个膜阻粒子间的相对布朗运动和对流运动将衰减到零凝并过程将无法实现。