工业粉尘六大性质:悬浮、扩散、附着、燃烧爆炸、荷电、流动
工业粉尘有很多特殊的属性,其中与除尘工程密切相关的有悬浮特性、扩散特性、附着特性、吸附特性、燃烧和爆炸特性、荷电特性以及流动特性等。工业粉尘处理任务也需要了解工业粉尘的性质而选择工业除尘器。
1、悬浮特性
在静止空气中,粉尘颗粒受重力作用会在空气中沉降。当尘粒较细,沉降速度不高时,可按斯托克斯(Stokes)公式求得重力与空气阻力大小相等、方向相反时尘粒的沉降速度。称尘粒沉降的终端速度。
密度为lg/cm3的尘粒的沉降速度大致为:(尘粒直径 速度)0.lμm 4×l0—5 cm/s;l.0μm 4×l0—3 cm/s;l0μm 0.3cm/s;l00μm 50cm/s。
实际空气绝非静止,而是有各种扰动气流,小于l0μm的尘粒能长期悬浮于空气中。即便是大于l0μm的尘粒,当处于上升气流中,若流速达到尘粒终端沉降速度,尘粒也将处于悬浮状态,该上升气流流速称为悬浮速度。作业场所存在自然风流、热气流、机械运动和人员行动而带动的气流,使尘粒能长期悬浮。粉尘的悬浮特性是除尘下程计算的依据之一。
工业除尘器
2、扩散特性
扩散特性是指微细粉尘随气流携带而扩散。即使在静止的空气中,尘粒受到空气分子布朗运动的撞击也能形成类似于布朗运动的位移。对于0.4μm的尘粒,单位时间布朗位移的均方根值大于其重力沉降的距离;对0.lμm的尘粒,布朗位移的均方根值相当于重力沉降距离的40余倍。扩散使粒子不断由高浓度区向低浓度区转移,形成尘粒流经微小通道向周壁沉降的主要原因。
3、附着特性
尘粒有黏附于其他粒子或其他物质表面的特性。附着力有三种,即范德华力、静电力和液膜的表面张力。微米级尘粒的附着力远大于重力,直径l0μm的粉尘在滤布上附着力可达自重的l000倍,当悬浮尘粒相互接近时,彼此吸附聚集成大颗粒,当悬浮微粒接近其他物体时即会附着其表面,必须有一定的外加力才能使其脱离。集合的粉尘体之间亦存在粉尘间的吸附力,一般称为粉尘的黏性力,若需将集合的粉尘沉积物剥离,必须施加拉断力。 范德华力使尘粒表面有吸附气体、蒸汽和液体的能力。粉尘颗粒愈细,比表面积愈大,单位质量粉尘表面吸附的气体和蒸汽的量愈多。单位质量粉尘粒子表面吸附水蒸气量可衡量粉尘的吸湿性。当液滴与尘粒表面接触,除存在液滴与尘粒表面吸附力外,液滴尚存在自身的凝聚力,两种力量平衡时,液滴表面与尘粒表面间形成润湿角,表征尘粒的润湿性能。润湿角愈小,粉尘润湿性愈好;反之,说明粉尘润湿性愈差。
4、燃烧和爆炸特性
物料转化为粉尘,比表面积增加,提高了物质的活性,在具备燃烧的条件下,可燃粉尘氧化放热反应速度超过其散热能力,转化为燃烧,称粉尘自燃。当易爆粉尘浓度达到爆炸界限并遇明火时,产生粉尘爆炸。煤尘、焦炭尘、铝、镁和某些含硫分高的矿尘均系爆炸性粉尘。
5、荷电特性
由于天然辐射,离子或电子附着,尘粒之间或粉尘与物体之间的摩擦,使尘粒带有电荷。其带电量和电荷极性(负或正)与工艺过程环境条件,粉尘化学成分及其接触物质的电介常数等有关。尘粒在高压电晕电场中,依靠电子和离子碰撞或离子扩散作用使尘粒得到充分的荷电。当温度低时,电流流经尘粒表面称表面导电;温度高时,尘粒表面吸附的湿蒸汽或气体减少,施加电压后电流多在粉尘粒子体中传递称体积导电。粉尘成分、粒度、表面状况等决定粉尘的导电性。
6、流动特性
尘粒的集合体在受外力时,尘粒之间发生相对位置移动,近似于流体运动的特性。粉尘粒子大小、形状、表面特征、含湿量等因素影响粉料的流动性,由于影响因素多,一般通过试验评定粉料的流动性能,粉料自由堆置时,料面与水平面间的交角称安息角,安息角的大小在一定程度上能说明粉料的流动性能。
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