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空气过滤器知识:微粒大小的量度
文章来源:http://www.songfengkou.com/  2012年08月04日  点击数:2713

空气过滤器知识:微粒大小的量度

微粒的大小通常以粒径表示。但是微粒特别是灰尘粒子并不都具有球形、立方形等规则的几何外形,因此通常所称微粒的“粒径”,并不是指真正球体的直径。在气溶胶及空气洁净技术中,“粒径”的意义通常是指通过微粒内部的某个长度因次,而并不含有规则几何形状的意义。在分析微粒大小的时候,“粒径”就是指的这种含意。


具体地说,粒径可分为两大类:
一类是按微粒几何性质直接进行测定和定义的,如显微镜法确定的粒径。例如,在灰尘采样以后,用普通光学显微镜来观测时,使灰尘标本向一个方向移动通过测微尺,此时微粒投影通过这一标尺时,为标尺刻度线所切的两端的长度就代表粒径。顺序地、无选择地逐粒进行量测,遇尘粒的长径则测其长径,遇短径则测其短径。这里的长径和短径叫做定方向切线径,也称随遇直径,当被测微粒足够多时,结果能正确反映样本尘粒的平均断面。这样,对测定比较方便。但是也有规定只取投影最大线距为微粒直径的,例如美国早年关于洁净室的几个标准就是如此。显然,这就必须在测定时旋转测微尺,而且也不可能精确确定最大线距位置,所以日本的“洁净室中悬浮微粒测定法”(工业标准JIS)就说明不必旋转测微尺,而只要估测投影最大径,并认为引起的误差很小。对于正方体也有采用对角线为其粒径的,那就要以√3乘以边长;
如投影为矩形,可以取长短边之平均值,也可以仍以短边为准,换算成对角线粒径,下面讲到氯化钠微粒,因其晶体投影一般为方形,即用对角线法确定粒径。另一类是按微粒某种物理性质间接进行测定和定义的,如沉降法、光电法确定的粒径,这实际上是一种当量直径或等价直径。前联邦德国标准VDI-2083就定义粒径为与测量方法有关的当量直径。即让在此直径下,作为参照微粒的某物理性质、物理量,相当于(等价于,等效于)该群微粒的某物理性质、物理量。例如,用光散射式粒子计数器测定时,“粒径”是指将所测微粒与标准粒子(如聚苯乙烯小球)作散射光强度的等效比较,而得到的综合效果(代表着某一个几何尺寸的范围)。还可以测出微粒沉降速度,按第六章所述斯托克斯定律求出在静止空气中沉降速度与所测微粒沉降速度相等的、具有和微粒相同密度的球体直径,称为沉降直径,也称为斯托克斯直径,以dst表示,一般小于其他直径。如果设密度为1,则和微粒具有相同沉降速度的球体直径亦称为空气动力学直径,在环境科学中被广泛采用,显然有美国联邦标准209C至209E则说明可以用微粒的最大视在线性长度,也可以用自动仪器测量到的当量直径来表示粒径,即上述两类粒径中可用任何一种。
1—2—2平均粒径
由于微粒形状极不相同,按上述方法得到的粒径对于一个微粒来说,也是不一样的这在实际应用中就很不方便。因此,必须确定一种能反映全部微粒某种特征的粒径的平均数值,这就是“平均粒径”。它是用特殊的方法表示全部微粒某种特征的一个假设的微粒直径。
 
对于表中所列平均粒径名称要注意的是,在文献中常出现互相颠倒的称呼,例如此处称“平均面积直径”,而彼处则称“面积平均直径”,所以只有知道其表达式才能弄清准确意义。但是,若从概念出发,这是容易弄明白的。例如在表1-1中,“平均面积”显然是指所有的面积被某种量(如粒数)去平均,因此面积在分子上;“面积平均”(“比面积”)显然是指单位面积而言,因此面积在分母上。记住这个原则,就不会混淆了。至于选用哪种平均直径合理,这要看工作目的而定。研究计重测尘时显然应采用和质量有关的直径Dv;丽研究微粒的光散射性质时宜用平均面积直径Ds或平均体积直径Dv,因为光散射量在不同的粒径范围内,可能与微粒面积或者微粒体积有关;在与光的折射性质有关的范围内的问题应采用算术平均直径D:,这种性质与微粒长度因次有关。

现举例计算微粒平均直径。
在钠焰法测尘中,用电子显微镜测得在送风气流中采样的某标本片上的823个氯化钠微粒的短边尺寸,假定读值时放大倍数为30000倍(即包含电镜放大倍数和对电镜照片读数用的读数显微镜的放大倍数。

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