粉尘测定与分析综合实验指导书样本.doc

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粉尘测定和分析综合实验系统

实验指导书

安全工程学院
实验一 管道中空气粉尘浓度测定

一、 实验目的
中国以质量浓度为测尘标准, 采用滤膜法测尘。以此作为检查工作场所是否符合卫生标准以及作为鉴定生产工艺及通风防尘措施效果的依据。该法一般用在常温、 常压场合。
本实验使学生全面掌握管道中用滤膜法测定空气中粉尘浓度的方法。室外大气及劳动环境中含尘浓度的测定方法与此相同。
二、 实验原理
滤膜法测尘系统如图1所示

1.调风板 2.风机 3.净化箱 4.笛形管 5.取样斗 6.软管 7.整流格 8.旋风器
9.整流格 10.均压杯 11.分散器 12.发尘器 13.底架 14.灰斗 15.采样器
图1
在抽气机的作用下, 使一定体积的含尘空气经过滤膜, 其中的粉尘被阻留在滤膜上, 根据采样前后滤膜的增重( 即扑尘量) 和经过滤膜的空气量( 用流量计测定) , 即可计算出空气中的粉尘浓度。
三、 使用器材及操作
1．天平使用方法
( 1) 调平工作台: 本实验采用万分之一机械式天平。使用天平前, 先用底部支撑螺旋将天平工作台调平( 天平水准器位于主架肩部) 。
( 2) 调零; 使天平盘空载( 加码旋扭全部回零) 。轻轻打开底架正前方的天平开关, 放下托盘, 转动游码调整旋扭, 将游码调至零位。轻轻关闭天平开关。
( 3) 称重: 用摄子将滤膜( 注意, 如膜上有粉尘, 不要使粉尘掉下) 放在天平托盘中心, 关好天平门, 估计滤膜重量, 适当加载砝码。轻轻打开天平开关, 观察游码移动方向。如游码漂离视域, 关闭天平开关, 酌情加减砝码, 使天平游标稳定在某一位置后, 读取滤膜重量数值。
2．滤膜的准备: 从干燥皿中取出待用滤膜五片( 备用滤膜要事先放在干燥皿内干燥) , 用摄子取下两面衬纸, 用万分之一天平分别称重( 滤膜初重, 35-45毫克左右) , 在实验记录上记好每片滤膜初重, 将称好的滤膜用滤膜夹夹好, 放入编号的虑膜盒内, 备用。
3．将滤膜连夹放入采样头内拧紧, 按图1连接采样管路。
4．开动采样器, 调节流量计到20-30毫升( 流量根据发尘浓度、 采样时间确定, 在采样过程中始终保持此采样流量) 。
5．开动实验装置风机。开动发尘器, 调节发尘量( 使滤膜的粉尘采集量在1-20毫克) , 同时开始计时( 用秒表) 。
6．采样3-10分钟末关闭发样器→半闭采样器→关闭风机。
7．取出滤膜夹, 将采样后的滤膜及滤膜夹一起放入干燥皿内干燥两小时( 学生实验主要学习实验方法, 能够适当减少干燥时间, 也可不烘干) 。
8．把干燥好的滤膜放在天平上称重( 末重) , 根据膜上粉尘多少加载适量砝码, 按上述方法称重。
9．该实验粉尘用工业滑石粉, 使用前要放在干燥箱内烘干, 烘箱温度150℃, 时间3小时。
四、 计算粉尘浓度

式中 ——采样后滤膜加粉尘的重量, mg;
——采样前滤膜的重量, mg;
Q ——采样流量, l/min;
t ——采样时间, min。
五、 实验记录
测点
膜号
初重

mg
末重

mg
增重

mg
流量

1/s
时间

min
采样
体积
m3
含尘
浓度
mg/m3

备注: 等速系统样对提高测尘精度具有重要意义, 为此现场测定中粉尘采样口内径应经过等速取样计算来确定, 使取样口内外风速保持一致。在有条件的情况下, 采用标准等速采样头最为理想。DFS-3装置的粉尘样口尺寸已经过等速采样计算。
实验二 除尘器( 旋风除尘器) 性能测定
一、 实验目的
标志除尘装置性能的基本参数是处理风量、 阻力与除尘效率。
本实验主要使学生掌握除尘器处理风量、 阻力及除尘效率的测定方法。
二、 使用仪器
多功能防尘实验装置、 倾斜式微压计: 2台; 测尘取样器: 2台; 滤膜: 四片; 万分之一天平: 1台。
三、 实验方法
1．风量测定
本实验采用的笛形管( 阿牛巴) 流量计测定流量。流量可由笛形管的压差示值直接算出。在现场测定中, 如无标准流量测定器件, 除尘器的风量可按等环面积法, 用皮托管、 压差计测定风量( 见通风实验二) 。
本实验中, 笛形管测定风量, 用下式计算

式中 ——笛形管平均动压, ;
A ——装置系数( 取1) ;
S ——管道内断面积( 0.008) 。
——实验条件下空气密度。用下式计算:

式中 P——实验条件下空气压力, mm Hg;
T——实验条件下空气绝对温度, K。
2．除尘器阻力测定
除尘器的阻力( ) 即除尘器入排风侧的全能量差, 依下式求出:
;
式中 ——除尘器入、 出口测定断面静压力, ;
——除尘器入、 出口测定断面平均风速, ;
——实验条件下空气密度, 。
注意: 现场测定中, 如除尘器入、 排风测点间高差较大。测定阻力时。除上式中的内容外, 还要考虑位能差的影响。
本实验中, 入排风口虽在不同高度, 但高差很小。其位能差一项能够忽略不计; 另外, 入、 排风管断面相同, 上式中的平均动压差一项为零。因此测定除尘器入排风测点的静压差即为除尘器的阻力( 即) 。
3．除尘器效率测定
实验方法: 按实验一的方法同时在除尘器入、 排风管取样, 分别计算入排风管内空气含尘浓度。除尘器除尘效率按下式计

式中 ——除尘效率, %;
——入风粉尘浓度, ;
——排风粉尘浓度, 。
注: 此实验取样后的滤膜要保存好, 以备实验三使用。
4．实验记录及表格
测点
膜号
初重
mg
末重
mg
增重
mg
流量
1/mg
时间
min
体积
m3
浓度
mg/m3
效率%
1
( 入风)

2
( 出风)

3
( 入风)

4
( 出风)

实验三 粉尘颗粒分散度及质量分散度测定
一、 实验目的
当前在粉尘粒度分析时使用最多的方法是显微镜法。
1．本实验使学生掌握显微镜的结构、 原理及使用方法。
2．测定粉尘颗粒分散度、 计算质量分散度。
3．掌握颗粒分散度及质量分散度的计算方法。做出粉尘质量累集分布曲线。
二、 实验方法
用实二采样后的滤膜制作样片。用显微镜在600倍下( 目镜: 15倍, 物镜: 40倍) 测定粉尘的定向粒径, 计录各粒径区间粉尘颗粒数, 计算颗粒百分数及质量分散度。
三、 每组所需仪器、 材料
生物显微镜: 一台; 目镜测微计: 一个; 物镜测微尺: 一个;
粒子计数器: 一台; 醋酸丁脂溶液: 10毫升; 醋酸丁脂吸液管: 一个;
酒精: 10毫升; 酒精吸液管: 一支; 剪刀: 一把;
载玻片: 2片; 脱脂棉: 若干。
四、 实验步骤
1．样片制作: 将实验二采样后的滤膜受尘面向上平铺在载破片上。向滤膜中间滴1滴( 视膜上粉尘多少而定) 醋酸丁脂后, 液滴处的滤膜立即溶解, 揭掉其余部分, 再用一块干净的载破片将溶液来回推移几次, 尘粒在溶液中均匀分布后, 最后一次将溶液在载坡片上均匀推开, 醋酸丁脂蒸发后, 出现一层透明的含尘薄膜。样片制作完成。
如滤膜为不溶型, 则剪一小块含尘膜放在载破片上, 再滴少量醋酸丁脂将小块膜上的粉尘洗下, 将该膜取下, 加适量醋酸丁脂混合均匀后, 将含尘溶液推开, 形成含尘薄膜。
注意: 样片上的粉尘不宜太浓, 否则, 颗粒分散不好, 不易观测。
2．目镜测微尺的标定:
目镜测微尺是一个线状分度尺, 是测量尘粒大小的标尺, 它每一分格所度量的尺寸大小, 与显微镜的放大倍数有关, 使用前必须用标准尺—物镜测微尺进行标定; 物镜测微尺长1MM, 其分成100等分, 每个小刻度为10, 图3所示。

10
18线
物镜测微尺

0

8

7

6

5

4

3

2

1

目镜测微计

显微镜下测微计的标定
图3

2μ
估计线

10μ

10μ

目镜可动标线
5μ

20μ

图4
将物镜测微尺放在显微镜载物台上, 在600倍下将目镜测微尺和物镜测微尺左侧的零刻度线对齐后, 在右测找出二尺的另一重合线( 图3中目镜尺第18线) , 根据刻度示值, 即可按下式算出目镜测微尺一个刻度应量的尺寸。
m
目镜尺的一个刻度( 目镜尺上两竖线间的距离) 22.25m。( 测量时近似视为20m。
3．测定
( 1) 将样片固定在载物台上, 调整焦距旋钮使物镜到最低位置( 不接触样片为限) 。
( 2) 观察样片, 轻轻将镜筒上移, 到镜下粉尘粒子的边缘清楚为止。
( 3) 根据实际需要将粉尘径范围划分为几个粒径区间。本实验采用; <2; 2-5; 5-10; 10-20; >20五个区间, 见图4。
( 4) 用目镜测微尺量取尘粒大小, ( 量取粉尘定向径) 。检测时凡在刻度尺覆盖范围内的尘粒要逐一计测, 用粒子计数器记录每一粒级粒子的颗粒数。填入实验记录。
每个样片计测总粒数不应少于300粒。如刻度尺覆盖的粒数不足300粒, 可向一个方向移动样片, 继续计测。达到粒数为止。
( 5) 大颗粒粒子由于出现次数较少, 易造成测定误差, 可多测几个定面积视野再取其平均值。
4 测定记录及计算
( 1) 颗粒分散度
在质量分散度计算时, 在每一粒径区间均取其粒径平均值作为该区间的代表粒径。在<2微米区间, 因为一般显微镜最小只能观测到0.5微米, 其代表粒径可定为1.25微米; 在>20微米区间, 如数量很少即不再划分, 代表粒径可定为20微米。如大颗粒较多, 视其具体情况确定。
按下表计算颗粒分散度和质量分散度等项目

序号
粒径范围(
>2
2-5
5-10
10-20
<2
总数
1
计测粒数n
1．25

3．5

7．5

15

20

2
数量分散度n/n(%)
3
代表粒径d()
4
当量重nd
5
质量分散度nd/n d(%)
6
质量累集n d
7
质量累集分布R( %)

( 2) 质量累集分布曲线

R%
( 筛下)
100
80
60
40
20
0 8 16 24 32 40 粒级
0