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《工业通风与除尘》实验指导书中国计量学院质量与安全工程学院二○一○年九月学生实验守则1学生必须在规定时间内参加实验，不得迟到、早退。2学生进入实验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和安静。3实验前应认真阅读实验指导书，复习有关理论并接受教师提问检查，一切准备工作就绪后，须经指导教师同意后方可动用仪器设备进行实验。4实验中，认真执行操作规程，注意人身和设备安全。学生要以科学的态度进行实验，细心观察实验现象、认真记录各种实验数据，不得马虎从事，不得抄袭他人实验数据。5如仪器发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。不得动用和触摸与本次实验无关的仪器与设备。6凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明原因，书写损坏情况报告，根据具体情节进行处理。7实验完毕后，将计量器具和被测工件整理好，认真填写实验报告（包括数据记录、分析与处理，以及绘制必要的图形）。前言本实验指导书是《工业通风与除尘》课程的配套实验教材。通风与除尘技术是安全工程技术中的重要内容，是保障工作环境中人员以及设备安全的重要技术手段。本课程的教学对培养学生的实践能力十分重要。工业通风与除尘实验是《工业通风与除尘》课程教学的必须实验环节。其目的是加深学生对本课程所涉及的重要基本原理、基本器件和常用仪器设备的结构及工作原理的理解，并且锻炼学生的动手实践能力，使学生在今后的学习和工作中能够综合运用所学知识解决实际问题。本课程要求学生提前阅读实验指导书，掌握相关实验的基本原理和实际操作步骤，在教师指导下进行实践，并根据实验结果独立写出实验报告。本实验指导书中提供了多种实验方案，在实验教学过程中，可根据实际情况进行选择。由于时间仓促，水平所限，难免有疏漏之处，热切期望实验指导老师与学生能提出宝贵的意见，谢谢。目录实验一粉尘基本物理性质的测定························································1实验二、风管风流点风压和点风速测定···········································6实验三、通风风道内阻力测定·····························································9实验一粉尘基本物理性质的测定一．实验目的1．掌握表征粉尘基本物理性质的基本参数以及参数与除尘技术的关系。2．掌握粉尘基本物理性质的常见测定方法以及各种方法的适用范围。3．熟练掌握粉尘几项物理性质的基本测定技术，提高动手实践能力。二．实验原理1．粉尘取样方法（1）圆锥四分法圆锥四分法（图1.1）是将粉尘经漏斗下落到水平板上堆积成圆锥，再将圆锥垂直分成四等份。a、b、c、d，舍去对角上两份。a、c，而取其另一对角上的两份b、d。图1.1圆锥四分法取样混合后重新堆成圆锥再分成四份进行舍取。如此依次重复2～3次，最后取其任意对角两份作为测试用粉尘样品。（2）流动切断法流动切断法（图1.2）是在从现场取回的试料比较少的情况下采用。把试料放入固定的漏斗中，使其从漏斗小孔中流出。用容器在漏斗下部左右移动，随机接取一定量的粉料作为分析样品（图1.2-a）。此外也可以将装有粉尘的漏斗左右移动，使粉尘漏入两个并在一起的容器，然后取其中一个（舍去另外一个）。将试料重复分缩几次，直至所取试料的数量满足分析用样为止（图1.2-b）。图1.2流动切断法取样2．粉尘真密度粉尘是由许多个尘粒所组成的，单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，这里指粉尘的体积，不包括粉尘之间的空隙，因而称之为粉尘的真密度。在一般情况下，粉尘的真密度与组成此种粉尘的物质的密度是不同的，因为粉尘在形成过程中，粉尘的表面，甚至起内部可能形成某些孔隙。只有表面光滑而又密实的粉尘的真密度才与其物质密度相同，通常物质密度比粉尘真密度大20%~50%。粉尘的真密度在除尘中有广泛用途。许多除尘设备的选择不仅要考虑粉尘粒度大小，而且还要考虑粉尘的真密度。粉尘真密度的测定一般是采用液体置换法（或称比重瓶法）测定，其基本原理是给予预先测得粉尘的质量后，将粉尘颗粒之间的空隙和外开孔孔隙的空气置换出来以获得粉尘的真实体积，按下式计算粉尘真密度。423123mmmmmmρ——粉尘真密度，g/cm3；m1——装满液体的比重瓶质量，g；m2——装半瓶液体的比重瓶质量，g；m3——装半瓶液体加粉尘的比重瓶质量，g；m4——装满液体、粉尘的比重瓶质量，g；ρ0——液体密度，g/cm3。3．粉尘分散度粉尘分散度用以表征物质被粉碎的程度，用来表示粉尘粒子大小组成的百分构成，小颗粒粉尘占的比例越大，则分散度越高；反之，则分散度越低，粉尘被吸入机体的机会与分散度有直接关系，分散度高的粉尘，沉降速度较慢，悬浮在空气中的时间较长，因此被吸入的机会就越多，它是粉尘监测的常用指标。测定粉尘分散度的方法很多，每一种方法基本原理都不尽相同，往往适合于一定的条件。这里扼要介绍粉尘分散度的滤膜溶解涂片法和自然沉降计数法。（1）滤膜溶解涂片计数法滤膜溶解涂片计数法的原理是，采样后的滤膜溶解于有机溶剂中，形成粉尘粒子的混悬液，制成标本，在显微镜下测定。本法不适用于可溶性有机溶剂中的粉尘和纤维状粉尘。（2）自然沉降计数法自然沉降计数法适用于可溶于有机溶剂中的粉尘和纤维状粉尘，它是将含尘空气采集在沉降器内，使尘粒自然沉降在盖玻片上，在显微镜下测定。需要的器材包括格林沉降器、盖玻片（18mm×18mm）、载物玻片（75mm×25mm×1mm）、显微镜、目镜测微尺、物镜测微尺等，粉尘分散度的测算与滤膜涂片计数法相同。三、实验仪器粉尘取样实验：漏斗、支架、称量纸等。粉尘真密度测定实验：天平（0.001g）、恒温器（0~50℃）、抽气装置（真空度低于0.09MPa）、比重瓶（25mL）、烧杯（25mL）、滴管（10mL）、温度计（0~50℃，分度值0.1℃）、漏斗（Ф50mm）、支架等。粉尘分散度测定实验：醋酸丁酯（化学纯）、瓷坩埚（25mL）或小烧杯（25mL）、玻璃棒、玻璃滴管或吸管、载物玻片（75mm×25mm×1mm）、显微镜、目镜测微尺、物镜测微尺等。四．实验步骤1．用圆锥四分法获得粉尘样品（1）根据所需样品数量的多少，准备4张大小适中，并且相等的称量纸按照图1所示铺于水平台面上。（2）取装有适量粉尘样品的漏斗置于称量纸正上方。（3）拔出塞棒，使漏斗中的粉尘流出。（4）取任意对角上的称量纸上的样品进行合并。（5）重复（1）~（4）2~3次。（6）最后所得任意对角称量纸上的样品即为取样结果。2．比重瓶法测定粉尘真密度（1）取一经干燥的比重瓶，加人测定所用的液体介质。盖好比重瓶塞，放在恒温水槽内，只露出一端在水面上，持续约30min，使比重瓶内外的温度一致，并调整液体介质至其定量容积。然后取出比重瓶擦干，立即称取（瓶+液）之质量（m1）。（2）将比重瓶中的液体倒出约一半，称量此时液体和比重瓶的质量（m2），在比重瓶中装入粉尘试样约3~5g，称量此时液体、粉尘和比重瓶的质量（m3），并静置30min以上。（3）将装有粉尘和液体的比重瓶放入抽气装置中，开动真空泵，液体内的溶解空气和比重瓶内尘粒中的空气同时被抽出。抽气时间应不少于20min，并防止比重瓶中的气泡不要太大以免将粉尘带出，待比重瓶中液体不冒气泡后停止抽气。（4）取出比重瓶，将液体添至瓶颈，将恒温器中按（1）中的温度保持20min。（5）从恒温器中取出比重瓶，擦干瓶外液迹，填满液体，称量此时装有粉尘、液体的比重瓶质量（m4）。该方法测定时，一个试样作两次平行测定，取其平均值作测定结果，测定数据按GB/T217中规定处理，即同一试样测定的平行试样误差应不大于0.02g/cm3，否则重做。3．滤膜溶解涂片计数法测定粉尘分散度（1）将采用粉尘的滤膜放在瓷坩埚或小烧杯中，用吸管加入1~2mL醋酸丁酯，再用玻璃充分搅拌，制成均匀的粉尘混悬液，立即用滴管吸取一滴，滴于载玻片上，用另一载玻片成45°角推片，贴上标签、编号，注明采样地点及日期。（2）镜检时如发现涂片上粉尘密集而影响测定时，可再加适量醋酸丁酯稀释，重新配制标本。（3）制好的标本应保存在玻璃器皿中，避免外界粉尘的污染。（4）在400~600倍的放大倍率下，用物镜测微尺（图1.3）校正目镜测微尺每一刻度的间距，即将物镜测微尺的刻度线，将其刻度移至视野中央，然后换成测定时所需倍率，在视野中心，使物镜测微尺的任一刻度与目镜测微尺的任一刻度相重合。然后找出再次重合的刻度线，分别数出两种测微尺重合部分的刻度数，计算出目镜测微尺一个刻度在该放大倍数下代表的长度。如目镜测微尺的45个刻度相当于物镜测微尺10个刻度，已知物镜测微尺一个刻度为10μm，则目镜测微尺一个刻度为10×10/45=2.2μm（图1.4）图1.3物镜测微尺图1.4目镜测微尺的标定（5）测定分散度。取下物镜测微尺，将粉尘标本放在载物台上，先用低倍镜找到粉尘粒子，然后用400~600倍观察。用目镜测微尺无选择的依次测定粉尘粒子的大小，遇长径量长径，遇短径量短径。至少测量200个尘粒，算出百分数，如图1.5所示。图1.5粉尘分散度的测定五．思考题1．如何确定粉尘取样量，以及保证取样的代表性？2．影响粉尘真密度测定结果的因素有哪些，如何保证测定结果的准确性和精确性？3．显微镜的使用有哪些注意事项？如何快速的找到清晰视野？实验二、风管风流点风压和点风速测定一、实验目的1熟悉风压测定仪表的构造和使用方法；2掌握测定点风压和点风流的方法；3通过实验更好地理解抽出式通风时风流任一点的全压、静压和动压的相互关系，以及风流某一断面上的风速分布；二、实验设备和仪表扇风机管网系统，皮脱管，U型压差计，胶皮管，TH-880采样器。皮托管：皮托管是传递风流压力的仪器，由内外两根细金属管组成，内管前端中心有孔与标有“+”号的管脚相同。外管前端封闭，在其管壁开有小孔与标有“-”号的管脚相同，测定时使管嘴与风流平行，中心孔正对风流传递测点风流的绝对全压（绝对静压与动压之和），而管壁上的小孔则只传递测点的绝对静压。三、实验内容与方法3.1测风流中任一点的风压在风道的平直段选定一个断面，将皮托管插入风道内，管嘴位于断面的中心并正对风流方向。开动风机，作抽出式通风，用胶皮管将皮托管的相应管脚与压差计连接，测该点的相对全压，相对静压和动压。此外，将皮托管沿风道断面水平移动，观察相对静压有无变化，及测点的绝对全压、绝对静压、动压的关系。3.2测定风道的断面风速分布测点布置：为了准确测得断面风速分布，必需合理的布置动压测点。圆形风道：通常是将圆断面分成若干等面积环，并在各等面积的面积平分线上布置测点，如图所示为三等面积环的测点布置。如速度场纵横对称，也可以只在纵向（或横向）上布置测点。等面积环数越多，测点越多，则测试精度越高。一般都按风筒直径大小确定等面积环数。矩形风道:通常是将断面分成若干等面积小矩形，测点布置在每个小矩形的中心，小矩形每边的长度一般不大于220mm左右，如图所示。图2.1圆形风道测点布置图图2.2矩形风道测点布置图通常皮托管是从风筒一侧插入到测点的，由标尺可以算得皮托管插入深度。风速分布测定，在测定断面直径上，按三个等面积环布置七个测点，测各点的风速。以纵坐标表示测点位置，横坐标表示风速，用坐标纸按一定的比例绘制该断面的风速分布图。计算断面平均风速：ν＝（ν1+ν2+……+νn）/n式中：νn——分别为1、2、…n号测点风速测值，m/sn——测点总数。注意：求平均风速时，中心点的风速不应参与平均。四．实验结果表2.1测点记录表测定点名称次数全压静压动压风速A123平均B123平均C123平均D123平均…………根据表2.1的测定结果，以纵坐标表示测点位置，横坐标表示风速，按一定的比例绘制该断面的风速分布图。五．思考题1．计算各断面的速度场不均匀系数，K=ν/ν中（式中ν为断面平均风速，ν中为断面中心点风速）。2．在实验室里，管道内风速及风量的测定有哪些必要的条件？3．如何布置测点，以保证测得数据的准确性？实验三、