微粒的大小通常以粒徑表示。但是微粒特別是灰塵粒子并不都具有球形、立方形等規則的幾何外形,因此通常所稱微粒的“粒徑”,并不是指真正球體的直徑。在氣溶膠及空氣潔凈技術中,“粒徑”的意義通常是指通過微粒內部的某個長度因次,而并不含有規則幾何形狀的意義。在分析微粒大小的時候,“粒徑”就是指的這種含意。具體地說,粒徑可分為兩大類:
一類是按微粒幾何性質直接進行測定和定義的,如顯微鏡法確定的粒徑。例如,在灰塵采樣以后,用普通光學顯微鏡來觀測時,使灰塵標本向一個方向移動通過測微尺,此時微粒投影通過這一標尺時,為標尺刻度線所切的兩端的長度就代表粒徑。順序地、無選擇地逐粒進行量測,遇塵粒的長徑則測其長徑,遇短徑則測其短徑(如圖1-2所示)。這里的長徑和短徑叫做定方向切線徑,也稱隨遇直徑,當被測微粒足夠多時,結果能正確反映樣本塵粒的平均斷面。這樣,對測定比較方便。但是也有規定只取投影最大線距為微粒直徑的,例如美國早年關于潔凈室的幾個標準就是如此。顯然,這就必須在測定時旋轉測微尺,而且也不可能精確確定最大線距位置,所以日本的“潔凈室中懸浮微粒測定法”(工業標準JIS)就說明不必旋轉測微尺,而只要估測投影最大徑,并認為引起的誤差很小。對于正方體也有采用對角線為其粒徑的,那就要以√3乘以邊長;如投影為矩形,可以取長短邊之平均值,也可以仍以短邊為準,換算成對角線粒徑,下面講到氯化鈉微粒,因其晶體投影一般為方形,即用對角線法確定粒徑。
另一類是按微粒某種物理性質間接進行測定和定義的,如沉降法、光電法確定的粒徑,這實際上是一種當量直徑或等價直徑。前聯邦德國標準VDI-2083就定義粒徑為與測量方法有關的當量直徑。即讓在此直徑下,作為參照微粒的某物理性質、物理量,相當于(等價于,等效于)該群微粒的某物理性質、物理量。例如,用光散射式粒子計數器測定時,“粒徑”是指將所測微粒與標準粒子(如聚苯乙烯小球)作散射光強度的等效比較,而得到的綜合效果(代表著某一個幾何尺寸的范圍)。還可以測出微粒沉降速度,按第六章所述斯托克斯定律求出在靜止空氣中沉降速度與所測微粒沉降速度相等的、具有和微粒相同密度的球體直徑,稱為沉降直徑,也稱為斯托克斯直徑,以dst表示,一般小于其他直徑。如果設密度為1,則和微粒具有相同沉降速度的球體直徑亦稱為空氣動力學直徑,在環境科學中被廣泛采用,以da表示,顯然有美國聯邦標準209C至209E則說明可以用微粒的最大視在線性長度,也可以用自動儀器測量到的當量直徑來表示粒徑,即上述兩類粒徑中可用任何一種。1—2—2平均粒徑由于微粒形狀極不相同,按上述方法得到的粒徑對于一個微粒來說,也是不一樣的'這在實際應用中就很不方便。因此,必須確定一種能反映全部微粒某種特征的粒徑的平均數值,這就是“平均粒徑”。它是用特殊的方法表示全部微粒某種特征的一個假設的微粒直徑。
對于表中所列平均粒徑名稱要注意的是,在文獻中常出現互相顛倒的稱呼,例如此處稱“平均面積直徑”,而彼處則稱“面積平均直徑”,所以只有知道其表達式才能弄清準確意義。但是,若從概念出發,這是容易弄明白的。例如在表1-1中,“平均面積”顯然是指所有的面積被某種量(如粒數)去平均,因此面積在分子上;“面積平均”(“比面積”)顯然是指單位面積而言,因此面積在分母上。記住這個原則,就不會混淆了。至于選用哪種平均直徑合理,這要看工作目的而定。研究計重測塵時顯然應采用和質量有關的直徑Dv;麗研究微粒的光散射性質時宜用平均面積直徑Ds或平均體積直徑Dv,因為光散射量在不同的粒徑范圍內,可能與微粒面積或者微粒體積有關;在與光的折射性質有關的范圍內的問題應采用算術平均直徑D:,這種性質與微粒長度因次有關。現舉例計算微粒平均直徑。在鈉焰法測塵中,用電子顯微鏡測得在送風氣流中采樣的某標本片上的823個氯化鈉微粒的短邊尺寸,假定讀值時放大倍數為30000倍(即包含電鏡放大倍數和對電鏡照片讀數用的讀數顯微鏡的放大倍數
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