2.1　顆粒污染物的特性

2.1.1　幾何特性

在裝備流體系統中，固體顆粒的形狀與其對系統的危害有著重要的關系，不同形狀的顆粒在流體系統中形成的堆積方式、堵塞狀態與形成的切削模式等都有很大的差異。

顆粒的形狀與顆粒材料的結構和產生顆粒的過程有關，如磨損、破碎、聚結、燃燒等過程所形成的顆粒的形狀各不相同。顆粒的形狀還會對粒徑的測量產生很大的影響。常見的顆粒形狀見表2-1。

顆粒的形狀有規則的和不規則的。規則的顆粒有球狀、正方體狀等，表面光滑的球形顆粒的粒徑就是球的直徑。顆粒的大小用粒徑來表征。非球體或表面不光滑的顆粒被稱為不規則形顆粒，有片狀、針狀、纖維狀等，其粒徑的表征就比較復雜，大致可分為相當球直徑、相當圓直徑和統計直徑等。表2-2列出了幾種表征不規則形顆粒粒徑的方法。

2.1.2　粒徑和分布

2.1.2.1　顆粒的粒徑

顆粒的粒徑是以單個顆粒為對象，表征單顆粒幾何尺寸的大小，顆粒的粒徑是顆粒占據空間大小的尺度，它可以小到幾個納米，也可以達到幾千微米。表2-3給出了常見粉塵和煙霧顆粒的大小。

2.1.2.2　顆粒的粒度（分布）

顆粒的粒度是以顆粒群為對象，表征所有顆粒在總體上幾何尺寸大小的概念。顆粒群或顆粒系是由許多顆粒組成的。如果組成顆粒群的所有顆粒具有相同或近似相同的粒徑，則稱該顆粒群為單分散的顆粒。當顆粒群由大小不一的顆粒組成時，則稱該顆粒群為多分散的顆粒。顆粒群尺寸，即粒徑分布是指組成顆粒群的所有顆粒尺寸大小的分布規律。

粒徑分布有單峰分布和多峰分布，見圖2-1所示。

表達顆粒粒徑分布的方法有：顆粒數分布（N）、顆粒體積（V）或質量分布。顆粒數分布與體積分布的關系見式（2-1）。從式（2-1）中可知，顆粒的體積是直徑（D）的3次方，因此，少量的大顆粒可對體積分布狀況產生很大的影響。

　　 （2-1） 　　

式中，V，顆粒體積（質量）分布；N，顆粒數分布；D，顆粒的直徑。

上述兩種分布又分為頻率分布（頻度分布）和累積分布。頻率分布是指落在某個尺寸范圍內的顆粒數或顆粒體積（質量）占總量的百分率。累積分布是指大于或小于某一尺寸的顆粒數或體積（質量）占總量的百分率。

2.1.3　污染度與顆粒度的關系

2.1.3.1　污染度

污染度即固體顆粒污染度，是指單位容積工作液中不同粒徑的固體污染物的含量。

隨著流體系統污染控制技術的不斷提高，固體污染度這個量值越來越得到了廣泛的認知和普及。為了使人們使用共同的評價標準對流體污染程度進行準確、統一的描述和評定，國際上制定了“流體污染度分級”國際標準，我國也制定了相應的國家標準和國家軍用標準。這些標準均是根據各尺寸段顆粒的數量多少將污染度劃分為若干個等級。有了污染度分級標準就可以按照規定收集、測試、分析和評定工作液污染度等級了。

2.1.3.2　顆粒度

顆粒度是所有顆粒物質粒度分布的簡稱，其物理意義是以粒徑大小與尺寸分布量值來表征顆粒群的特征。它包含粉體顆粒度、氣含顆粒度、液含顆粒度等。

2.1.3.3　污染度與顆粒度的關系

污染度和顆粒度都是顆粒群的數學表象，但兩者在工程應用中是不同的，主要區別如下。

（1）顆粒度賦予了計量學的概念；污染度則是表征了流體品質的一種工程測量特性量。

（2）顆粒度表征的顆粒分布可能是單分散的，也可能是多分散的；污染度表征的顆粒分布一定是多分散的。

（3）顆粒度的同一量值，針對不同的等級標準，其污染度水平未必是相同的；同一污染度水平的液樣，其顆粒度的具體量值也可能是不一樣的。

（4）顆粒度量值所表述的顆粒粒徑可以是表2-2中的某一定義直徑；污染度量值所表述的顆粒粒徑根據不同的污染度等級標準，表征的是顆粒的投影等效圓直徑或投影最大弦長。

（5）顆粒度是用顆粒群分布來解析的；污染度則是用單位體積內的粒徑大小與顆粒數量、重量或以標準規定的相應等級來表示。