粉尘在空气中的运动研究论文

因为重力场中的速度是不一样的，加上空气对流的原因，所以导致了这样的情况发生。

为什么灰尘、水雾等物质比空气的密度大得多，却可以悬浮在空中？灰尘和小水滴能够漂浮在空气中，主要是因为它们在重力场和空气对流中的终端速度较低。空气中运动的物体的空气阻力通常与物体相对于空气运动的速度成正比。当灰尘等小颗粒处于自由落体状态时，空气阻力逐渐增大，最终等于其自身的重力，所以颗粒仍在不断运动。相应的速度就是粒子的终点速度。对流是由于整个空气中的温度不均匀而导致的空气运动。

我们通常讨论的灰尘和水雾中的小液滴的直径在之间。这种大小的颗粒可以与可见光产生明显的散射效应，然后被我们观察到。这也是高中化学里学到的邓达效应的原理。这种规模的粒子可以用流体力学中的斯托克定律来计算终端速度。根据参考文献[1]，计算公式为：是粒子的终点速度，是粒子的密度，是粒子的直径（让粒子是球形的），是重力加速度，是空气的粘度。

我们不妨把粒子直径作为水的密度时的粒子密度，并把每个参数放入公式中，我们可以计算出水雾中小水滴的终端速度约为0.00301m/s。正如你所看到的，这个速度是相当小的。灰尘等颗粒的终端速度很容易被与空气相互作用的对流所抵消，导致灰尘以不确定的速度在空气中漂移。最后，对粉尘悬浮的一个常见解释是，它是由于空气中粉尘颗粒的布朗运动造成的。但事实上，在我们讨论的颗粒尺度上。1~100μm，由于气体分子的碰撞，颗粒的随机运动是非常弱的，运动几乎不受布朗运动的影响。

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粉尘（dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等，这些名词没有明显的界限。国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气中粉尘的存在是保持地球温度的主要原因之一，大气中过多或过少的粉尘将对环境产生灾难性的影响。但在生活和工作中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原细小，才飞扬，空气中必不可少的

空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。 空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体，这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如，在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同，而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较固定的。 由于地球有强大的吸引力，使百分之八十的空气集中在离地面平均为十五公里的范围里。这一空气层对人类生活、生产活动影响很大。人们通常所说的大气污染指的是这一范围内的空气污染。工业的发展，向空气排放了有害物质，污染了空气，使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后，就会严重地损害人类的健康和农作物的生长，破坏了某些物质，又会使人的能见度降低，影响交通安全等等。因此，必须大力防止空气的污染。

这是因为水雾和灰尘的质量非常的轻，如果有人活动或者是其他物体活动，会将这些灰尘还有水雾带到空气当中，其中还有风力，所以灰尘和水雾能够悬浮在空中。

1.粉尘是如何产生？在生产过程中，固体物料的破碎、研磨、熔融，粉料的装 卸、运输、搅拌，液态物质的升华，物质的氧化等，均会产生粉 尘。如防护措施不健全，会有大量粉尘逸散到作业环境空气中， 危害人体健康。产生粉尘的主要作业有：采矿业的凿岩、爆破、采矿、运输；基建业的隧道开凿、采石、筑路；金属冶炼业的原料破碎、 筛分、选矿、冶炼；耐火材料、玻璃、陶瓷、水泥业的原料准 备、加工；机器制造业的铸造、淸砂、表面处理；化工、轻纺业 的原料加工、包装等。按粉尘的来源，还可分为机械过程产尘和物理化学过程产尘 两类。机械过程产尘主要包括以下几个方面。(1)固体的机械破碎如矿石经颚式破碎机、干碾机等进行 破碎和碾碎时产生的粉尘。(2)固体的表面加工如工件经砂轮机、抛光机等进行研磨 时产生的粉尘。(3)物料的筛分碎物料在筛分过程中产生粉尘。(4)物料的转运和装卸细碎物料经皮带机、提升机等进行 运输和装卸转动过程中产生的粉尘。(5)容器装料如各种细碎物料的储料槽、料仓、料斗等在进料时产生的粉尘。(6)细碎物料的散放和清扫如干燥坑的垫砂、窑砂清理以 及打扫卫生等发生的粉尘。(7)粉料成型如压砖机对模具中的物料进行冲压的过程中 产生的粉尘。物理化学过程产尘，即物料在发生物理、化学变化过程中产生的粉尘。例如，冶炼过程、燃料燃烧过程、金属焊接过程等。 这些过程产生的粉尘，直径一般在3pm以下。2-粉尘为什么会飞扬？粉尘按照颗粒直径大小可分为降尘、总悬浮颗粒物、砜尘从劳动卫生角度来看，可分为总粉尘、呼吸性粉尘其中，1.0〜10pm的粉尘对人的健康危害较大。绝大多数场合都可以看到粉尘的飞扬。如果我们做这样一个 动作：在室内用铁铲将一堆粉料从一处铲动至另一处，即使室内 空气基本上处于静止状态，但是由于铁铲的上下移动和粉料的下落 运动而产生一股“携带气流”，粉尘就会随这股气流而运动，造成局 部环境的粉尘飞扬。也就是说，粉尘总会随周围的气流而运动。根据这一现象可知，要控制粉尘的运动，首先要控制空气运 动。换句话说，控制了空气运动也就控制了它所携带的粉尘（或 其他有害物质）。