环境工程—大气实验仿真系统操作手册

环境工程大气处理实验仿真系统操作手册北京东方仿真控制技术有限公司2004 年 2 月RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：1目 录环境工程大气处理实验安装手册2环境工程大气处理实验操作手册旋风除尘器性能实验8碱液吸收二氧化硫实验21RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：2环境工程大气处理实验安装手册欢迎您使用本公司的软件并希望您提出宝贵意见！建议配置：Windows98 操作系统，PentiumII-233 以上，至少 32M 内存，800x600x16位真彩（标准小字体） ，至少 200M 的硬盘空间。安装步骤：1、如果您是 Windows95 用户，要能正常的使用本软件，则系统需要用 DCOM95 升级，运行光盘中的 dcom95.exe 即可。2、安装程序主体（1） 、启动安装程序：用鼠标双击 Aes2003.exe 安装向导将引导您安装程序，下图为安装时的信息画面，点击“Next”按钮进行下一步。在安装过程中点击“Cancel”按钮会取消当前操作，如果安装向导检测到是终止本次安装，则会出现对话框提示：RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：3（2）、选择安装路径：安装向导确定了程序的默认安装目录（一般情况是C:Program FilesAes2003，其中盘符会根据您的操作系统的安装路径而有所不同），如您同意安装程序文件在此目录，点击“Next”按钮进行下一步骤。另外，点击“Back”按钮可回到上一画面。点击“Browse”按钮可以调出更改安装目录的对话框，您可以改变安装路径的盘符、目录和新建目录的名称，然后点击“OK”确定更改并返回，点击“Cancel”取消更改并返回。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：4（3）、建立程序启动菜单：安装向导确定了程序的默认启动菜单“开始程序东方仿真环境工程大气处理实验”，建议您采用默认设置，如果您要更改，请务必记住您所要建立的程序组的名称，以便启动程序。然后点击“Next”进入下一步。（4） 、开始拷贝文件：安装向导现在开始拷贝文件到您所制定的安装目录，窗口上有当前文件的拷贝过程和和整个拷贝过程的进度。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：5（6） 、安装完毕：安装向导拷贝完文件和完成相应的设置后会显示如下的画面，点击“Finish”按钮完成安装。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：6启动程序：如果您在建立启动程序菜单时选择了默认设置，那么在安装完毕后，请点击“开始程序东方仿真环境工程大气处理实验”启动程序，如下图；如果您更改了启动程序菜单的名称，那么以您做的改动为准。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：7如果您在安装和使用过程中有什么问题，请及时与我们联系。欢迎您访问我公司网页： 以及时得到升级信息和了解我们的最新产品。北京东方仿真控制技术有限公司2004 年 2 月RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：8旋风除尘器性能实验一 实验目的通过本实验掌握旋风除尘器性能测定的主要内容和方法，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解。1 管道中各点流速和气体流量的测定2 旋风除尘器的压力损失和阻力系数的测定3 旋风除尘器的除尘效率的测定二 实验原理旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。它具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点。1 旋风除尘器内气流与尘粒的运动含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排除管排出。通常将旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的的中心气流称为内涡旋，两者的旋转方向是相同的。通常把内外涡旋气体的运动分为三个速度分量：切向速度、径向速度和轴向速度。（1）切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量，也是决定质点离心力大小的主要因素。根据“涡流”定律，外涡旋的切向速度反比于旋转半径 的 次方，即 ，此Rn常 数nTRv处 ，常称为涡流指数。内涡旋的切向速度正比于旋转半径 ，比例常数等于气流的n旋转速度 ，即 。Rvt（2）旋转气流的径向速度，因内外旋流性质不同，其矢量方向不同。根据测量结果可以近似的认为外涡旋气流均匀地经过内、外涡旋交界圆柱面进入内涡旋，即近似地认为气流通过这个圆柱面时的平均速度就是外涡旋气流的平均径向速度 ，即 ，式中rv02hrQr为旋风除尘器处理气量， 和 分别为交界圆柱面的半径和高度。Q0rh（3）关于轴向速度，与径向速度类似，视内、外涡旋而定。外涡旋的轴向速度向下，内涡旋的轴向速度向上。在内涡旋，随着气流逐渐上升，轴向速度不断增大，在排除管底部达到最大值。2 旋风除尘器的压力损失在评价旋风除尘器设计和性能时的一个重要指标是气流通过旋风器时的压力损失，旋风除尘器的压力损失与其结构和运行条件等有关。实验表明，旋风除尘器的压力损失一般与气体入口速度的平方成正比，即 ，式中 为气体的密度， 为气p 21vp1v体入口速度， 为局部阻力系数。3 旋风除尘器的除尘效率在旋风除尘器内，粒子的沉降主要取决于离心力 和向心运动气流作用于尘粒上的阻CF力 。在内外涡旋界面上，如果 ，粒子在离心力推动下移向外壁而被捕集；如果DFDCFRunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：9，粒子在向心气流的带动下进入内涡旋，最后由排出管排出；如果 ，作用DCF DCF在尘粒上的外力之和等于零，粒子有 50%的机会被去除。此时的粒径即为除尘器的分割直径，用 表示。 ，式中 为交界面处气流的切向速度， 为尘粒的cd2108TPrcv0TvP真密度， 为尘粒的粘度。当 确定后，则可以得到计算其他粒子的分级效率的公式cd。21cpiid4 影响旋风除尘器效率的因素影响旋风除尘器效率的因素有二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。三 实验公式1 气体温度和含湿量的测定avwpy式中 为饱和水蒸气压力； 为当地大气压力v ap2 管道中各点气流流速的测定kp式中 为皮托管的校正系数； 为各点的动压； 为测定断面上气流的密度。p kp3 管道中气体流量的测定sAQ2式中 为流量系数4 旋风除尘器压力损失和阻力系数的测定21vp式中 为旋风除尘器进口风速5 除尘系统中气体含尘浓度的计算（1）旋风除尘器入口前气体含尘浓度的计算 ifiQGC（2）旋风除尘器出口后气体含尘浓度的计算RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：1000QGCsf式中 ， 为旋风除尘器进出口的气体含尘浓度； ， 为发尘量和收尘量； ，i fGs iQ为旋风除尘器进出口的气体量； 为发尘时间0 6 除尘效率的测定与计算 %10fsG7 实验参数大气温度：20 ；大气相对湿度：20 %；大气压力：101325 Pa；饱和水蒸气压力：2318.6 Pa；空气的粘度：1.8310-5 Pas；管间阻力系数：0.5；微压计倾斜角系数：0.38；直管长度：2 m；均流管的流量系数：0.5；风管横截面积：1.7710 -2 m2；皮托管校正系数：1.0；除尘器进口面积：1.7710 -2 m2。四 实验设备如图，本实验的主要设备有旋风除尘器和离心风机。倾斜式微压计用来测定各点气流的动压和静压，U 型管则是用来测定旋风除尘器两端的压降。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：11五 实验操作1 请先登陆进入实验后，会出现“登录”对话框，如下图所示请认真填写班级、姓名、学号三项内容，这三项内容将被记录到实验报告文件当中。2 除尘器处理风量测定实验点击电动机的电源开关，启动电动机。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：12通过点击主界面上的风量调节阀，打开流量调节窗口。在阀门开度栏中填入需要的阀门开度，或者点击上、下两个按钮，增大或者减小开度，然后在阀门窗体上点击鼠标右键或者窗体右上角的关闭按钮关闭窗体（注意：用窗体右上角的关闭按钮关闭窗体时，在开度栏中填入阀门开度将不被采用） 。这时将有气流在管道中流动，待气流稳定后，可以用倾斜式微压计读取管道的静压值。通过点击主界面上的倾斜式微压计，打开倾斜式微压计窗口。在读数之前，请先在主界面选择读取的压力值是静压值，还是动压值。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：13点击主界面下部的自动记录按钮自动记录数据，或者手动填入数据记录表格，然后通过调节风量调节阀来改变风量的大小，测量多组数据。点击主界面左侧的数据处理，可以进入实验报告部分，通过自动或手动添入数据进行计算。在实验报告部分，可以通过点击保存键对实验数据进行保存；可以通过点击加载键对实验数据进行加载；可以通过点击报表键，对实验数据进行打印。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：143 除尘器阻力测定实验点击电动机的电源开关，启动电动机。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：15通过点击主界面上的风量调节阀，打开流量调节窗口。在阀门开度栏中填入需要的阀门开度，或者点击上、下两个按钮，增大或者减小开度，然后在阀门窗体上点击鼠标右键或者窗体右上角的关闭按钮关闭窗体（注意：用窗体右上角的关闭按钮关闭窗体时，在开度栏中填入阀门开度将不被采用） 。这时将有气流在管道中流动，待气流稳定后，可以用倾斜式微压计和 U 型压差计分别读取管道的静压值、动压值和压损。通过点击主界面上的倾斜式微压计，打开倾斜式微压计窗口。在读数之前，请先在主界面选择读取的压力值是静压值，还是动压值。通过点击主界面上的 U 型压差计，打开 U 型压差计窗口。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：16点击主界面下部的自动记录按钮自动记录数据，或者手动填入数据记录表格，然后通过调节风量调节阀来改变风量的大小，测量多组数据。点击主界面左侧的数据处理，可以进入实验报告部分，通过自动或手动添入数据进行计算。4 除尘器效率测定实验点击电动机的电源开关，启动电动机。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：17通过点击主界面上的风量调节阀，打开流量调节窗口。在阀门开度栏中填入需要的阀门开度，或者点击上、下两个按钮，增大或者减小开度，然后在阀门窗体上点击鼠标右键或者窗体右上角的关闭按钮关闭窗体（注意：用窗体右上角的关闭按钮关闭窗体时，在开度栏中填入阀门开度将不被采用）。这时将有气流在管道中流动。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：18通过在主界面中的发尘量栏中填入需要的发尘量，或者点击上、下两个按钮，增大或者减小发尘量。通过点击主界面上的发尘量调节阀，打开发尘量调节窗口。在阀门开度栏中填入需要的阀门开度，或者点击上、下两个按钮，增大或者减小开度，然后在阀门窗体上点击鼠标右键或者窗体右上角的关闭按钮关闭窗体（注意：用窗体右上角的关闭按钮关闭窗体时，在开度栏中填入阀门开度将不被采用）。点击主界面中的发尘键，开始发尘。发尘结束后，主界面自动弹出收尘结果。点击主界面下部的自动记录按钮自动记录数据，或者手动填入数据记录表格，然后通过调节风量调节阀来改变风量的大小，测量多组数据。点击主界面左侧的数据处理，可以进入实验报告部分，通过自动或手动添入数据进行计算。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：19在实验报告部分，可以通过点击保存键对实验数据进行保存；可以通过点击加载键对实验数据进行加载；可以通过点击报表键，对实验数据进行打印。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：20六 实验注意事项1 在使用倾斜式微压计测定管道各点气流的动静压值和使用 U 型压差计测定除尘器两端的压损时，应在气流稳定的情况下进行。在读数的过程中应注意到压差计中的液柱摆动的范围，及时准确地读出刻度值。2 测定除尘效率的实验中应在启动风机的情况下进行发尘，保证气流的含尘浓度的均衡。3 在实验的过程中应适当调节风机的风量大小以保证除尘器的进口气速在 12-25 m/s。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：21碱液吸收二氧化硫实验一 实验目的：本实验采用填料吸收塔，用 5%NaOH 或 Na2CO3溶液吸收 SO2。通过实验可初步了解用填料塔的吸收净化有害气体的实验研究方法，同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。通过实验要达到以下目的：1 了解用吸收法净化废气中 SO2的效果；2 改变气流速度，观察填料塔内气液接触状况和液泛现象；3 测定填料塔的吸收效率及压降；4 测定化学吸收体系（碱液吸收 SO2）的体积吸收系数。二 实验原理1、填料塔流体力学特性：气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。 在双对数坐标系中用压降对气速作图得到一条斜率为 1.8-2 的直线（图中 aa 线）而有喷淋量时，在低气速时（C 点以前）压降也比例于气速的 1.8-2 次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中 bc 段）。随气速增加，出现载点（图中 c 点），持液量开始增大，压降-气速线向上弯曲，斜率变大，（图中 cd 段）。到液泛点（图中 d 点）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适的气液负荷。2、传质实验：填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：22行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。总体积传质系数 KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。本实验是用 NaOH 或 Na2CO3溶液吸收空气-二氧化硫混合气体中的二氧化硫。吸收方式为化学吸收。通过实验，得到以浓度差为推动力的体积吸收系数（K ya）： Q-通过填料塔的空气量kmol/h; h-填料层高度m; A-填料塔的截面积m 2; y1、y 2-进出填料塔气体中 SO2的比摩尔分率； y m-对数平均推动力；其中pA1、p A2-进出塔气体中 SO2的分压力Pa;P-吸收塔气体的平均压力Pa;因为吸收反应为极快不可逆反应，吸收液面上 SO2的平衡浓度 y*可看作为零。则对数平均推动力 （y m）可表示为：由上面公式可得到以分压差为推动力的体积吸收系数（K Ga）的计算公式为：以上式中： RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：23Q-通过填料塔的空气量kmol/h; h-填料层高度m; A-填料塔的截面积m 2; y1、y 2-进出填料塔气体中 SO2的比摩尔分率； pA1、p A2-进出塔气体中 SO2的分压力Pa;P-吸收塔气体的平均压力Pa;3实验设备RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：24三、实验操作1、请先登录进入实验后，会出现“登录”对话框，如下图所示请认真填写班级、姓名、学号三项内容，这三项内容将被记录到实验报告文件当中。2、实验主界面实验主界面如下图所示实验结果分析装置如下图RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：251启动风机，开始送风点击电源开关的绿色按钮接通电源，就可以启动风机，并开始工作。2打开空气流量调节阀，调节空气流量。由于气体流量于气体状态有关，所以每个气体流量计前都有压差计（测表压）和温度计，和流量计共同使用，转换成标准状态下的流量进行计算和比较。将空气流量调节阀的开度调节到 100，稍许等待，进行下一步。RunYuBuiding610NO.10 XiaoGuanDongLiChaoYang Distrct, BeiJing China,100029北京市 朝阳区安外小关东里 10 号院润宇大厦 610 室 邮编：100029电话 64971654, 64810799 E-mail: sts_，北京东方仿真控制技术有限公司-教学事业部 网址：263鼠标左键点击实验主画面左边菜单中的“数据处理” ，可调出数据处理窗口，点击干塔数据页，按标准数据库操作方法在各项目栏中填入所读取的数据。4调节阀以改变空气流量，重复上述第 2）3）步，为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量 10 组数据以上。注意：因为在干塔状态下压降很低，所以测量范围应尽量不要在流量较低的范围内进行。5干塔压降测量完毕后，在进水之前，应减少空气流量，因为如果空气流量过大，会引起强烈的液泛，有可能损坏填料。6打开水流量调节阀，调节进水流量（建议 35 l/h） 。然后慢慢增大空气流量直到液泛，鼠标左键点击塔身可看到塔内的状况。液泛一段时间使填料表面充分润湿。然后减小空气流量到较小的水平。注意：本实验是在一定的喷淋量下测量塔的压降，所以水的流量应不变。在以后实验过程中不要改变水流量调节阀的开度。7逐渐加大空气流量调节阀的开度，增加空气流量，多读取几组塔的压降数据。同时注意塔内的气液接触状况，并注意填料层的压降变化幅度。液泛后填料层的压降在气速增加很小的情况下明显上升，此时再取 12 个点就可以了，不要使气速过分超过泛点。建议的实验条件