大气污染控制工程实验指导书

大气污染控制工程实验指导书 教学院（部） 环境科学与工程学院 教 研 室 环境工程 2013年9月1日实验一 粉尘粒径分布测定一、实验目的1.掌握用光散射的方法测定粉尘粒径分布的方法。2.了解激光粒度分布仪的构造原理及操作方法。二、实验原理根据光学衍射和散射原理，光电探测器把检测到的信号转换成相应的电信号，在这些电信号中包含有颗粒粒径大小及分布的信息，电信号经放大后，输入到计算机，计算机根据测得的衍射和散射光能值，求出粒度分布的相关数据，并将全部测量结果打印输出。激光器光学系统样品池探测器信号处理计算机打印机图1 激光粒度测试仪原理示意图三、实验设备BAEHFGCD、D正视图后视图图2 仪器外形结构A：机械搅拌器 B：样品分散池 C：排水管接口 D：自动进水管接口E：电源开关 F：交流电源输入端 G：连接串口线四、操作步骤1.开仪器和电脑电源，开电源前先检查电源是否正常，接地是否良好；2.为保证测试的准确性，仪器应预热2030分钟，再进行测试；3.打开水开关；运行桌面快捷文件“JL-1166”；4.点击“仪器调零”，会出现两种情况：A.显示“请按空白测试”，表示仪器可以通讯，状态正常；B.显示“仪器调零请等待”，字没有变化，表示仪器与电脑之间没有通讯，此时：请点击：“系统设置-系统设置”，弹出“选择串口号数”对话框，如果当前串口号数为“1”，修改为“2”，仪器就可以通讯了（也可以运行TZ.exe文件修改）。5.点击“半自动清洗”，继续点击“循环泵”和“进水”。待样品分散池内无气泡排出，点击“空白测试”，出现“状态正常 请加粉测试”。注：如果使用环境没有水源，只需在提示自动进水时由人工进水（推荐方法）。也可以选用半自动清洗，由人工进水，往样品分散池内注入三分之二清水，点击“半自动清洗-循环泵”。待样品分散池内无气泡排出，点击“空白测试”，出现“状态正常 请加粉测试”。6.此时，点击“加粉准备”，在样品池中加入适量粉末（约0.10.5g，不同粉体加入量不尽相同，应保证相对加入量显示在5085之间，另加12滴分散剂；7.电脑自动完成第一次测试，显示数据后，可继续点击“测试”，此时：以下表数据进行判断分档测试。见下表：以标准程序测试，最大粒径选择测试程序档备注20m超微粉程序44m微粉程序粒子为片状、针状等非球型颗粒，可选超微粉程序档进行测试48m标准程序80m粗粉程序80m为平均粒径8.反复点击“测试”35次，待数据稳定后，点击“保存文件”，输入文件名，点击“保存”（保存文件默认在当前文件夹中的JL子文件夹中）；9.测试完毕后要及时点击“全自动清洗”，自动进行仪器内部管道循环清洗；注：如果是使用半自动测试，测试完毕后，同样点击“全自动清洗”，待样品分散池内完全排完水后，及进注入清水至样品分散池，水位约在三分之二，此动作人工替代进水阀动作，直至清洗完毕。10.要显示测试结果，点击“结果显示”；11.要打印测试结果，点击“结果显示-打印”；12.清洗次数及排水，进水时间等参数可以自己设定：点击“系统-清洗参数设置”即可设置清洗参数(清洗次数一般为三次)；13.测试结束时，应先关闭仪器电源，再关闭计算机电源。五、注意事项1.分散剂用量不宜过多，每次用胶头滴管滴加12滴，否则将产生气泡，影响测试结果的准确性。2.样品加入量约为0.10.5g，样品不同加粉量不同。粉越细，样品用量越少，但都应使相对加入量保持在5085之间，这样才能保证测试结果的准确性。3.需用专门配置的绸布擦干外表面，请勿用纸或带渣的布料擦拭测试皿。六、实验讨论1.测试数据误差大的原因是什么？2.相同样品，不同仪器测试，为什么结果会不一样？3.测试粉尘粒度分布对除尘的意义是什么？实验二 粉尘真密度测定比重瓶液相置换法一、实验意义和目的粉尘的真密度是指将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度。真密度是粉尘的一个基本物理性质，在除尘系统的设计中有着重要作用。真密度对于重力、惯性力和离心力除尘的除尘性能有很大影响，是进行除尘理论计算和除尘器选型的重要参数。对粉尘真密度进行测试，可对除尘效率的提高和除尘系统的良好运行提供必要的参数。做此实验要达到以下目的：1. 了解测定粉尘真密度的原理及比重瓶液相置换法。2. 了解引起真密度测试误差的因素及消除方法，进一步提高实验技能。二、实验原理在自然状态下，粉尘颗粒之间存在着空隙，有些种类粉尘的尘粒具有微孔，另外由于吸附作用，使得颗粒表面为一层空气所包围。在此状态下测量出的粉尘体积，空气体积占了相当的比例，因而并不是粉尘本身的真实体积，根据这个体积数值计算出来的密度也不是粉尘的真密度，而是堆积密度。为了排除空气，测量出粉尘的真实体积，可以采用比重瓶液相置换法。比重瓶液相置换法是将一定质量的粉尘装入比重瓶中，并向瓶中加入液体浸润粉尘，然后抽真空以排除尘粒表面及间隙中空气，使这些部分为液体所占据，从而求出粉尘的真实体积。根据质量和体积即可计算出粉尘的真密度。若质量为m0、容积为Vs的比重瓶内充满密度为S的液体，则总质量为（m1）：当瓶内加入质量为mC、真体积为VC的粉尘试样后，液体体积减少VC，比重瓶的总质量（m2）为：由上面两式可推得粉尘的真实体积（VC）为：所以粉尘试样的真密度为：式中：mC粉尘的质量，g； m1比重瓶加液体的总质量，g； m2比重瓶加液体加粉尘的总质量，g； VC粉尘的真体积，cm3；S液体的密度，g/cm3； C粉尘的真密度，g/cm3。粉尘真密度测定原理如图1所示。图1 粉尘真密度测定原理示意图三、实验仪器和设备比重瓶 100ml 、 分析天平精度0.1mg、电热真空干燥箱 真空泵 真空度0.9105pa 、烘箱 0-150 、恒温水浴 200.5 、干燥器、滴管、标准煤粉尘式样、蒸馏水、滤纸各若干实验所用抽真空装置如图2所示：图2 抽真空装置示意图四、实验步骤1. 将粉尘式样放入烘箱，在105-110下烘至恒重，然后放于干燥器中冷却备用。2. 将比重瓶洗净、编号，然后烘干至恒重，记下其质量(m0)。3. 向比重瓶中加入约占比重瓶容积三分之一的粉尘试样，然后盖上瓶塞，放到天平上准确称量(m3)。m3减去m0即为粉尘试样的质量(mC)。4. 用滴管向比重瓶内加入蒸馏水至比重瓶容积的一半左右，使粉尘润湿。5. 比重瓶盖上瓶塞，连同蒸馏水一起放入真空干燥箱中，关紧箱门。将真空泵抽气管同干燥箱连接，然后启动真空泵。当真空干燥箱上的真空表读书达到0.9105pa时，拧紧抽气管上的管卡，从真空表抽气口上拔下抽气管，切断真空表电源。6. 经过15-20min后，旋松干燥箱们的旋钮，缓缓松开抽气管管卡。待真空表读数回零后，打开箱门，取出比重瓶和蒸馏水，一起放入恒温水浴中恒温30min（恒温条件随室温而变，一般可调节恒温温度高出室温5左右）。7. 从恒温水浴中取出比重瓶，用滴管向比重瓶内加注蒸馏水至瓶颈部，要求塞上瓶塞后有细小水珠从塞孔冒出而瓶内无气泡。用滤纸仔细擦出瓶外表面的水珠（注意不可将瓶塞孔内的水吸出），然后放到天平上称重（m2）。8. 倒空比重瓶，用自来水清洗后，在用自来水冲洗1-2次。向瓶中加注蒸馏水至瓶颈部，要求同步骤7。然后放入恒温水浴中恒温（恒温条件同步骤6），经过30min后取出比重瓶，用滤纸擦干瓶表面水珠（注意不可将塞孔内的水吸出），放到天平上称重（m1）。9. 查出蒸馏水在恒温水浴温度下的密度（S），用给出的公式计算粉尘的真密度（C）。五、实验数据的记录和处理平行做四个样品，要求四个样品的绝对误差不大于0.02g/cm3。取三个样品的平均值作为粉尘真密度的结果，要求精确到0.01 g/cm3。实验数据的记录表格如下：表1 粉尘真密度测定记录表 粉尘名称比重瓶编号比重瓶质量(g)比重瓶加粉尘质量(g)比重瓶加粉尘加水质量(g)比重瓶加水质量(g)粉尘质量(g)恒温水浴温度()蒸馏水密度(g/cm3)粉尘真密度(g/cm3)平均六、实验结果讨论粉尘真密度测定的误差主要来源于实验操作，主要表现为：1. 称重不准确；2. 因经验不足导致加水量不适，致使粉尘外溢或塞孔内欠水，粉尘未被全部润湿等；3. 因操作不慎，粉尘自比重瓶内被气泡带出；4. 水中有残存气泡；5. 在同一次测定中，恒温水浴的温度前后未能保持一致等等。结合你的测定结果，分析一下产生误差的原因。实验三 旋风除尘器性能测试一、实验目的1管道中气体流速和流量的测定；2旋风除尘器的压力损失和阻力系数的测定；3旋风除尘器除尘效率的测定。二、实验重点会用毕托管和倾斜微压计测定管道中的动压Pd和静压Ps。三、实验难点用毕托管和倾斜微压计测定管道中的动压Pd和静压Ps。四、实验装置旋风除尘器实验装置，采用质量法测定旋风除尘的除尘效率。实验用仪器有：（1）倾斜微压计；（2）托盘天平（分度值1g）；（3）毕托管；（4）秒表。五、实验原理1风量的测定风量的测定采用毕托管测量，其原理是利用毕托管和微压计测出风管断面的流速，从而确定风量，即：式中：Q风量，m3/s；F测定断面面积，m2；测量断面空气平均流速，m/s。由于空气流速在风管断面上的分布是不均匀的，因此在同一断面上必须进行多点测量，然后求出该断面的平均流速。毕托管所测量的断面为103mm的圆形断面，故可划分为两环，微压计测出动压值Pd，相应的空气流速：式中：Pd测得的动压平均值，Pa；空气的密度，Kg/m3。2旋风除尘器阻力的测定：旋风除尘器阻力 式中：Pq小旋风除尘器进出口空气的全压差，Pa；Pl沿程阻力，即静压孔1与2的静压差1.3，Pa；Z局部阻力，Pa。由于小旋风除尘器进出口管段的管径相等，故动压相等，所以Pq=Pj式中：Pj小旋风除尘器进出口空气的静压值，即用微压计测得的静压2和3的静压值。于是：3旋风除尘器效率的测定：除尘器效率的测定可采用重量浓度法，即按下式式中：除尘器进口处粉尘质量，g；除尘器灰斗中捕集粉尘质量，g。六、实验操作要点1测量管道直径，确定分环数和测点数，求出各测点距管道内壁的距离，并用胶布标志在皮托管和采样管上；2测定气流流速和风量。用倾斜微压计和皮托管测出各点气流的动压和静压，以及均流管处气流的静压，求出气体的密度、各点的气流速度、除尘器前后的风量；3用托盘天平称好一定量的尘样；4测定除尘效率：启动风机后开始发尘，记录发尘时间和发尘量。观察除尘系统中的含尘气流和粉尘浓度的变化情况。关闭风机后，收集旋风除尘器灰斗中捕集的粉尘，然后称量，计算除尘效率。七、实验数据整理把测定得到的各种数据整理后求出该除尘器的风量，设备阻力以及除尘效率，并根据所得的结果，对该除尘器进行评价。表1 除尘器性能测定记录表项目工况进口浓度(ppm)进口浓度(ppm)除尘效率(%)风量(m3/s)风速(m/s)风压(Pa)温度()湿度(%)管径(mm)1234八、实验注意事项1在测量的过程中注意将倾斜微压计摆放好，保持U型管两液面相持平；2旋风除尘器灰斗不要出现漏风现象；3注意用电安全，实验完成后要检查电源是否断开。九、实验讨论1除尘器系统若有漏风现象，将会出现什么后果，原因是什么？ 2压力损失和除尘效率随风量大小有何关系，是如何变化的？实验四 电除尘器电晕放电特性测试一、实验目的1了解电除尘器的电极配置和供电装置；2观察电晕放电的外观现象；3测定板式电除尘器电晕放电的电流电压特性。二、实验装置1实验装置板式电除尘器及其供电装置。2供电装置本实验供电设备GG型高压直流电源。由自动控制柜、高压硅整流变压器变压等组成。控制器由自耦变压器、过电流保护环节、电压表、电流表、信号灯及开关线路等组成，并附有振打定时控制单元。控制柜和变压器之间由给定的信号和反馈的信号构成闭环自动调节系统，通过可控硅自动高压，跟踪电场内部的工况变化，提供电场可能接受的最高电压和电流，获得较高的电晕功率。控制器升压变压器整流器电源220V一直流高压三、实验操作要点测量板式电除尘器的电压电流特性曲线（本实验板间距为300mm。）。1检查控制柜电压、电流表及接地线是否正常，检查无误后，所有人员撤到安全网外。2将控制柜的电流插头插入交流220V插座中。将电源开关旋柄搬于开的位置。控制柜接通电源后，低压红色信号灯亮。3轻轻按动高压起动按钮，高压变压器输入端主回路接通电源，这时高压绿色信号灯亮。低压红色信号灯灭。4将二次电流开关顺时针缓慢旋至最大位置，同时观察电流、电压表的变化情况。然后缓慢顺时针旋转电压手柄，使电压慢慢升高。待电压升至5KV时，读取并记录u2、I2；读完后继续升压，以后每升高5KV读取并记录一组数据，当开始出现火花放电时停止升压。并记录下刚开始出现电晕放电时的电压、电流值以及出现火花放电时的电压、电流。5停机时将调压调流手柄旋回零位，按动停止按钮，则主回路电源切断。这时高压信号灯灭，红色低压信号灯亮。再将电源开关关闭，即切断电源。6断电后，高