广东工业大学环境工程大气期末复习

1、大气的组成 表11列出了干洁空气的组成。大气是多种气体的混合物，它的组成包括三部分： a. 恒定（基本保持不变的）组分: 系指氮、氧、氩及微量的氖、氦、氪、氙等稀有气体。其中氮、氧、氩三种组分共占大气总量的99.6%; b, 可变组分:主要是指大气中的二氧化碳和水蒸气等; c. 不定组分（P2 最后三段） 1.1.4 大气污染大气污染1.1.4.1 大气污染的定义（试比较其差别）v大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。v大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以

2、及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。v如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。 1.2.2 大气污染物1.2.2.1 一次大气污染物v 直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物Sources of Primary Air Pollutants（一次大气污染物的来源）Pollutant （污染物）Sources （来源）Carbon monoxide（CO2）Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco smo

3、ke矿物燃料的不完全燃烧，烟草烟Hydrocarbons(碳氢化合物)Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco burningParticulates固体微粒Chemicals, Burning fossil fuels, Farming operations, Industrial wastes, Building demolition化学物质、矿物燃料的燃烧，工业生产，工业废物，楼房爆破Sulfur dioxide （二氧化硫）Burning fossil fuels, Smelting ore 矿物燃料的燃烧，熔炼矿石Nitrogen com

4、pounds （氮氧化合物）Burning fossil fuels 矿物燃料的燃烧1.2.2.2 二次大气污染物v二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。v光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。v光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。 1.3.3 体积浓度与质量浓度的换算 1atm、0下换算关系式 1atm、25下换算关系式 4 .22mg/3分子量ppmm5 .24mg/3分子量ppmm1.6 中国的大气污染现状与特点1.6.1 大气污染现状v大气污染

5、形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度；v缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制；v大中城市机动车排气污染正在迅速增加；v大多数城市扬尘污染突出；v大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施；1.6.2 中国大气污染的特点 煤烟型污染是我国大气污染的普遍问题； 城市的大气污染比乡村严重； 南方的大气污染比北方严重； 冬季的大气污染比夏季严重； 酸雨现象集中在我国西南、华南和东南地区出现。 1.7.3 控制大气污染的技术措施清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品可持续发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源推

6、广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量1.2.3 气溶胶状态污染物 总悬浮颗粒物 P45 （Total Suspended Particular, TSP） 指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100微米的颗粒物。 可吸入颗粒物 P45 （Particular Matter less than 10微米，PM10） 指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径10微米的颗粒物。 2.2 不同燃料的燃烧过程 2.2.1气体燃料的燃烧过程 气体燃料的燃烧过程可分为三个阶段三个阶段： 气体燃料与空气的混合阶段 气

7、体燃料与空气的混合是一个物理过程，两种气体之间的混合需要一定的时间，还要消耗一定的能量。 混合后可燃气的加热和着火阶段 加热和着火阶段与上相同。 可燃气燃烧反应阶段 燃烧反应是一个激烈的化学氧化过程，在瞬间即可完成。 前两个阶段对整个燃料燃烧过程起控制作用。 根据气体燃料和空气混合状态的不同，其燃烧过程具有三种不同的状态： 有焰燃烧有焰燃烧 气体燃料和空气在燃烧器（简称为烧嘴）中不预先混合，而是分别送入燃烧室或炉膛中边混合边燃烧，在炉膛中可见明显的火焰。无焰燃烧无焰燃烧 无焰燃烧是指气体燃料和空气在进入燃烧室或炉膛之前就已混合均匀，因此 它的燃烧速度比有焰燃烧快的多，整个燃烧过程在安装燃烧嘴的

8、砖墙通道内就可以结束。 半无焰燃烧半无焰燃烧 半无焰燃烧又称部分预混合燃烧。 这种燃烧方式是将燃烧所需的空气分两部分与气体燃料相互混合，一次空气在烧嘴的混合室与气体燃料相混合。二次空气借助于混合后可燃气体的喷射作用，一边混合一边燃烧。2.2.2 液体燃料的燃烧过程 液体燃料包括各种燃料油及酒精等，下面仅讨论燃料油的燃烧过程。 燃料油的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程。它包括四个过程： 燃料油的雾化 油雾粒子中的可燃组分的蒸发与扩散 可燃气体与空气的混合 可燃气体的氧化燃烧 与气体燃料的燃烧过程类似，前三个阶段对整个燃料燃烧过程起着控制作用。 燃料油的雾化是燃料油燃烧的先决条件，雾化的油滴粒子愈

9、细，燃料油与空气接触的表面积就愈大，就愈有利于油滴粒子中可燃组分的蒸发与扩散，就愈有利于油滴粒子中可燃气体与空气的混合，有利于燃料油完全燃烧以及降低污染物的生成。所谓油的雾化，就是把燃料油分散成细小烟雾粒子的过程。在工业上，这个过程是通过燃油烧嘴来实现的。 燃料油中的可燃气体与空气的混合是重质油燃烧过程中的很重要的问题。燃烧重质油所需要的空气量比燃烧气体燃料大，而油蒸气与空气混合也不象气体燃料与空气混合的那样好。因此不太容易得到更短的火焰；燃烧完全程度也不如气体燃料好。对于燃油锅炉及窑炉，应该设法改善或强化油雾与空气的混合过程。2.2.3 粉煤的燃烧过程 粉煤的燃烧过程比气体或液体燃料燃烧更为

10、复杂。粉煤的燃烧是将磨成一定细度的煤粉与空气一同喷入炉内后进行燃烧。在燃烧过程中，不仅发生气体与气体之间的同相燃烧，而且还发生气体与固体之间的异相燃烧。 同相燃烧 气体与气体之间的燃烧 异相燃烧 气体与固体之间的燃烧 影响粉煤的燃烧过程的因素有四个： 一次空气的用量 它与煤粉的品种及挥发分含量有关，一般为总空气量的 2040； 煤粉的喷出速度 它必须大于火焰的传播速度，否则容易发生回火。火焰的传播速度也与煤粉的品种及挥发分含量有关。煤粉的火焰传播速度大约为34 m/s。一次空气与煤粉混合后的喷出速度至少应为火焰传播速度的34倍； 煤粉的燃烧时间 煤粉的燃烧时间不仅与煤粉的细度、挥发分含量和火焰

11、的燃烧温度有关，而且还与燃烧室的空间大小、过剩空气系数的大小以及二次空气的加入方式和气流扰动状况等多种因素有关。 煤粉的细度与过剩空气系数 煤粉的细度与煤粉的品种有关，煤粉的粒径范围一般为170微米，其中2050微米的煤粉粒子为最多。过剩空气系数一般为1.21.3。 煤块在炉内的燃烧方式与加煤方法有关，常见的有二种燃烧方式： 从炉栅上部加入煤块，在炉栅上呈层状燃烧的燃烧方式 其煤层从上至下依次为干燥干馏层、还原层、氧化层和灰层，层状燃烧所需的一次空气从炉栅下部通入，先经灰渣层预热，然后与其上部氧化层的焦炭进行氧化反应，生成CO和CO2，氧化层的温度最高，其厚度大约为4060mm，经过氧化层的空

12、气，其中的氧气已大部分被消耗。还原层中的还原反应是吸热反应，CO2转变为CO，气体温度有所下降。具有一定温度的、CO含量较高的可燃性气体穿过最上一层煤层时，使煤层得到预热、干燥和干馏。经过干燥干馏层的可燃性气体进入燃烧室，与送入的二次空气继续燃烧。将煤块加到向前移动的炉栅上，煤块随炉栅一起移动 一次空气仍从炉栅下部通入，此时，炉栅的前端为预热、干燥、干馏带，中端为氧化带，末端为灰渣带。通过预热、干燥、干馏带及灰渣带的空气，在燃烧室中作为二次空气与氧化带上升的可燃性挥发分继续二次燃烧。 2.1.2 燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（3T） 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低空

13、气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失炉温，增加热损失 温度条件（温度条件（TemperatureTemperature）：达到燃料的着火温度）：达到燃料的着火温度 时间条件（时间条件（TimeTime）：燃料在高温区停留时间应超过燃料）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（燃料与空气的混合条件（TurbulenceTurbulence）：燃料与氧充分）：燃料与氧充分混合混合2.3.3 2.3.3 空气过剩系数空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以 表示，表示， 通常通常1 部分炉型的空气过剩

14、系数部分炉型的空气过剩系数0实际空气量理论空气量aaVV19 对流层（10km左右） 集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层 温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C 强烈对流作用 温度和湿度的水平分布不均大气边界层对流层下层12km，地面阻滞和摩擦 作用明显自由大气大气边界层以上，地面摩擦可以忽略 近地层地面上50100m，热量和动量的常通量层 平流层（对流层顶5055km）同温层对流层顶3540km，气温-550C左右同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低

15、对流运动强烈 暖层（中间层顶800km ） 气温随高度升高而增高 气体分子高度电离电离层散逸层（暖层以上） 气温很高，空气稀薄 空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 大气压力总是随高度的升高而降低 均质大气层8085km以下，成分基本不变2. 气温的垂直变化 气温直减率 （大气） 干空气绝热绘制温度递减率 干绝热直减率 （空气团） 一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换 空气块膨胀（做功）耗内 能 T定性空气块压缩（外气对它做功）T内能（由压力变化引起） Tzddd iTz 温度层结 气温的垂直分布 温度层结 气温随垂直高度的分布曲线 四种不同的温度层结 Tz d 0 ，正正常常分分布布层层

16、结结，中中性性层层结结（绝绝热热直直减减率率）0 ，等等温温层层结结 0 ，正正常常分分布布层层结结，中中性性层层结结（绝绝热热直直减减率率）0 ，等等温温层层结结0, a0 不不稳稳定定0, a0 稳稳定定中中性性层层0，a=0 中中性性稳稳定定层层0 ， a0, a0 不不稳稳定定0, a0 稳稳定定中中性性层层0，a=0 中中性性稳稳定定层层0 ， a0,rrd,大气处于不稳定状态，对流强烈。发生条件：多出现于太阳光较强的晴朗中午。与湍流的关系：伴随较强的热扩散。微风。地面污染状况：由于扩散速度快，靠近污染源地区污染物落地浓度高，对附近居民有害，一般不会造成烟雾事件。5. 烟流型与大气稳

17、定度的关系 锥型（中性or弱稳）特点：烟云离开排放口一定距离后，云轴仍基本保持水平，外形似一个椭圆锥。烟云比波浪型规则，扩散能力比它弱。大气状况：r0,r=rd,大气处于中性和弱稳定状态。发生条件：多出现于多云或阴天的白天，强风的夜晚或冬季夜间。与湍流的关系：高空风较大，扩散主要靠热和动力因子的作用。地面污染状况：污染物输送得较远。5. 烟流型与大气稳定度的关系 扇型（逆温）特点： 烟云再垂直方向上扩散速度很小，再水平方向有缓慢扩散。大气状况： r0,r0,rrd，大气处于不稳定状态；排出口下方，r0,rrd，大气处于稳定状态。发生条件：多出现日落后，因地面有辐射逆温，大气稳定。高空受冷空气影

18、响，大气不稳定。与湍流的关系：排出口上方有微风，伴有湍流；排出口下方，几乎无风，无湍流。地面污染状况：如烟囱高度处于不稳定层时，烟气中的污染物不向下扩散，只向上方扩散，这种烟型对地面影响较轻。5. 烟流型与大气稳定度的关系 漫烟型（上稳，下不稳）特点：与爬升型相反，烟云的上侧边缘清晰，呈平直状，而其下部出现较强的湍流扩散，烟云上方有逆温层，从烟囱排出的烟云上升到一定程度就受到逆温层的控制。大气状况：排出口上方，r0,r0,rrd，大气处于不稳定状态。发生条件：日出后，地面低层空气被日照加热使逆温自下而上逐渐破坏，但上部仍保持逆温。与湍流的关系：烟云的下部有明显的热扩散，烟云的上部热扩散很弱，风

19、在烟云之间流动。地面污染状况：当烟囱高度不能超过上部稳定气层时，烟云就好像被盖子盖住，只能向下部扩散，象熏烟一样直扑地面。在污染源附近污染物的浓度很高，地面污染严重，这是最不利于扩散和稀释的气象条件。第三节 大气的运动和风1.引起大气运动的作用力 直接作用力 重力水平气压梯度力（垂直上与重力基本平衡）间接作用力 地转偏向力（相对运动：方向改变）惯性离心力（大气曲线运动：很小）摩擦力（近地12km内明显） 3.近地层风速廓线模式 平均风速随高度变化的对数律 中性层结：对数律，粗糙度和摩擦速度*0lnuZukZ平均风速随高度变化的指数律 非中性层结： 指数律，稳定度参数11()mZuuZ4.地方性

20、风场 1海陆风 P842山谷风 P843城市热岛环流 P85 危险风速：出现绝对最大浓度时的风速。最大地面浓度最大地面浓度是指一定源强和气象条件下高架点源在其下风地面造成的最大浓度。高架源排放对地面影响是先增后减。刚释放时，随下风距离增加逐渐增强对地面影响，而在远距离处，污染物逐渐稀释，其间出现最大地面浓度。最大地面浓度和它出现时离源的距离是空气污染问题最关心的。 第一节 颗粒的粒径及粒径分布1.1 单一颗粒的粒径 1.1.1 定义 按一定方法确定的表示一个颗粒大小的代表性尺寸的物理量。 1.1.2 测定方法 粒径可以有很多种表示方法，常用的粒径表示方法与粒径的测定方法有关。 粒径的测定方法可

21、分为四大类：显微镜法、筛分法、光散射法（电子计数法）和沉降法。 38沉降法 斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径。 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径。 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径。39 da与ds的换算 在除尘技术中应用最多的两种直径是斯托克斯（Stokes）直径ds 和空气动力学直径da ，特别是后者。二者的关系如下： 式中： 为粉尘的密度。Psaddp401.2 粒子群的粒径分布 粒径分布 又称为颗粒的分散度。指不同粒径范

22、围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。 个数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数ni之比iiNinfn41 个数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。iiiNinFn42个数频率密度:单位粒径间隔时的频率。pp()d/dp dFd43个数分布的测定及计算44中位径 粒数中位径（NMD） 累计频率F=0.5时对应的粒径。451.4 粒径质量分布 类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积频率、质量频率密度等。 在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，个数分布与质量分布可以相互换算。 同样的，也有质量众径和质量中位径（MMD）46 第二节

23、 粉尘的物理性质2.1 粉尘的密度 单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3 粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度 用堆积体计算堆积密度 空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比bp(1) bp472.5 粉尘的润湿性润湿性粉尘颗粒与液体接触后能否互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿速度润湿时间20分钟时的润湿高度润湿性是选择湿式除尘器的主要依据2020(mm/min)20Lv48当尘粒与液体接

24、触时，如果接触面能扩大而相互附着，则称为湿润性粉尘；如果接触面趋于缩小而不能附着，则称为非湿润性粉尘。粉尘的导电性 比电阻d ( cm)Vj49 第三节 净化装置的性能3.1 评价净化装置性能的指标 技术指标 处理气体流量：进口和出口的气体流量的平均值 净化效率：表示装置净化污染物的效果的重要指标 压力损失：指装置的进口和出口气流全压之差，是能耗大小的指标。实质上是气流通过装置时所消耗的机械能。503.2 净化装置技术性能的表示方法 处理气体流量 漏风率 压力损失1N3N2NN1() (m/s)2QQQ1N2N1N100 (%)QQQ21 (Pa)2vP51 压力损失是代表净化装置能耗大小的技

25、术经济指标。 压力损失是净化装置的技术和经济两方面的一个综合指标，它代表该装置能量消耗的大小。系指装置进口和出口气流全压之差。净化装置压力损失的大小，不仅取决于装置的种类和结构型式，还与处理气体流量的大小有关。净化装置的压力损失，实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，它与通风机所耗功率成正比，所以，总是希望尽可能小些。523.3 总净化效率的表示方法 总净化效率：同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比。 通过率：出口污染物流量与进口污染物流量之比。 分级除尘效率：除尘装置对某一粒径或粒径间隔内粉尘的除尘效率。 分割粒径除尘效率为50的粒径22N2N11N2N11 SQSQ

26、22N2N11N1N1 SQPSQ32111 iiiiiSSSS53=31ss例题 对旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气流量为10000Nm3/h，含尘浓度为4.2g/Nm3。除尘器出口的气体流量为12000Nm3/h，含尘浓度340mg/Nm3。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率。54处理气体量：漏风率：漏风情况下的除尘效率：不漏风情况下的除尘效率：hNmQQQNNN/1100012000100002121321%20100001200010000121NNNQQQ%3 .9010000420012000340111122NNNNQQ%9 .9142003401112NN5

27、53.4 分级效率与总效率的关系 (table 5-10) 由总效率求分级效率 由分级效率求总效率 333112221112311/iiiiiiiiiiiiiS ggS ggS ggPS ggPgg1111p00ddiiiiigGq d563.5 多级串联的总净化效率总分级通过率总分级效率总除尘效率12iTiiinPP PP1211(1)(1)(1)iTiTiiinP 121 (1)(1)(1)Tn 574.2 流体阻力 P156流体阻力形状阻力摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反 2DDpDpp1 (N)2() pFC AuduCf ReRepDpDp241 Stokes3 (N) ReCR

28、eFd u（层流）时 得到公式：pD0.6p18.51500 ReCRe湍流过渡区 pD22Dp500 0.440.055 ReCFd u湍流区（牛顿区） 58颗粒尺寸与气体平均自由程接近时，颗粒发生滑动坎宁汉修正 P158流体阻力计算例题pDp31.1011.2570.400exp() 2 /8 (m) , (m/s)0.499 其中努森数d uFCCKnKndKnRTvMv594.3 阻力导致的减速运动根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域积分得速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离驰豫时间或松弛时间驰豫时间或松弛时间322pppDD2Dppd6d42d3 d4 即

29、dduuFCtuuCtd2Pp2Ppd18 d18 其中duuutd/0e (m/s)tuu/00()(1e)txuuu/0(1e)tCxu Cs0 xu C604.4 重力沉降力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）湍流过渡区牛顿区Stokes直径空气动力学直径 P151重力沉降计算例题2pDGBp()6dFFFg2pps18dugCgC1.140.7140.714pps0.4280.2860.153()dgu1/2spp1.74() /udgssp18udgCsaa181000udgC614.5 离心沉降 力平衡关系 Stokes颗粒的末端沉降速度23tDCpp6uFF

30、dR22pptcc2tc18 其中duuCa CRuaR624.6 静电沉降 力平衡关系 静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用 表示，对于Stokes粒子：DEFFqEp3qECd631.1.1 重力沉降室的设计模式重力沉降室的设计模式 层流式 湍流式不管采用哪种设计模式，设计时均要先计算捕集粒子的斯托克斯沉降速度，然后按已知条件确定具体的几何尺寸。表示重力沉降室性能的主要技术指标是分级除尘效率按以上二种模式计算出来的分级除尘效率均高于实际的分级除尘效率1.1.3 分级除尘效率计算式理论推导沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间在t 时间内粒子的沉降距离该

31、粒子的除尘效率0vsu0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQc1.0 ()ihH1.1.4 层流式重力沉降室分级效率计算式对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWLminp36QdgWL由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分级效率公式的一半作为实际分级效率级效率公式的一半作为实际分级效率minp36QdgWL由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分由于

32、沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分级效率公式的一半作为实际分级效率级效率公式的一半作为实际分级效率1.1.7 湍流式重力沉降室湍流模式1 假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去粒子在微元内的停留时间被去除的分数对上式积分得边界条件： 得因此，其分级除尘效率0sdd /d /tx vy upsp0ddd Nyu xNHv Hsp0dlnln u xNCv Hpp0ppL0 ; xNNxLNNspLp00exp()u LNNv Hpsp00s11

33、 exp()1 exp() LiNu LNv Hu LWQ湍流模式2 完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合的设计模式单位时间排出： （ 为除尘器内粒子浓度，均一） 单位时间捕集：总分级效率： 0in v HWinsin u HW0ss0ss0/1/iiiinuWLu L Hvn Hv WnuWLu L Hv1.3 旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成 气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋 少量气体沿径向运动到中心区域 旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋 “外涡旋”与“内涡旋”的

34、旋转方向相同气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度 旋风除尘器气流与尘粒的运动 旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度 旋转气流的切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力大小的主要因素。 外涡旋的切向速度随半径减少而增大，其最大值位于“外涡旋”与“内涡旋”的交界圆柱面上。 内

35、涡旋的切向速度随半径的减小而减小，类似钢体的旋转运动。 外涡旋的切向速度计算公式 P179中式69和式610 内涡旋的切向速度计算公式 P179中式611 旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）径向速度 内涡旋的径向速度高速向外 外涡旋的径向速度低速向心 增大内涡旋的径向速度对分离粉尘有利 增大外涡旋的径向速度对分离粉尘径不利，使有些细小粉尘在向心气流的带动下，进入内涡旋而被排出。 外涡旋的径向速度计算公式 P179 式612 内涡旋的径向速度无多大的实际意义，故教材未介绍。轴向速度 外涡旋的轴向速度向下 内涡旋的轴向速度向上，随气流上升，轴向速度不断增大，在排出管底部达达到最大值旋风除尘器压力损

36、失 旋风除尘器的压力损失计算公式 ：局部阻力系数 A：旋风除尘器进口面积 局部阻力系数旋风除尘器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.82in12PV2e16Ad旋风除尘器的压力损失（续） 旋风除尘器压力损失的影响因素相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变 含尘浓度增高，压力降明显下降 操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa 旋风除尘器的除尘效率（续） 旋风除尘器的除尘效率计算公式（筛分理论）计算分割直径是确定除尘效率的基础 在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD 若 FC FD ，颗粒移

37、向外壁 若 FC FD ，颗粒进入内涡旋 当 FC = FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50% 旋风除尘器的除尘效率（续） 旋风除尘器的除尘效率计算公式（筛分理论 续 ）对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率 另一种经验公式23T0cpcr036Vdd Vr1/2r 0c2pT018V rdV1p1c1exp 0.6931 () nidd2pc2pc(/)1(/)iiidddda. 直入切向进入式 b. 蜗壳切向进入式 c. 轴向进入式旋风除尘器的结构形式进气方式分类 切向进入式 轴向进入式 旋风除尘器的结构形式（续）气流组织分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋风除尘器 由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（