大气污染控制工程习题解答修改wangmy

1、h.”“： n.Zdh：.“：.pi.ntde .I作业习题解答第六章除尘装置6.1在298K的空气中 NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽914cm，高 457cm，长1219cm。空气的体积流速为1.2m 3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21。6.1 解:计算气流水平速度1.29.14 4.57= 2.87 10m/s。设粒子处于 Stokes区域，取“1.82 10Pa s。J二 17.110.0536Tp/8280 ：卜10pa sdmin18v0H18 1.82 10$2.87 10，4.57:%gL21.21 109.81 12.19= 17

2、.2 1017.2即为能被100%捕集的最小雾滴直径。若考虑返混，则dmin36v0H5236 1.82 102.87 104.57课本?pgL31.21 109.81 12.19= 24.3 10_6m = 24.3P163对于dp<100m颗粒，符合 Stokes假设。不考虑返混6.2直径为1.09 Jm的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm,长 50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能得到 80%的操作效率。6.2 解:按层流考虑，usLW(n 1)式中n为隔板数，设n+仁N代表沉降室

3、层数N1亠1818064.9= 22.2，因此需要设置23层。6.33有一沉降室长 7.0m，高12m，气速30cm/s,空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm，空气粘度0.067kg/(m.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。6.3 解:=0.067kg/(m.h) =1.86 10Pa s：.nW：.i”；i：；：” -:；：；：-.：.：.：".一.v_:._. ：.-：.n.C："-：“：.n-n：.：.：.：；：-d.：.；：in；：.： ."：p：h；：""g.；：pt：；：'ngif.：.：m："： 一：

4、-":"."e .：-onf.：cn：.oau；w*.；o"Musb h；.”.sXdo.un*.dmin18VoH18 1.86 10"0.3 12?pgL32.5 109.81 7= 8.4 10，m = 84： 100m，符合层流区假设。L=50cm ，6.4气溶胶含有粒径为 0.63和0.83 Jm的粒子（质量分数相等），以3.61L/min的流量通过多层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。=1.05g / cm3，W=20cm， h=0.129cm，J = 0.000182g /(cm.s)，n=19

5、层。6.4 解：dp=0.63卩m，设空气温度为 298K，首先进行坎宁汉修正:8RT二 M8 8.314 2983.142 28.97 10=466.6m/ s,1.82 10'0.499 20.499 1.185 466.6-6.6 10m,p的取值，气体密度_22 2 6.6 10-0.210.631.101.10C =1 Kn 1.257 0.4e Kn = 1 0.211.257 0.4e 21 = 1.264。或 C=1+0.165/dp=1+0.165/0.63=1.2620.63 101.05 103Us18 1.82 109.81 1.264 =1.58 10*m/s

6、usLW(n 1)1.58 100.5 0.2 203.61 10/60-0.525。dp=0.832 6.6 10,0.83= 0.161.101.10C =1 Kn1.257 0.4e Kn =1 0.161.257 0.4e 叩6 =1.202。或 C=1+0.165/dp=1+0.165/0.83=1.199gC 二6 厶30.83 101.05 1018 1.82 10-59.81 1.202 =2.60 10 m/susLW( n 1)2.6 10-50.5 0.2 203.61 10/60=0.864。_“DM：:.："".：:：'：."：:

7、;:b： .:o:.c:；"-：:“:.-n:.:：;:：-d.o;:："；:；o."”三三:三三:-汙:三二:;:'-onf.：cn：.oc.-'Ik. .t.-.h.”“： .sc.:.-.一：-":".h：."t:.4.58g/m3灰尘的气流（4 = 2.5=<10，Pa，s）,其除尘总效率为3i因此总效率 j = 0.5(0.525 0.864) = 0.695S3g3i=9siS2g2iS1g1i1iSig1i=1 P2ig1iPg2i / g3i粒径范围/ Am捕集粉尘的质量百分数/%逸出粉尘的质量百

8、分数/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.3>4584.01.16.6某旋风除尘器处理含有90%。粉尘分析试验得到下列结果。1）作出分级效率曲线;2 ）确定分割粒径。S3i= S3gS2 S2g2i，Sli= S1g1i，注：g1i进口 g2i出口（逸出）g3i捕集6.6 解:P144(5-53)Pg2i /g3i0.9（P=0.1）计算分级效率，结果如下表所示:0.9 0.1 76/0.5= 5.59%粉尘间隔/4m055101015152020

9、252530303535404045>45F=p 曰. 质量频率/%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口 g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.1ni/%5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85据此可作出分级效率曲线。iPg2i / g3io n f.：cn：.o- wMugri：”.: c.rn一：-":"._. . to-.一：:-"onf.：cn：.oau；w*.；o"Musb h；.”.sXdo.un*在率效级分O由上

10、表可见，510 Jm去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，dc=7.5。6.7某旋风除尘器的阻力系数为9.9，进口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。6.7 解：1 2 1 2P169（6-13） ：pV 9.9 1.293 152 = 1440Pa。2 26.10在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为 0.3m,L=2.0m ,气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m ,粒径为1.0m的粉尘荷电量q=0.3x 10- 15C,计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。6.10 解：P187 (6-33)qEpw3

11、dp=0.176m/s。0.3 10" 100 1033 二 1.81 10* 1 10“23A =二dL 二二 0.3 2 - 1.885m , Q=0.075m /sA1 885- exp(- exp(0.176)=98.8%。Q0.0756.11利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，已知该电除尘器由四块集尘板组成，板高和板长均为366cm，板间距24.4cm，烟气体积流量2m3/s;操作压力为1atm，设粉尘粒子的驱 进速度为12.2cm/s。试确定：1）当烟气的流速均匀分布时的除尘效率；2） 当供入某一通道的烟气为烟气总量的50%，而其他两个各供入 25%时的除尘效率（参考 图

12、 6-27）。；：二：；“壬.：.；""：；：."；：；：.：；：。：.："：“'：.-：.：.；：.：；：-；.：0；："；：0.；：；：；："".：.：； ；：-.“.i”；：；：；h：”“：.："；.：6.11 解：32213.4 汽21) Q '2/3=0.667 m /s, S=3.66 =13.4m , i = 1 - exp(0.122) =99.3%。0.66713 4 x： 6 或 i =1 exp(0.122) =99.3%22)设气流横截面积为Q/A20.5Q/3A 1/3=

13、1.5，查图 6- 271.2 L4 1.61,82.0峰值速度/平均速度得 Fv=1.75故 广1-(1 -)Fv =1-(1-99.3%)1.75=98.8%。6.12板间距为25cm的板式电除尘器的分割直径为 0.9,使用者希望总效率不小于 98%, 有关法规规定排气中含尘量不得超过0.1g/m3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为 30g/m3，且粒径分布如下：质量百分比范围/%02020404060608080100平均粒径/»m3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式为=1 - e°dp，其中 捕集效率；K经验常数；d颗粒直径。试确定：1)该除尘器效

14、率能否等于或大于98% ； 2)出口处烟气中尘浓度能否满足环保规定；3) 能否满足使用者需要。6.12 解：三 J：；0：三二:：。：；0三1：；：丁"汪：三,.：；."=1 -e*dp ？一 s:l“."e .：-onf.：cn：.oau；w*.；o"Musb h；.”.sXdo.un*iA=1 -exp(w) = 1 -exp(QA qEpQ 3i dp)=1 -exp(；od pEoEp37 d)=1_exp(-kdp)1) 由题意 0.5 =1 exp(-k 0.9)= k =0.77dp=3.5,1 =exp0.77 3.5)=932%dp=8

15、.0 Jm ,2 =1 -exp(-0.77 8.0) =99.8%dp=13.0 Jm ,3 =1 - exp(-0.77 13.0) = 100%故=0.2 93.2%0.2 99.8%1 0.2 3=98.6%98%2) T2i =30 (1-98.6%) =0.42g/m3, >0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。6.13某板式电除尘器的平均电场强度为3.4kV/cm，烟气温度为 423K，电场中离子浓度为108个/m3,离子质量为5X 1026kg，粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：1）粒径为5 Jm的粉尘的饱和电荷值；2）粒径为0.2m的粉尘的荷电量；3）计算上述

16、两种粒径粉尘的驱进速度。假定：1）烟气性质近似于空气；2）粉尘的相对介电系数为1.5。6.13 解：1) P183 (6 31)电场荷电为匚21 .52_625_J6q =30dpE°=38.85 10(5 10 )3.4 10 =3.04 10 Cs+2p3.5ln(12e udpN°tp)8 0kT扩散荷电按P184(6 32)计算，25kTdp n 2 e2二8.85 10 °2 1.38 10山 423 5 10“1.6 109 2(1.6汉 109 )2汉467汉5汉10厘><108><5 ln(1 8 8.85 102 1.38

17、 10°3 423)= 63.365 0.06982 = 4.42n e=4.42 1.6 10,9=7.08 10,9C与电场荷电相比很小，可忽略。因此饱和电荷值 3.04 X 1016c。2)电场荷电为名21.542-625丄9q=30d：E0 二38.85 10(0.2 10 )2 3.4 10 =4.86 10 C“2p3.5扩散荷电;:ib.-.三:-汙:三二：；：丁-onf.：cn：.oc.-'Ik. 2 :'h.”“： .sc.:.-.一：-":".h：."t:.2 ；0kTdln(1e2udpN0t8 ；0kT28.85

18、1012 1.38 10力 423 0.2 1031.6 10J9ln(11.6 10J9467 0.2 10-6 108 58 8.85 10一121.38 103 423-2.53 2.889 10”-7.31 10”n e=7.31 10 1.6 10J9=1.17 10?C与电场荷电相比很小，可忽略,故粉尘荷电量4.86X 1019C。3)取2.5 10'Pa sdp=5 Jm 时,dp=0.2 Jm 时,qE3dqEp3.04 10.163.4 1053 二 2.5 10$ 5 10"64.86 10493.4 1050.088m/s;3 二 2.5 100.2 1

19、0=3.51 10m/s。集傀扳面和/e' mi n) 1®6-49：电除尘器捕集效率鸟比集尘板面积的关系6.14 解三-A；0：三二:：.：；。：1：汙:三.：."-onf.：cn：.oc.-'Ik. 查图得集气板面积约 1000m2 ( l000m3/min ) 一1。根据 j = 1 _exp(一_A Wj),Q0.995=1 exp ( Wi)解得 Wj=5.30m/min。6.15电除尘器的集尘效率为95%，某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的推荐成立， 试求使用该添加剂后电除尘

20、器的集尘效率。6.15 解：AAA= 1-exp(- w)=95%，故 exp(- w) = 0.05， exp(-2w) = 0.0025QQQ因此-exp(-±2w) =1 -0.0025 =99.75%。Q6.16烟气中含有三种粒径的粒子：10 Jm、7 Jm和3 Jm，每种粒径粒子的质量浓度均占总浓度的1/3。假定粒子在电除尘器内的驱进速度正比于粒径，电除尘器的总除尘效率为 95%，试求这三种粒径粒子的分级除尘效率。6.16 解：设3种粒子的分级效率分别为1、2、 3，则4 23 =(1e0k) (1e") (1e"k) =3 0.95= k = 0.65

21、86因此 j =99.9%，2 =99.0%，3 =86.1%。6.17对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为r =exp-(0.018M °5只/ R-0.6R2)。其中M是碰撞数的平方根，R=dp/dD，对于密度为2g/cm3的粉尘，相对于液滴运动的初速度为30m/s，流体温度为297K，试计算粒径为 1)10 Jm ； 2)50 Jm的粉尘在直径为 50、100、500m的液滴上的捕集效率。6.17 解：1) 粉尘粒径 dp=10 JmdpPp(Up Ud)j当液滴直径为 50 Jm 时，R=0.2 ；碰撞数 NI p 366.3， 、 NI =19.14。18呱由给出

22、计算公式可得=50.3%同理可得液滴直径为 100 .Lm、500 .Lm时捕集效率为42.6%、10.1%。2) dp=50 Jm用同样方法计算可得颗粒在直径为50 .Lm、100丄m、500丄m的液滴上捕集效率分别为WOE:;"壬;-.-. t.-.he.tote .一 s:l“0、10.2%、25.0%。6.18 一个文丘里洗涤器用来净化含尘气体。操作条件如下：L=1.36L/m3,喉管气速为83m/s,粉尘密度为0.7g/cm3方程，烟气粘度为 2.23x 10_5pa.s取校正系数 0.2,忽略Cc,计算除 尘器效率。烟气中粉尘的粒度分布如下：粒径/4m质量百分数/%<

23、;0.10.010.10.50.210.51.00.781.05.013.05.010.016.010.015.012.015.020.08.0>20.050.06.18 解：按大气污染控制工程P211 (6 53)p = 1.03心0諾(2) =一1.03如0汉(83如02)2".36"0 =96.5cmH2OQg(6552-0.33d： e p2.23 10* 2粒径小于0.1所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0，除尘效率约为1；因此P 二 °21 eq33 03210012.0q.33 12.52乂 e1000.78_0.33 0.7521 3

24、.0_0.33 32ee100 1008.0_0 33 17 52汉 e=0.0152%100160 e33 7”2100故=1 -P =98.48%。6.19水以液气比12L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速1.845 x 105Pa.s,颗粒密度为1.789g/cm3，平均粒径为 器的压力损失和穿透率。116m/s，气体粘度为1.2，f取0.22。求文丘里管洗涤6.19 解：p = 1.03況10vT(Ql ) =1.03江10° 江(11600)2 江12況10 =1663cmH2O QgP ©pf 10rCcd2f2 p®P卜6'曲1。7 笙 叫二

25、-onf.：cn：.oau；w*.；o"Musb h；.”.sXdo.un*"e .：.一 s:l“01720172坎宁汉修正 CC =1 0 =1 0 =1.143dp1.26.V<10RPgCCd?fp R 二 exp1 P p 922(1.845 10 °)2r 6.1 x10 x1 x1.789x1.143x1.2 x 0.22 x1663、二 exp厂19= 3.59 1006.20设计一个带有旋风分离器的文丘里洗涤器，用来处理锅炉在1atm和510.8K条件下排出的气流，其流量为 7.1m3/s,要求压降为152.4cmH2O，以达到要求的处理效

26、率。估算洗涤 器的尺寸。6.20 解：33设气液比 1L/m，dp=1.2m，?p =1.8g/cm，f=0.25。在 1atm 与 510.K 下查得% =2.99 10Pa s。由 p - -1.03 10v；(Ql ) - -1.03 10” v2 1.0 10=152.4cmH2O可解得 Qg7.12v=121.6m/s。故喉管面积 S0.058m ， DT=272mm。121.6取喉管长度300m m,通气管直径 D1=544mm。：24， :- 2 = 6，贝VD1 Dt码D Dt 丄 a 2L1-ctg - = 640mm = 0.64m , L2-ctg - = 3.13m2

27、2 2 2(取 D2=600mm )。6.21直径为2mm的雨滴以其终末沉降速度穿过300m厚的大气近地层，大气中含有粒径为3 Jm的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80 Jg / m3。1）每个雨滴下降过程中可以捕集多少颗粒？2）由于捕集这些颗粒，雨滴的质量增加了百分之几？6.21 解：由Air Pollution Control EngineeringP300 9.48 式 M Dd = zc t。 t 通过 P293 Figure4339.18读取。取=2 10 kg/m，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，禾U用大气污染控制工三:-汙:三二：；：丁;:ib.-.-onf.：cn：.oau；w*.；

28、o"Musb h；.”.sXdo.un*"e .：一：-":".h.”“：360 :'h.”“： .sc.:.-.h：."t:.程P150 (583)v=1.742.0 10-(1.0 103 一 1.205) 9.81/1.2051/2=7.0m/ s。因此,'pd：v2 103 (3 10 冷2 7.018Db18 1.82 10-52 10=0.912。从 Figure 9.18 读出 t =0.11( Cylinder )。1.98 x 104%。2mm,其捕集空气中的悬浮由Air Pollution Control E

29、ngineering公式 lnC0Dd过。代入已知数据ln 0.1 =1.52.5 10 A2 10 ；t=、：t=12.3h，即需持续半天左右的时间。3 2.故 M= (2 10 )300 80 0.11 =0.0083。4而液滴本身M ' = 1二D3 ； =4.19 103 Jg。故质量增加了6.22以2.5mm/h的速率发生了大面积降雨，雨滴的平均直径为 颗粒物的效率为0.1，若净化空气中90%的悬浮颗粒物，这场雨至少要持续多长时间?6.22 解:6.23安装一个滤袋室处理被污染的气体，试估算某些布袋破裂时粉尘的出口浓度。已知系0.0458g/m3，被统的操作条件：1atm ,

30、 288K，进口处浓度9.15g/m3，布袋破裂前的出口浓度污染气体的体积流量14158m3/h,布袋室数为6，每室中的布袋数100，布袋直径15cm，系统的压降1500Pa,破裂的布袋数为 2。6.23 解:9.15 0.04589.15100% =99.5%设破裂2个布袋后气体流量分配不变，近似求得出口浓度如下:598600C°(1 -)二6003C0 二 0.0761g/m。因此9.15 0.07619.15100% = 99.2%。6.24某袋式除尘器在恒定的气流速度下运行30min。此期间处理烟气70.8m3，系统的最初和最终的压降分别为 40Pa和400Pa,假如在最终压

31、力下过滤器再操作1小时，计算另外的气体处理量。6.24 解:设恒定速度V1,则KfV1Vi = 400。若在400Pa压降下继续，则XfXp1"gXp2Kf .me'.40v2V2360Q2v1Q1400 二400360Q2V270.8 v1400400 30 dQ2360 3OQ2 dQ270.8dt70.82dt400= 169.5dQ2dt2.15Q2dQdt400解此微分方程得Q2=90.16.25利用清洁滤袋进行一次实验，以测定粉尘的渗透率，气流通过清洁滤袋的压力损失为250Pa, 300K的气体以1.8m/min的流速通过滤袋，滤饼密度1.2g/cm3，总压力损失

32、与沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率（以m2表示），假如滤袋面积为100.0cm2。p/ Pa61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.0426.25 解：当 T=300K 时，=1.86 10-5Pa S， v=1.8m/min=0.03m/s。S1.2 103 100 10* 12"f M 倔伏 °.03/KP利用所给数据进行线性拟和,be.：0-：o.C："-：“：e.-n：ew：.e；：-：“。；："；：o." ' ".:："

33、kiga . I ：.；.：'三:-汙:三二:;:丁 o.:： _.“.i”：；：-onf.：cn：.oc.-'Ik. . t.-.he.tote .一 s:l“6.26除尘器系统的处理烟气量为 10000m3/h,初始含尘浓度为 6g/m3，拟采用逆气流反吹清 灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K，除尘器压力损失不超过1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4 ）最大清灰周期；5）滤袋面积；6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。6.26 解：1）过滤气速估计为 VF=1.0m/min。2）

34、除尘效率为99%，则粉尘负荷 W二vCt =0.99 6t =5.94tg/m2。3） 除尘器压力损失可考虑为P = AR 二PE * =PpPt为清洁滤料损失，考虑为120Pa； Pe = SE vf = 350Pa ；Pp 二 Rpv2 Ct =9.5 12 5.94t =56.43tPa,Rp取9.50N min/（g m）；故.P = . ：F PE Pp =350 120 56.43t（Pa）二 470 56.43t（Pa）。4）因除尘器压降小于 1200Pa，故47056.43t（Pa） ： 1200,t : 12.9 min即最大清灰周期。Q 10000汉39325）A240m

35、。60vF601273-onf.：cn：.oau；w*.；o"Musb h；.”.sXdo.un*"e .：一：-":".h.”“： .6)取滤袋 d=0.8m, l=2m。a = :dl= 5.03m2,= 47.7，取48条布袋。6.27据报道美国原子能委员会曾运用细粒子的穿透率。P = exp(7ZVsD2m深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算pa9Dfg；）。其中：Z=在气流方向上床的长度;Vs=气体的表面流速；D pa=细粒子的空气动力学直径;；二沙滤床的孔隙率;Dc=沙滤床的沙粒的直径;.-g =气体的粘度。1)若 dpa=0.5，Dc=1.0mm， vs=6cm/s，；=0.3,试估算沙滤床的捕集效率;2）欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度至少应多厚?3）推导该效率方程式。6.27 解:1）将已知数据代入所给公式即有P =exp_7622沢0.06"0.5沢10 )如000=0.0139，口(1 10冷2 0.3 1.82 10-98.