大气污染课后答案6章

1、第六章除尘装置66.1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1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.210解：n 1 2计算气流水平速度va= = :=2.87x10- ，/$。设粒子处于 Stokes区域，取 =1.82x10 W E。按大气污染控制工程P162 (6 4)=17.2 x 10*? = 17.2/zm20cm,长50cm,共18层，层间距8/v0H “ 8 x 1.82 x KT x 2.87 x 10 湿 x 4.57 V 1.21X10 3 PpgL即为能被1

2、00%捕集的最小雾滴直径。6.2直径为1.09的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽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 解:按层流考虑，根据大气污染控制工程P163 (6 5)也上E,= 丝=18 乂型_ = 22.2,因此需要设置 23层。2 n264.96.3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 3，空气 粘度0.067kg/(kg.h),求该沉降室能100%捕集的最小粒径。解：18x1.86x10-5 x0.3x122.5x103x9.81

3、x7=8.4x 105 m = 84um 60质量百分数/%32015201610637已知气体粘度为 2X10%,颗粒比重为2.9,旋风除尘器气体入口速度为15m/s,气体在旋风 除尘器内的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为 3m,入口宽度76cmo解：,7iNVcD2pD按Air Pollution Control Engineering)公式 =1 exp( )令 77=50%, N=5, Vc=15m/s, Pp =2.9X 10 3kg/m3, W=0.76m, / = 2xl0 -5Pa s,代入上 式得 dc=11.78 /MTI o利用大气污染控制工程P170 (6 18)

4、7, = L计算各粒径粉尘分级效率，1 + (/)由此得总效率=Z ，& = 55.3%6.6某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流( =2.5 xl05 p。. $ ), 其除尘总效率为90%o粉尘分析试验得到下列结果。粒径范围/%/m捕集粉尘的质量百分数/%逸岀粉尘的质量百分数 /%0? 50.576.05? 101.412.910 ? 151.94.515 ? 202.12.120 ? 252.11.525 ? 302.00.730 ? 352.00.5根据大气污染控制工程P144 (5 53) r/i =35 ? 402.00.440 ? 452.00.34584.01.11)

5、作岀分级效率曲线；2)确定分割粒径解：(P=0.1)计算分级效率，结 +巧2山3,果如下表所不:粉尘间隔0? 55? 1010 ? 1515 ? 2020 ? 2525 ? 3030 ? 3535 ? 4040 ? 4545质量捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0频率/%岀口 g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.1?/%5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85据此可作岀分级效率曲线。山上表可见，5? 10/zm去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，dc=7.5m

6、o6.7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。 解：据大气污染控制工程1 9 1 9P169 (6 13) Ap = -Apv- = 1440Pa。6.8欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s时，其空气动力学分割直径为1 pn o1) 估算该旋风分离器的筒体外径；2)估算通过该旋风分离器的气体流量。解：根据Air Pollution Control Engineering P258 公式 =1 exp( )。因驾=巴丝=四22(单位取kg”故rPp =1000以D ； a Pp Pp由题意，当=50%,岭=20加/s。取 =1.8

7、2x 10 Pa ? s , N=10,代入上式*r 成 xl0x20x(1.0xl0-6)2 xIOOO 、50% = 1-exp-( ),W；=5.5 mm。9W,x 1.82 X105根据一般旋风除尘器的尺寸要求，Do=4Wj=2.2cm ； H=2Wi=I.Icm。气体流量 Q=A.V=H.W.Vc=1.21 X 10-3m3/s6.9含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒了的粒径分布可用对数正态分布函数表示，且Dm=20 m, b = 1.25。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5，试基于颗粒(ddcV (d i /5V d ;77.= =l + J/d) 1 + (*/5)2 25

8、 + d 二月畐 qddpj = 25*A2 qddpi dg=20fjm , cr = 1.25, q = a=-In 四in 98%2) 98.6% = 1 -务，贝U p2i =0.42g/m 30.1g/m3o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, 电场中离了浓度为10?个/nA离子质量为5X1076kg,粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：1) 粒径为 5n 的粉尘的饱和电荷值；2)粒径为 0.2 的粉尘的荷电量；3) 计算上述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

9、1.5。解：1) 由大气污染控制工程P183 (631)电场荷电为F1 5q = 3 兀-8od*E。=3 勿一 x8.85x1()12 x(5xl() 6)2 x3.4xl()5 -3.04 X10 16Cs + 23.5扩散荷电按 P184 (6-32) 计算，与电场荷电相比很小，可忽略。 因此饱和电荷值 3.04X10 I6C02) 电场荷电为才 5q = 3 兀 =3 勿 x8.85xl0* x(0.2xl() 6)2 x3.4xl()5 -4.86X10 19CE + 23.5扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86X1 。3) 取/ =2.5 xl0-5 Pa -

10、sJ u 2 qEp 3.04x10 X3.4x105 nnoo , dp=5 um 时， w = = 0.088？/ s ；3 兀闻？ 37x2.5x10-5x5x10-6J “ 片 qEp 4.86 xl019x 3.4 xl0 5o,dp=0.2 um 时， w = = - = 3.51x10 m/s o3 兀闻？ 1% 、除尘效率为6.14 图 6-49汇总了燃煤电厂用电除尘器的捕集性能。对于煤的含硫量为99.5%的情况，试计算有效驱进速度WeoA查图得集气板面积约1000m3.(1000m3/min) -1o 根据 r/i = 1 -exp(- w.).0.995=1 exp ( W

11、j)解得 Wi=5.30m/min6.15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器的集尘效率。解：AAArj = l-exp(- w) = 95% ,故 exp(- w) = 0.05 , exp(- 2w) = 0.0025A因此 =1 exp(2w) = 1- 0.0025 = 99.75%。6.16烟气中含有二种粒径的粒子：10pn 和3 n,每种粒径粒子的质量浓度均占总浓度的1/3o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

12、这三种粒径粒了的分级除尘效率。解：设3种粒子的分级效率分别为 1、 2、 3,则彷 + 2 + 3 =(1 疽)+ (1 e*) + (I e 3* ) = 3x0.95n* = 0.6586因此 i=99.9%, % =99.0%, % =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 =exp (0.018M w/R 0.6R2)。其中 M是碰撞数的平方根，R=dp/dD,对于密度为Zg/cn?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/Lun : 2) 50即的粉尘在直径为 50、100、500 fjm的液滴上的捕集效率。解：

13、1) 粉尘粒径dp=10 fjm当液滴直径为 50伊时，R=0.2 ;碰撞数 N, = 366.3 ,屈=19.14。由给岀计算公式可得=50.3%同理可得液滴直径为100、500/jm时捕集效率为 42.6%、10.1%。2) dp=50/Lrn用同样方法计算可得颗粒在直径为50jUm 10Q jum, 500 jUm的液滴上捕集效率分别为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=1.36L7m3,喉管气速为83m/s,粉尘密度为(Wen?方程，烟气粘度为 2.23XI()Tpa.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

14、度分布如下：粒径/ /jm质量百分数/%20.050.0解按大气污染控制工程P211 (6-53)Ap = -1.03x10-3v; &) = -1.03x 103 x(83x)2 x 1.36x 103 = 96.5c/ 电。Qg6.*0-95 人&用 2 灿 1_ -0.33d ；由(6 55) g.=exp 1= e ，以g粒径小于0.1 m所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于 20.0 fjm ,除尘效率约为1;因此,0.21. 0.78 -0.33x0.75213.0_03W16.0P =xe +xe+xe +xe100 100 100 100+ Qxe ? 33m 罗 +IP_xe

15、-o.33xi7A =0.0152%100 100/1 P = 98.48%6.19水以液气比12L/H?的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s,气体粘度为1.845 X105pa.s,颗粒密度为1.789g/c n?,平均粒径为1.2例,f取0.22。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。解：Ap = -1.03、10 一 3 祥(色)=-1.03x10 3 x (11600) 2 x 12x10 3 = 1663cmH,OQg队、f , 0.172,0.172坎宁汉修正 C。=1=1 =1.143dp 1.26.1x10七/CQ注顽Pi = exp；r 6.1xW 9 xlxl.789xl

16、.l43xl.2 2 x0.222 X1663,八=exp “5_4 、,1 =6.20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latm和510.8K条件下排岀的气流,其流量为7.1 n?/s要求压降为152.4cmH2。，以达到要求的处理效率。估算洗涤器的尺寸。解： 设气液比 IL/n?, dp=1.2/m , pp = 1.8g/C/77 3, f=0.25=在 latm 与 510.K 下查得% = 2.99 xlO 5 Pa ? So由 Ap =-1.03 x 10 3 v-(A) = -1.03 x 10 3 xv2 x 1.0x10 3=152AcmH,O 可解得 Qg

17、7.1 v=121.6m/so 故喉管面积 S = = 0.058/772, DT=272mm。 121.6取喉管长度300mm,通气管直径 Di=544mm。ax = 24 2 =6 :贝U=3.13/772L.=A-ctg = 640/77/77 = 0.64/77 , L,=AAQg1 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 pn的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80日？ /矛。1)2) 解:每个雨滴下降过程中可以捕集多少颗粒？由于捕集这些颗粒，雨滴的质量增加了百分之几？兀Air Pollution Contr

18、ol Engineering) P300 9.48 式 M = DAAzcr/t o / 通过 P293 Figure9.18读取。取印=2x10,底/加3 ,雨滴Db=2mm,处于牛顿区，利用大气污染控制工程P150 (5 83) v = 1.742.0xl0 3(1.0xl0 3 -1.205)x9.81/1.205 1/2 =1.0m/s 。因此，Ns = PpdpV =)冬7? = Q912。从 Fi 9 18 读岀 =0.11 (Cylinder ) o18/D fe 18x1.82x10-5x2x10-3故 M=jx (2 x 103)2 x 300x80x0.1 l = 0.00

19、83 g =而液滴本身M=-7iD 3p = 4.19xlO 3/g o 故质量增加了 1.98X107%。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2mm,其捕集空气中的悬浮颗粒物的效率为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？解：由Air Pollution Con trol Engin eeri ng公式与。代入已知数据ln0.1 = xO.lx25xl AAt n Z = 12.3/z,即需持续半天左右的时间。2xl03A6.23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。已知系统的操作条件：latm, 288K,

20、进口处浓度9.15g/m3,布袋破裂前的岀口浓度0.0458g/m 3,被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 2o解：x 100% = 99.5%_945设破裂2个布袋后气体流量分配不变，近似求得岀口浓度如下：C,=竺 c （1 ）+ 二牌=0.076lg/ ？3。因此 = 9.15-0.0761、。 = 99.2%600 600 9.156.24某袋式除尘器在恒定的气流速度下运行30mino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，假如在最终压力下过滤器再操

21、作1小时，计算另外的气体处理量。解：设恒定速度 vi ,则冬 Zv=40,冬Nv +竺七 V =400。Kf阡A若在400Pa压降下继续，则冬 N v +冬51 v +竺 v = 400KfKPKP403603600 .nn 4003600 v, .nnnV9 +V9 + V9 =400nV9 += 40070.8400_x 30 _dQ2 360_x _30Q2_dQ2=400 n 169.5 性 + 2.150 性=4002dtdt70.8 dt 70.8 dt解此微分方程得 Q2=90.1m3。6.25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,

22、 300K的气体以1.8m/min的流速通过滤袋，滤饼密度1.2g/cm3，总压力损失与沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率（以n?表示），假如滤袋面积为lOO.Ocn?。Ap/ Pa61236677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解:当 T=300K 时，/ = 1.86 x 10-5Pa - s , v=1.8m/min=0.03m/sM12.M=PX S， X P1 pS 1.2X103 X100X10-4 p = b+Mx 1.86x10125 x0.03/K 。利用所给数据进行线性拟和, p p = 13

23、146x + 616.51,即一xl.86xl05X0.03/A =13146, K p=3.53X 10l2m2o6.26除尘器系统的处理烟气量为10000m3/h,初始含尘浓度为 Gg/n?,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。解：1）过滤气速估计为 VF=1.0m/min。2）除尘效率为 99%,则粉尘负荷 W =* & = 0.99x67 = 5.94

24、甥/w?。3） 除尘器压力损失可考虑为AP-AA +AP e +AA, g为清洁滤料损失，考虑为120Pa； aPe=Se -vf = 350Pa ；APp = R pv-Ct = 9.5 xl2 x 5.94? = 56A3tPa,Rp 取 9.50N ? min/ （ g -m）；故 AP =侦 + W + 叫=350 +120 + 56.43f （ Pa）= 470 + 56.43 仍）。4）因除尘器压降小于 1200Pa,故 470 + 56.43?（ Pa） 1200,? 12.9min即最大清灰周期。、,Q 10000x393，5）A = a = =240广。60Vf 60X1X273A6） 取滤袋 d=0.8m, l=2m。a = 7ldl = 5.03/772, n = = 47.7,取 48 条布袋。a6.27据报道美国原子能委员会曾运用2m深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算7Zv D-细粒子的穿透率。P = exp（）=其中：Z=在气流方向上床的长度；Vs=W体的表面流速；Dpa=细粒子的空气动力学直径；E=沙滤床的孔隙率；。=沙滤床的沙粒的直径；jUg =气体的粘度。1）若dpa=0.5即，Dc= 1.0mm, v s=6cm/s, 8=0.3,试估算