大气污染课后答案章

1、第六章除尘装置6914cm，高 457cm，长1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽 1219cm。空气的体积流速为 重为。解:计算气流水平速度Vo1.29.14 4.57 2.87 10 2m/s。设粒子处于 StOkes 区域取1.82 10 5 Pa s。按大气污染控制工程P162 ( 6 4)即为能被100%捕集的最小雾滴直径。直径为 m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 %。问需要设

2、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 （65）1 m2一 门2 m 2 n2118旦64.922.2，因此需要设置 23层。12m，气速有一沉降室长 7.0m，高度0.067kg/，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。30cm/s，空气温度 300K，尘粒密度 2.5g/cm3,空气粘解:dminJ18V0HpgLJ18 1.86 ；0 5 0.3 128.4 10 5m 84 m 100 m，符合层V 2.5 103 9.81 7流区假设。m的粒子(质量分数相等)，以3.61L/min的流量通过多层沉降室。气溶胶含有粒径为和给出下列数据，运用斯托克

3、斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm ,31.05g / cm , W=20cm , h=0.129cm ,0.000182g/(cm.s) , n=19 层。令 =50% , N=5 , Vc=15m/s , p = x 103kg/m3, W=0.76m ,2 10 5 Pa s，代入上式解:设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正:J 8 8.314 298 3466.6m/s,N 3.142 28.97 10 1.82 10 50.499 V 0.499 1.18510.211.257UsLW(n 1)466.6 6.610 8mKn226.610 0.210.631.10

4、0.4e a211.264。故Us1.58 10 5m/s1.58 10 50.5 0.233.61 10/60200.525。用同样方法计算可得m粒子的分级效率为。因此总效率i 0.5(0.525 0.864)0.695试确定旋风除尘器的分割直径和总效率，给定粉尘的粒径分如下:平均粒径范围/ m011551010202030304040505060>60质量百分数/%32015201610637已知气体粘度为 2X 10 一 5,颗粒比重为，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76cm。NVcD2 p1 eXP。

5、解:按Air Pollution Control Engineering公式得 dc= m 。利用大气污染控制工程P170（ 6- 18） i(dpi /dc)21 （dpi/dc）2计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率i gi 55.3%某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（2.5 10 5 Pas ），其除尘总效率为90%。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/%逸出粉尘的质量百分数/%055101015152020252530303535404045>451）作出分级效率曲线；2 ）确定分割粒径。解:根据大气污染控制工程P144 （ 5-53） i

6、（P=）计算分级效率，结果Pg2i/g3i如下表所示:粉尘间隔/m055101015152020252530303535404045>45质量捕集g3频率/%出口 g2510 m去除效率为。因此在工程误差允许范围据此可作出分级效率曲线。由上表可见, 内，dc=某旋风除尘器的阻力系数为，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P169（ 6 13）丄 9.9 1.293 1521440Pa。2欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为 为1 m。20m/s时，其空气动力学分割直径1）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

7、据Air Pollution Control EngineeringP258 公式NVcD2 p1 exp(-9WL)。因卑D2a单位1000(Pp单位取kg/m3），故D2P = 1000 D2a ；由题意,50%,Vc20m/s。取 1.82105 Pa S , N=10，代入上式50% 1exp (J020 。106)52 1000)，解得 Wi=mm。9W 1.82 10 5根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm ; H = 2 Wi=1.1cm。气体流量Q=3m3含尘气流用旋风除尘器净化， 含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数 表示，且Dm=20 m,1.25。在实

8、际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5 m，试基于颗粒质量浓度计算该除尘器的总除尘效率。解:按大气污染控制工程P170( 6 18)2(d pi/dc)1(d pi/dc)22(d pi/5)1 (dpi/5)22dpi2 ；25 dpidg=20i qdd pid；0RIqdd pi。-expgd pilndg 21.79)2 丁 expgd piIn匹 冷2代入上式，利用Matlab积分可得iqdd pi96.3%。在气体压力下为L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强 电量q= X 1015C，计算该粉尘的驱进速度1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒

9、形集尘管直径为0.3m ,E=100kV/m，粒径为 m的粉尘荷 w和电除尘效率。解:驱进速度按大气污染控制工程P187 (6 33)qEp3 dp0.3 10 15 100 10331.81 10 5 1 10 60.176m/s。dL0.3 21.885m , Q=0.075m3/s，代入 P188 (6 34)1 exp(Awi)1 exp( 1885 0.176)98.8%。Q0.075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

10、定：1）当烟气的流速均匀分布时的除尘效率;50%，而其他两个各供入 25%时的除尘效率（参考2）当供入某一通道的烟气为烟气总量的 图 6-27）。解:1）Q '2/3=0.667 m3/s,S=13.4m2,13 4exp( 067 o.122) 99.3%。2)vmaxv0.51/31.5，查图6-27得Fv=板间距为(1)Fv 1(199.3%)1.7525cm的板式电除尘器的分割直径为98.8%。质量百分比范围/%02020404060608080100平均粒径/ mm，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

11、为 30g/m3,且粒径 分布如下：并假定德意希方程的形式为kdp，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;解:3)能否满足使用者需要。1）由题意0.5exp( k 0.9)k 0.77dp=m,ex3( 0.77 3.5)93.2%dp=m,ex3( 0.77 8.0)99.8%dp=m,31 ex)( 0.77 13.0)100%故 0.293.2%0.2 99.8%1 0.2 398.6%98%2) 98.6%1 ，贝y 2i =0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。30

12、某板式电除尘器的平均电场强度为cm，烟气温度为423K，电场中离子浓度为108个/m3,离子质量为5 X 1026kg，粉尘在电场中的停留时间为5S。试计算：1）粒径为5 m的粉尘的饱和电荷值；2）粒径为 m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。解:1） 由大气污染控制工程 P183 （6 31）电场荷电为 扩散荷电按P184（6 32）计算，与电场荷电相比很小, 因此饱和电荷值X 1016c。2）电场荷电为扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量X可忽略。1019C。3)取2.5 10 5 Pa Sdp=5 m

13、时，wqEp3 dp3.04 10 16 3.4 10532.5 10 5 5 10 60.088m/s;dp= m 时，wqEp3 dp4.86 10 19 3.4 10532.5 10 5 0.2 10 633.51 10 m/s。We。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1%、除尘效率为%的情况，试计算有效驱进速度解：A查图得集气板面积约 1000m3.( 1000m3/min ) 1。根据j 1 exp(wj , Q=1 exp （ wi）解得 Wi=5.30m/min。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

14、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：AAA1 ex3( w) 95%，故 exp( w) 0.05, exp( 2w)0.0025QQQA因此'1 e初2w)10.002599.75%。Q烟气中含有三种粒径的粒子：10 m、7 m和3 m，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。解：设3种粒子的分级效率分别为3，则因此 199.9% ,299.0%,386.1%。对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为exp (0

15、.018M 0.5 R/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 m ； 2)50 m的粉尘在直径为 50、100、500 m的液滴上的捕集效率。解：1)粉尘粒径 dp=10 m当液滴直径为50 m时，R=;碰撞数NI2dp p(Up Up)18 Pc366.3, Q N|19.14。由给出计算公式可得50.3%同理可得液滴直径为 100 m、500 m时捕集效率为、。50 m、100 m、500m的液滴上捕集效率分别为2) dp=50 m用同样方法计算可得颗粒在直径为

16、0、%、。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X 10，取校正系数，忽略 Cc,计算除尘器效率。烟 气中粉尘的粒度分布如下：粒径/ m质量百分数/%<<<<>解：按大气污染控制工程P 211 (6 53)由(6 55) P exp0.33d 2e9226.1 10 l gCcd pf p2 g粒径小于 m所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于m，除尘效率约为1 ；因此故 1 P 98.48%。水以液气比12L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速 X 10 ，颗粒密度为

17、透率。解：116m/s,气体粘度为1.789g/cm3,平均粒径为m , f取。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿坎宁汉修正CC1017210.1721.143dp1.2设计一个带有旋风分离器的文丘里洗涤器， 流量为7.1m3/s,要求压降为，以达到要求的处理效率。 解：用来处理锅炉在1atm和条件下排出的气流, 估算洗涤器的尺寸。设气液比 1L/m3, dp= m , p 1.8g /cm3, f=。在1atm与下查得g 2.99 10 5 Pa s。由p仁0310"1.03103 v21.0 10 3152.4cmH2O 可解得DT=272mm。712V=121.6m/s。故喉管面积

18、 S0.058m，取喉管长度300mm ,通气管直径 D1=544mm。 124 , 26，则640mm0.64m， L2DRctg223.13m(取 D2=600mm )。大气中含有粒径为3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,的球形颗粒，颗粒的质量浓度为 80 g/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? 解：由Air Pollution Control EngineeringP300式M7dD zc tt 通过 P293 Figure取。取p 2 103 kg / m3，雨滴Db=2m m,处于牛顿区，禾U

19、用大气污染控制工程P150(5 83) v 1.742.0 10 3(1.01031.205) 9.81/1.2051/27.0m/s。因此,2 103(3 10 6)27.00.912。从 Figure 读出 t= (Cylinder)。18 1.82 10 52 10故 M=- (210 3)2 300 800.110.0083 g。1 3 而液滴本身M' - D34.196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，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：103 g。故质量增加了 X 104%。C 由A

20、ir Pollution Control Engineering公式 |n C01.5 Qlt。代入已知数据Dd aln 0.11.5 30.12.5 10 A t2 103At 12.3h，即需持续半天左右的时间。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：1atm, 288K，进口处浓度9.15g/m3,布袋破裂前的出口浓度 0.0458g/m3，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 2。解：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

21、：C'598239.15 0.0761一C0(1) 一C00.0761g/m3。因此 100%99.2%。6006009.15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,假如在最终压力下过滤器再操作 1小时，计算另外的气体 处理量。解：设恒定速度V1,则一V1Kf40 ,gXfV1Kf若在400Pa压降下继续，则gXfk7g Xp1K?g Xp2KT2400解此微分方程得 Q2=90.1m3。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.

22、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m2表示)，假如滤袋面积为100.0cm2。61266677490099010621152M/kg解:当 T=300K 时,1.86 10 5 Pa s , v=1.8m/min=0.03m/s。XpS ,xpM"SM M1.2 103 100 10 4 12bM1.86105 0.03/ K p。利用所给数据进行线性拟和,616.51，即 1.86 10 5 0.03/ K p 13146 , Kp= x 1012m2。12 p除尘器系统的处理烟气量为 10000m 3/

23、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)6)滤袋的尺寸(直径和长度)和滤袋条数。 解：过滤气速估计为 vF=1.0m/min 。13146X最大清灰周期；5)滤袋面积;1)2)除尘效率为99%，则粉尘负荷W VfCt 0.9926t 5.94tg / m。3)除尘器压力损失可考虑为PePpP为清洁滤料损失，考虑为120Pa；PeSe Vf350Pa ；PpRpV2 Ct 9.5 125.94t 56.43tPa,Rp取9.50N min/(g m)；P PPePp350 120 56.43t(Pa) 470 56.43t(Pa)。4)因除尘器压降小于 1200Pa,故 47056.43t(Pa) 1200,t12.9min 即最大清灰周期。5)A 旦 0060vf60 1 2732240m2。6)取滤袋 d=0.8m， l=2m。a据报道美国原子能委员会曾运用粒子的穿透率。P exp( U。9D2 g2Adl 5.03m2，n 47.7，取 48 条布袋。a2m深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算细27 ZVs D pa其中：Z=在气