大气污染课后答案6章汇总

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1.21。解：Q1 2Stokes区域，取计算气流水平速度 Vo2.87 10，m/ s。设粒子处于A 9.14x4.57J =1.82 10占Pa 。按大气污染控制工程P162( 6- 4)d min18 MgL,1810： 287 忙停1.21x10 x9.81x12.19=17.2 1017.216即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.2直径为1.09 Jm的单分散相气溶胶通过一

2、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。解：按层流考虑，根据大气污染控制工程P163 (6 5)23层。n nn8002=01 2 =18 64. 222，因此需要设置6.3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/cm3,空气 粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。解：“0.067kg/(m.h) =1.86 10Pa sdmin18v0H18 1.86 10*0.3

3、 12gL2.5 1039.81 7= 8.4 10m = 84 m ： 100m，符合层流区假设。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。L=50cm ,3:=1.05g/cm , W=20cm , h=0.129cm , A = 0.000182g /(cm.s) , n=19 层。解：设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：8RT8 8314 298 . =466.6m/s, .3.142 28.97 10J1.82 10“0.499 Pv 0.499

4、 汇 1.185 汉 466.6= 6.6 10 饷,g2 66 10 = 0.210.631.10=1 0.211.257 0.4e_0 = 1.264。故 Us归gC=1.58 10m/s18JiUsLW(n 1)Q1.58 10 0.5 0.2 203.61x10/60= 0.525。用同样方法计算可得0.83 二m 粒子的分级效率为 0.864。因此总效率 匚=0.5(0.525 0.864)-0.695按Air Pollution Control Engineering公式=1 _exp_(二 NVcD2 订)。6.5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

5、范围/4m01155101020203030404050506060质里百分数/%32015201610637已知气体粘度为2X 105,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76cm。解：令 =50% , N=5 , Vc=15m/s , ?p=2.9 x 103kg/m3, W=0.76m ,= 2 105Pa S，代入上式得*=11.78m。(dpi /dc)2利用大气污染控制工程P170 ( 6- 18)ip-计算各粒径粉尘分级效率，1 +(dpi/dc)由此得总效率1igi = 55.3%6.6某

6、旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（卩= 2.50Pa S）,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/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.34584.01.11)作出分级效率曲线；2 )确定分割粒径。 解：n根据大气污染控制工程P144 ( 5- 53) j二(P=0.1)计算分级效率，结n +Pg2i /g3i果如下表所示：粉尘间隔/4m05510101515202025253

7、030353540404545质量频率/%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口 g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.13/%5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85据此可作出分级效率曲线。由上表可见，510 m去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，dc=7.5 Jm。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。解：1 1据大气污染控制工程P169 (6 13)：p v；=沁9.9 1.293 152 =1440Pa。2

8、 26.8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 Jm。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：,兀 NVcD2Pp根据Air Pollution Control EngineeringP258 公式 =1 - exp-()。9则因= _单位二警心订单位取kg/m3)，故D2p = 1000 D：a ;D pa p p由题意，当=50%,Vc =20m/s。取=1.82 10 Pa s , N=10 ,代入上式ji50% = 1 -exp-(10 20 (1.0 10冷2 10009W 1.82 10)，解得

9、Wi=5.5 mm。根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D=4Wi=2.2cm ; H = 2 Wi=1.1cm。气体流量 Q=A.V=H.W.V c=1.21 X 103m3/s6.9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5m，试基于颗粒Dm=20，二=1.25。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为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 2 2(d pi /dc)(d pi /5)dpi;1 (dpi/dc)1 (dpi/5)2 5 dpi1二 0 iqddpidg=20 Lm,二代入上式，利用InM25, q： ex

10、p-(、2 二 d pi l n ；g. 2 l n ；dpidg )2gl dpi1.7920 2exp(20)dpi0.321Matlab 积分可得= 0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。306.13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83 _2610个/m，离子质量为5X 10 kg，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。解：1) 由大气污染控制工程P183 (

11、6_ 31)电场荷电为匚21 .5-42-625-16q =30dpE。=38.85 10(5 10 )3.4 10 = 3.04 10 Cs+2p3.5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 3.04 X 10_ 16c。2) 电场荷电为21 5126 25 9q =30d2E0 =38.85 10(0.2 10 )23.4 10 =4.86 10 C2p3.5扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86X 10_ 19c。3) 取二-2.5 10Pa sdp=5 Jm 时,qEp3 二d p3.04 10“ 3.4 1053 二 2.5

12、10“ 5 10二 0.088m/sdp=0.2 Jm 时,qEp3 二dp4.86 10 3.4 1053 二 2.5 10，0.2 10-6=3.51 10；m/s。集吒扳.面根/J (low/ mi n) 16-49：电除尘器捕集效率与比集尘板面积的关系解：cc1A查图得集气板面积约1000m3. ( 1000m3/min ) 一。根据j =1 -exp(wi),Q0.995=1 exp ( wi)解得 Wi=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，

13、试求使用该添加剂后电除尘器的集尘效率。解：AAA= 1-exp(- w)=95%，故 exp(- w) = 0.05， exp(- 2w) = 0.0025QQQA因此 -exp( 2w) =1 -0.0025 =99.75%。Q6.16烟气中含有三种粒径的粒子：10.、7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。解：设3种粒子的分级效率分别为1、2、3，则123 =(1e0k) (1ek) (1ek) =3 0.95二 k =0.6586因此 1=99.9%，2=99.0%

14、，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二exp-(0.018M 0.5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。解：1)粉尘粒径 dp=10 Jm2卩当液滴直径为 50 Jm 时，R=0.2 ；碰撞数 N dp p(Up 岐=366.3，_NI =19.14。18呱由给出计算公式可得=50.3%同理可得液滴直径为 100 Jm、500 Jm时捕集效

15、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50m、100m、500m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=1.36L/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/岂m质量百分数/%20.050.0解：按大气污染控制工程P211 (6 53)p = 1.030$vT(Ql ) =1.03x10x(83x102)2 x1.360 =96.5cmH2OQg

16、9 2 2由(6-55)2_0.33d；6.1x10 R PgCcdpf ipP =exp2 =e粒径小于0.1Lm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160討33 7.52100f0.21Pe10012.0 e _0.33 12.52100116m/s，气体粘度为1.2m , f取0.22。求文丘里管洗涤卫.33,2e.33 0752 130 e.33 32100 10080 e.33175 =0.0152%100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 10-5Pa.s,颗粒密度为1.789g/cm3

17、，平均粒径为 器的压力损失和穿透率。解：Ap = 1.03汉 10諾(2) =1.03汉10汉(11600)2 汉12汉10 =1663cmH2O Qg01720172坎宁汉修正 CC -10172 =10172 =1.143dp1.26.V10PgCCd2fp P 二 exp g -p 6.仆10x1x1.789x1.143.22 7.222 663(1.845 10)2二 exp4 2 = 06.20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率。估算洗涤 器的尺寸。

18、解：设气液比 1L/m , dp=1.2m, Tp =1.8g/cm , f=0.25。在 1atm 与 510.K 下查得Jg =2.99 10Pa s。由 p = -1.03 10v(Ql ) = -1.03 10 v2 1.0 10152.4cmH2O可解得Qgv=121.6m/s。故喉管面积S 7.10.058m2,121.6DT=272mm。D2 - Dt 霑 2 = 3.13m2 2取喉管长度300mm ,通气管直径 Di=544mm。-s = 24 , .：;2 = 6，则D i D ta iL1-ctg - = 640 mm = 0.64m ,2 2(取 D2=600mm )。

19、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33 Jm的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80 Jg / m。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：二 2由Air Pollution Control EngineeringP300 9.48 式 MDd =zc t。 t 通过 P293 Figure49.18读取。取 订=2 103kg/m3，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，禾U用大气污染控制工程P150 (5-83) v=1.742.0 10.0 103 -1.205) 9.81/1.2051/ 7.0m/s。因 此，鱼孚 )70 =0.912。从 Figure 9.18 读出 t=0.11( Cyli nder )。18Db18 1.82 10* 2 10；32故 M= (2 10 )300 80 0.11 =0.0083乜。41而液滴本身M D3=：4.19 103 Jg。故质量增加了 1.98 x 10-4%。66.22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