大气污染课后标准答案解析~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1.21。解：Q1.2计算气流水平速度v=2.87x10-2m/s。设粒子处于Stokes区域，取oA9.14x4.57R二1.82x10-5Pa-s。按大气污染控制工程P162(64)=17.2x10-6m=17.2|LXm,18“H18x1.82x10-5x2.87x10-2x4.57d=0=minpgL1.21x103x9.81x12.191p即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6

2、.2直径为1.09pm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。解：按层流考虑，根据大气污染控制工程P163(65)耳n耳“804=卜nn=n缶=18x=22.2，因此需要设置23层。耳n21耳64.92216.3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：p=0.067kg/(m.h)=1.86x10-5Pa

3、-sdmin：18pvH18x1.86x10-5x0.3x120=.pgL2.5x103x9.81x7ip=8.4x10-5m=84pm60质量百分数/%32015201610637已知气体粘度为2X10-5,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：兀NVD2p按AirPollutionControlEngineering公式耳=1exp-(cp)。9Wpi令耳=50%,N=5,Vc=15m/s,p=2.9X103kg/m3,W=0.76m,p=2x10-5Pa-s，代入上式p得d=11.78pm。

4、c(d/d)2利用大气污染控制工程P170(6-18)n=Pic计算各粒径粉尘分级效率，i1+(d/d)2pic由此得总效率n=丫ng=55.3%ii6.6某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（P二2.5x10-5Pa-s）,其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到下列结果。粒径围/Pm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：根据大气污染控制

5、工程pi44(5-53)3二击百(P=0-】)计算分级效率结2i3i果如下表所示：粉尘间隔/Pm05510101515202025253030353540404545质量频率/%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口g76.012.94.52.11.50.70.50.40.31.1耳/%i5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85据此可作出分级效率曲线。由上表可见，510卩m去除效率为49.41。因此在工程误差允许围，d=7.5pm。c6.7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

6、状态下的压力损失。解：据大气污染控制工程P169(613)Ap=2Sv2=2x9.9x1.293x152=1440Pa。226.8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1pm。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NVD2p根据AirPollutionControlEngineeringP258公式H=1exp(cp)。9WpiD2p1000因=位=(p单位取kg/m3)，故D2p=1000D2；D2pppppapapp由题意，当耳=50%,V=20m/s。取p=1.82x10-5Pa-s，N=10，代入上式c兀x1

7、0 x20 x(1.0 x10-6)2x100050%=1exp()，解得W=5.5mm。9Wx1.82x105ii根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D=4W=2.2cm；H=2W=1.1cm。0ii气体流量Q=A.V=H.W.V=1.21X103m3/sc6.9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D=20pm，b=1.25。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5pm，试基于颗粒质m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(618)TOC o 1-5 h z(d/d)2(d/5)2d2耳=pic=pi=肛i1+(d/d)21+(d/5)

8、225+d2picpipifd2耳=J1耳qdd=f*pqdd。0ipi025+d2pipid=20卩m,b=1.25,g198%p98.6%=1盏，则p=0.42g/m30.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。302i6.13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5X10-26kg，粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：1)粒径为5pm的粉尘的饱和电荷值；2)粒径为0.2pm的粉尘的荷电量；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：由大气污染控制工程P183(6

9、31)电场荷电为TOC o 1-5 h zg15q=3兀gd2E=3兀x8.85x10-12x(5x10-6)2x3.4x105=3.04x10-16C HYPERLINK l bookmark143 g+20p03.5扩散荷电按P184(632)计算，与电场荷电相比很小，可忽略。因此饱和电荷值3.04X10-曲。电场荷电为g1.5q=3兀gd2E=3兀一x8.85x10-12x(0.2x10-6)2x3.4x105=4.86x10-19C HYPERLINK l bookmark145 g+20p03.5扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86X10-19C。取p=2.5x1

10、0-5Pa-sd=5pm时，pqEw=p3兀pdp3.04x10-16x3.4x1053兀x2.5x10-5x5x10-6=0.088m/sqE4.86x10-19x3.4x105d=0.2pm时，w=3.51x10-3m/s。p3兀pd3兀x2.5x10-5x0.2x10-6p6.14图649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99.5%的情况，试计算有效驱进速度w。e解：查图得集气板面积约1000m3.1000m3/min)1。根据耳i=1-exp(-w),Qi0.995=1exp(w)解得w=5.30m/min。ii6.15电除尘器的集尘效率为95%，某工

11、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：=1-exp(-qw)=95%,A故exp(-qw)=0.05，exp(-2w)=0.0025QA因此耳=1-exp(-2w)=1-0.0025=99.75%。Q6.16烟气中含有三种粒径的粒子：10pm、7pm和3pm，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耳、耳、耳，则123耳+耳+耳=(1e-10k)+

12、(1e-7k)+(1e-3k)=3x0.95k=0.6586123因此耳=99.9%，耳=99.0%，耳=86.1%。1236.17对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为耳二exp-(0.018Mo.5+r/R一0.6R2)。其中M是碰撞数的平方根，R=d/d，对于密度为pD2g/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)10pm；2)50pm的粉尘在直径为50、100、500pm的液滴上的捕集效率。解：1)粉尘粒径d=10pmpd2p(u-u)当液滴直径为50pm时，R=0.2；碰撞数N=十丁pD=366.3，.W=19.14。I18pDI

13、C由给出计算公式可得耳=50.3%同理可得液滴直径为100Pm、500pm时捕集效率为42.6%、10.1%。2)d=50pmp用同样方法计算可得颗粒在直径为50pm、100pm、500pm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2.23X10-5Pa.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/pm质量百分数/%20.050.0解：按大气污染控制工程P211(6-53)Ap=-1.03X10-3v2(T4)

14、=-1.03X10-3X(83X102)2X1.36X10-3=96.5cmHO26.1X10-9ppCd2f2Ap由(655)P=exp-Cp=e-0-33d2ip2可忽略；粒径大于20.0pm，除尘效率约为1；因g粒径小于0.1pm所占质量百分比太小此P=空Xe-0.33X0.32+空Xe-0.33X0.752+凹Xe-0.33X32+160Xe-0.33X7.52100100100100=0.0152%12.08.0+Xe-0.33x12.52+Xe-0.33x17.52100100=400故耳=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116m/s

15、，气体粘度为1.845X10-5Pa.s，颗粒密度为1.789g/cm3，平均粒径为1.2卩m，f取0.22。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。解：Ap二一1.03x10-3v2(T-)二-1.03x10-3x(11600)2x12x10-3=1663cmHO2坎宁汉修正CC0.1720.172=1+=1+=1.143d1.2pP=exp-i6.1x10-9ppCd2f2Ap1g_C_p卩2g=exp6.1x10-9x1x1.789x1.143x1.22x0.222x1663(1.845x10-4)26.20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

16、的气流，其流量为7.1m3/s，要求压降为152.4cmH20,以达到要求的处理效率。估算洗涤器的尺寸。解：设气液比1L/m3,d=1.2pm，p=1.8g/cm3，f=0.25。在1atm与510.K下查得ppp=2.99x10-5Pas。g由Ap-1.03x10-3v2()-1.03x10-3xv2x1.0 x10-3152.4cmHO可解得TQ2g7.1v=121.6m/s。故喉管面积S0.058m2，D=272mm。121.6取喉管长度300mm，通气管直径D=544mm。24o，a6o，则2D-DaL1Tctg1640mm0.64m，L122D-Da2Actg23.13m22（取D=

17、600mm）。26.21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3pm的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80pg/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：兀，由AirPollutionControlEngineeringP3009.48式M=D2Azc。耳通过P2934DttFigure9.18读取。取P=2x103kg/m3，雨滴D=2mm，处于牛顿区，利用大气污染控pb制工程P150(583)v=1.742.0 x10-3(1.0 x1031.205)x9.81/1.205i/2=7.0m/s。因此，

18、从Figure9.18读出耳=0.11tPd2v2x103x(3x10-6)2x7.0=pp=0.91218叨18x1.82x10-5x2x10-3b(Cylinder)。兀故M=x(2x10-3)2x300 x80 x0.11=0.0083。4而液滴本身M=1兀D3p=4.19x103pg。故质量增加了1.98X10-4%。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AirPollutionControlEngineering公式C1.5QIn=-耳LAt。代入

19、已知数据CDA0D1.52.5x10-3Aln0.1=-去而x0.1xAAt=At=12.3h，即需持续半天左右的时间。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：9.150.045891x100%=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：C=598C(1-n)+丄C=0.0761g/m3。

20、因此耳=9.15-0.0761x100%=99.2%。600060009.156.24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，假如在最终压力下过滤器再操作1小时，计算另外的气体处理量。解：px设恒定速度*则于丁40,pxpxg匚v+pv=400。K1K1fppxg_P2vK2pxpx若在400Pa压降下继续，则L+hv2二40040360360Q400360QvTOC o 1-5 h znv+v+2v二400nv+2亠v2v2vQ2v270.8v111111=400n169.52+2.15QdQ2=400dt2

21、dt400 x30dQ360 x30QdQ2+2270.8dt70.82dt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,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m2表示），假如滤袋面积为100.0cm2。Ap/Pa61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解：当T=300K时，卩=1.86x10-5Pa-s，v=1.8m/min=0.03m/

22、s。TOC o 1-5 h zMMMM=pxS，x=-pppS1.2x103x100 x10-412MAp=b+x1.86x10-5x0.03/K。利用所给数据进行线性拟和，12pAp=13146x+616.51，即Mx1.86x10-5x0.03/K=13146，K=3.53X10-2。 HYPERLINK l bookmark264 12pp6.26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

23、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v=1.0m/min。F2）除尘效率为99%，则粉尘负荷W=vACt=0.99x6t=5.94tg/m2。F3）除尘器压力损失可考虑为Ap=Ap+Ap+ApTOC o 1-5 h ztEpAP为清洁滤料损失，考虑为120Pa；AP=Sv=350Pa；tEEFAP=Rv2ACt=9.5x12x5.94t=56.43tPa,R取9.50N-min/(g-m)；ppp故AP=AP+AP+AP=350+120+56.43t(Pa)=470+56.43t(Pa)。tEp4）因除尘器压降

24、小于1200Pa，故470+56.43t（Pa）1200,t12.9min即最大清灰周期。5）A亠60vF10000 x39360 x1x273=240m26）取滤袋d=0.8m,l=2m。a=ndl=5.03m2,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7ZvD2细粒子的穿透率。P=exp（sp）。其中：Z=在气流方向上床的长度；v=气体的表面9D2卩8scg流速；D=细粒子的空气动力学直径；8=沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；卩=pag气体的粘度。1）若d=0.5卩m，Dc=1.0mm,v=6cm/s,8=0.3，试估算沙滤床的捕