大气污染教案第四章

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,成果鉴定工作汇报,*,成果鉴定,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,成果鉴定,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,东南大学博士学位论文答辩,*,东南大学博士学位论文答辩,1,第四章 除尘技术根底,4.1,颗粒粒径及粒径分布,4.1.1 粒径,球形颗 粒：直径,单个颗 粒 投影径,的粒径 非球形颗粒 几何当量径,物理当量径,重点：掌握物理当量径中的斯托克斯径和空气动力学直径,斯托克斯径 dst ：当Rep1时的自由沉降直径,空气动力学直径da,2,第四章 除尘技术根底,斯托克斯径 dst :是与被测颗粒的密度一样，终末沉降速度一样的球的直径。当Rep1时，,空气动力学直径 da :系在空气中与颗粒的终末沉降速度相等的单位密度( )的球的直径。,两者的关系是：,3,第四章 除尘技术根底,粒子群的粒径,算术平均径d1,中位径d50重点,平均粒径 众径dd 见表4-1,几何平均径dg,质量平均径d5,中位径d50：粒子群中把颗粒质量平分一半时的颗粒 的直径。,众径：粒径分布中频度最高的粒径。,4,第四章 除尘技术根底,4.1.2,粒径分布的表示方法,1,、粒径分布：,指某一颗 粒群中各种粒径的颗粒所占的比例，又称颗粒的分散度。如以颗 粒所占的个数来表示，称为颗数分布；如以颗 粒的质量所占比例来表示，称为质量分布。,粒径分布的表示方法：,表格法,图形法,函数法,5,第四章 除尘技术根底,与质量分布有关的几个重要的概念：,1频率分布又称相对频数分布，用g表示：粒径由dp至dp dp之间的粒子质量占尘样总质量的百分数，即,g = m/ m0100%,2频率密度分布简称频度分布，用f表示，%/m：指单位粒径间隔时的频率分布，即 dp=1 m时的尘样质量占尘样总质量的百分数，因此,f = g/ dp,6,第四章 除尘技术根底,3筛上累计频率分布R，%：简称筛上累计分布，系指大于某一粒径dp的全部粒子质量占尘样总质量的百分数，即:,4 筛下累计频率分布G%：将小于某一粒径dp的全部粒子质量占尘样总质量的百分数定义为筛下累计频率分布G%,7,第四章 除尘技术根底,(5)众径d0m：位于频度分布曲线的最高点所对应的粒径。,(6)中位径d50：R=D=50%所对应的粒径。,测定某种粉尘的粒径分布，先取尘样，其质量mo=4.28g。再将尘样按粒径大小分成假设干组，一般分为820个组，这里分成9组。经测定得到各粒径范围dp至dp+dp内的尘样质量为9组。经测定得到各粒径范围dp至dp+dp内的尘粒质量为m(g)。dp称为粒径间隔或粒径宽度，在工业生产中也称为组距。,8,9,10,第四章 除尘技术根底,4.2,粉体的物理性质,4.2.1 密度：单位体积粉体颗 粒的质量,1、真密度p：将粉体颗粒外表和其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度，用于研究尘粒在气体中的运动。,2、堆积密度b：包含粉体颗粒间气体空间在内的粉体密度，用于计算粉体容积。,二者的关系：,b=1 p,式中：,粉体的空隙率,11,第四章 除尘技术根底,4.2.2 粉尘的比外表积：单位体积粉尘所具有的外表积，用SP表示c/cm3，,12,第四章 除尘技术根底,4.2.3 颗粒的湿润性能：液体对固体颗 粒的湿润程度，它取决于液体分子对颗粒外表的作用力。,影响因素有二：一是颗粒的形状和大小。形状越不规那么，粒径越大，颗 粒外表越粗糙，越易湿润；二是颗 粒对水的亲水性，亲水性强的颗 粒较易湿润。,改善颗 粒湿润性能的措施：如加热、在水中参加某种浸湿剂等。,13,第四章 除尘技术根底,4.2.4 颗粒的荷电性能与导电性,1、颗粒的荷电性：颗粒在其产生和形成过程 中由于粒子间的碰撞、粒子与器壁间的摩擦使颗粒带电称为颗 粒荷电。,2、颗粒的导电性：指颗粒由于内部的电子或离子的运动，或者由于外表吸附的水分和化学膜而发生导电的现象，用比电阻来表示，。,容积导电(高温条件下)；外表导电(低温条件下),14,第四章 除尘技术根底,4.2.5颗粒的休止角安息角，堆积角：粉体自漏斗连续落到水平板上，自然堆积成圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为颗 粒的休止角。它可以用于表示颗粒间的相互摩擦性能，用于指导除尘器灰斗的锥度及输灰管道的倾斜度设计。,影响因素：粉体粒径、含水率、粒子形状、粒子外表光滑程度、粉尘的粘性等。,15,第四章 除尘技术根底,用休止角,r,来判断颗粒的流动性,r,30,：易于自由流动粉体,30,r,38,：可以自由流动粉体,38,r,45,：可以流动粉体,45,r,55,：粘性粉体,55,r,：,十分粘性粉体,16,第四章 除尘技术根底,4.2.6 颗粒的粘附性能：指粉体间由于分子力而存在着聚集成团的现象。,颗粒的粘附性能的利用与防止：颗粒的粘附性能有利于除尘。但在有的场合又要防止，如在含尘气流管道中，要防止粒子在管壁上粘附而造成管道和设备的阻塞。,4.2.7 颗粒的爆炸性：指分布在空气中一定浓度的颗粒在一些外因的作用下会在瞬间发生剧烈的发热、发光的现象。因此在对相应的颗粒进展堆放和运输时要注意平安。,17,第四章 除尘技术根底,尘粒在流体中的动力特性,4.3.1 球形颗粒的阻力,1、阻力的构成：形状阻力；磨擦阻力,2、影响因素：形状、粒径、外表特性、运动速度、流体的种类和性质等。,3、方向：与速度向量方向相反。,18,第四章 除尘技术根底,4,、计算：,式中：,C,D,阻力系数；,气体密度；,s,颗粒与流体的相对速度；,d,p,颗粒直径。,适用条件：球形颗粒、匀速运动,19,第四章 除尘技术根底,5、关于阻力系数CD确实定,思路： 先计算雷诺数Rep=dps/,确定流体的运动状态,选择相应的计算公式,20,第四章 除尘技术根底,1斯托克斯区Rep1,CD=24/ Rep=24/dps,代入阻力计算公式得：,FD=3sdp,斯托克斯公式,21,第四章 除尘技术根底,2过渡区当1Rep500 ,伯德公式， 2Rep500 ,3牛顿区或涡流区， 500Rep 2105,22,第四章 除尘技术根底,4.3.2 康宁汉修正因子C,1引入原因：滑动。在层流区又称斯托克斯区，当颗 粒尺寸小到与气体分子平均自由程即dp1m相当时，颗粒外表附近的气体产生速度跃变速度不连续，在颗粒及紧贴其外表的第一层气体 分子之间的速度差异并不等于0，即产生所谓的 “滑动，结果使颗粒受到的阻力减少。,此时，斯托克斯公式变为：,F,D,=3,s,d,p,/C,23,第四章 除尘技术根底,2康宁汉修正因子的计算,一般形式戴维斯公式：,C=1Kn1.257+0.400exp1.10/Kn,其中：,K,n,=2,M,/ d,p,式中：,K,n,努森数；,M,气体分子平均自由程；,R,通用气体常数；,T,气体的绝对温度，,K,；,M,气体的摩尔质量, kg/kmol,24,第四章 除尘技术根底,对常压下的气体可用卡尔弗特式进展计算：,C=1+6.211010 T/dp,注：当dp1m时，不进展修正,25,第四章 除尘技术根底,例题4：试确定某一球形颗粒在静止干空气中的阻力。：dp=90m, =0.90m/s, T=293k, p=101.33kPa.干空气的粘度 =1.8110-5 Pa.s，密度=1.205kg/m3,26,第四章 除尘技术根底,27,第四章 除尘技术根底,28,第四章 除尘技术根底,4.3.3 受外力作用的球形颗粒在流体中的运动,静止状态的颗粒在外力的作用下作加速运动，同时又受到流体阻力的作用，当二者相等时，颗粒的速度到达最大，此时颗 粒作匀速直线运动其速度用t来表示。在大气污染控制工程中，我们主要关注颗粒的终端沉降速度。,29,第四章 除尘技术根底,终端沉降速度的计算,式中：,t,终端沉降速度；,p,颗粒密度；,F,外力；,C,D,阻力系数；,气体密度；,d,p,颗粒直径,30,第四章 除尘技术根底,2、终端速度的计算方法,1试差法：先假设颗粒在某一区域内运动，计算出终端沉降速度后，再计算Re，看是否符合假定的区域，如果不符合，需要重新计算。,31,第四章 除尘技术根底,2K值法：,方法原理：先定义K值,32,第四章 除尘技术根底,Re1,1,Re500,500,Re,210,5,K 2.6斯托克斯区,43.6K2.6过渡区,2360K43.6牛顿区,33,第四章 除尘技术根底,利用K值法计算终端沉降速度时的根本思路为：,计算K值,根据K值判断颗粒所处的流动区域,选择阻力系数CD,计算s,34,第四章 除尘技术根底,3K值法在斯托克斯区，对于主要的三种外力的终端沉降速度的计算公式,重力,电场力,离心力,35,第四章 除尘技术根底,例题7：计算石灰石颗粒粒径分别为1.0和400 um的球形颗粒在293K和101.325kPaP空气中的终端沉降速度。石灰石颗粒密度为2.67103 kg/m3。,解：,36,第四章 除尘技术根底,流体处于斯托克斯区。所以有,37,第四章 除尘技术根底,38,第四章 除尘技术根底,39,第四章 除尘技术根底,40,第四章 除尘技术根底,4.4,除尘器的性能,除尘器的,性能指标,技术指标：处理气体流量、净化效 率、压力损失等,经济指标：设备费、运行费,、占地面积等,41,第四章 除尘技术根底,4.6.1 净化装置的几个主要性能指标,1、气体处理量,1气体处理量概念：是代表装置处理能力的指标，常用体积流量来表示。,由于实际运行中处理装置漏气等原因，导致装置出口的气体流量不同，因此用两者的平均值来代表气体的处理流量：,QN=Q1N+Q2N/2,2漏风率：,0=Q2NQ1N100%/Q1N,42,第四章 除尘技术根底,2,、净化效率： 表示净化装置对污染物净化效果的重要指标，指在单位时间内净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物量之百分比，用,表示。,对除尘装置而言称除尘效率，对吸收装置而言称吸收效率，对吸附装置而言称吸附效率。,43,第四章 除尘技术根底,3、压降,1概念：净化装置进口与出口静压之差，它是别离过程所必须耗损的能量，用P表示。净化装置的压降与它的构造形式、操作条件如气体粘度、气流速度等有关。,2表达式：,P=2/2, 流体密度, kg/m3；,流体速度, m/s；,阻力系数，与别离器构造形式、尺寸、外表粗糙度及雷诺数有关,44,第四章 除尘技术根底,4,、,6,、,2,净化效率的计算方法,1,、总效率,除尘器,Q,1N, C,1N, S,1, D,1,Q,2N, C,2N, S,2, D,2,S,3, D,3,入口管,出口管,捕集粉尘,Q,气体流量, Nm,3,/s,；,S,污染物流量, g/s,；,C,污染物浓度, g/Nm,3,；,D,频率分布,%,1单级净化装置,=,1-C2NQ2N/(C1N.Q1N),=S3/S1,45,1单级净化装置,=1C2NQ2N/(C1N.Q1N),=S3/S1,46,第四章 除尘技术根底,2多级净化装置,2,、通过率,指未被捕集的污染物量占进入装置的污染物量的百分数,，即,P=C,2N,Q,2N,/(C,1N,Q,1N,)=1,47,第四章 除尘技术根底,3、分级效率 i,含义：指除尘装置对某一粒径dp或粒径间隔dp +dp内的颗粒物的除尘效率。分级效率可用表格、曲线图和函数形式表示。,注意与单级效率的区别：单级效率指单个除尘器的效率， 1 ,48,第四章 除尘技术根底,4、分级效率与总除尘效率的关系,1由总效率求分级效率,-,除尘器捕集的粒径为,d,p,(,或,d,p,至,d,p,+,d,p,),的粉尘流量；,-,除尘器捕集的粒径为,d,p,(,或,d,p,至,d,p,+,d,p,),的粉尘流量；,-,除尘器进口粉尘的粒径频度分布；,-,除尘器捕集粉尘的粒径频度分布。,49,第四章 除尘技术根底,50,第四章 除尘技术根底,例题,6,：某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。,分级效率%,质量频率%,平均粒径m,g,d,51,第四章 除尘技术根底,解：,T,=,g,d,=10.0%0.4%+48.0%7.6%+69.0%25%,+100.0%1.1%,=79.58%,例：某燃煤电厂电除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，假设电除尘器的总除尘效率为98%，试确定分级效率曲线。,52,粒径间隔,/,m,0.6,0.6-0.7,0.7-0.8,0.8-1.0,1-2,2-3,3-4,质量频率,%,进口,g,1i,出口,g,2i,2.0,7.0,0.4,1.0,0.4,2.0,0.7,3.0,3.5,14.0,6.0,16.0,24.0,29.0,粒径间隔,/,m,4-5,5-6,6-8,8-10,10-20,20-30,质量频率,%,进口,g,1i,出口,g,2i,13.0,6.0,2.0,2.0,2.0,2.0,3.0,2.5,11.0,8.5,8.0,7.0,解：通过效率,P=1- =2%,以,0.60.7,为例计算：,53,计算结果列表如下：,54,粒径间隔,/,m,0.6,0.6-0.7,0.7-0.8,0.8-1.0,1-2,2-3,3-4,分级效率,%,93,95,90,91.4,92,94.7,97.6,粒径间隔,/,m,4-5,5-6,6-8,8-10,10-20,20-30,分级效率,%,99.1,98,98,98.3,98.5,98.3,