大气污染课后标准答案

-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：计算气流水平速度。设粒子处于Stokes区域，取。按大气污染控制工程P16264即为能被100%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P16365，因此需要设置23层。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：，符合层流区假设。6.4 气溶胶含有粒径为0.63和0.83的粒子质量分数相等，以3.61L/min的流量通过多层沉降室。给出以下数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=0.129cm，n=19层。解：设空气温度为298K，首先进展坎宁汉修正：，。故。用同样方法计算可得0.83粒子的分级效率为0.864。因此总效率 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：平均粒径围/01155101020203030404050506060质量百分数/%32015201610637气体粘度为2105，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：按Air Pollution Control Engineering公式 。令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9103kg/m3，W=0.76m，代入上式得dc=11.78。利用大气污染控制工程P170618 计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率6.6 *旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流，其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到以下结果。粒径围/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：根据大气污染控制工程P144553P=0.1计算分级效率，结果如下表所示：粉尘间隔/05510101515202025253030353540404545质量频率 /%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.15.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85 据此可作出分级效率曲线。由上表可见，510去除效率为49.41。因此在工程误差允许围，dc=7.5。6.7 *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P169613 。6.8 欲设计一个用于取样的旋风别离器，希望在入口气速为20m/s时，其空气动力学分割直径为1。1估算该旋风别离器的筒体外径；2估算通过该旋风别离器的气体流量。解：根据Air Pollution Control EngineeringP258公式 。因，故1000；由题意，当。取，N=10，代入上式，解得Wi=5.5。根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H2 Wi=1.1cm。c=1.21103m3/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Dm=20，。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P170618；。dg=20，代入上式，利用Matlab积分可得。6.10 在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s。假设集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0的粉尘荷电量q=0.31015C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。解：驱进速度按大气污染控制工程P187633。，Q=0.075m3/s，代入P188634。6.11 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，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。试确定：1当烟气的流速均匀分布时的除尘效率；2当供入*一通道的烟气为烟气总量的50%，而其他两个各供入25%时的除尘效率参考图627。解：1Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。2，查图627得Fv=1.75故。6.12 板间距为25cm的板式电除尘器的分割直径为0.9，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为30g/m3，且粒径分布如下：质量百分比围/%02020404060608080100平均粒径/3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式为，其中捕集效率；K经历常数；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；3能否满足使用者需要。解：1由题意dp=3.5，dp=8.0，dp=13.0，故2，则=0.42g/m30.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。6.13 *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51026kg，粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：1粒径为5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1.5。解：1由大气污染控制工程P183631电场荷电为扩散荷电按P184 632计算，与电场荷电相比很小，可忽略。因此饱和电荷值3.041016C。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4.861019C。3取dp=5时，；dp=0.2时，。6.14 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we。解：查图得集气板面积约1000m3.1000m3/min1。根据，0.995=1e*pwi解得wi=5.30m/min。6.15 电除尘器的集尘效率为95%，*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。假设工程师的推荐成立，试求使用该添加剂后电除尘器的集尘效率。解：，故，因此。6.16 烟气中含有三种粒径的粒子：10、7和3，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、，则因此，。6.17 对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为。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110；250的粉尘在直径为50、100、500的液滴上的捕集效率。解：1粉尘粒径dp=10当液滴直径为50时，R=0.2；碰撞数，。由给出计算公式可得同理可得液滴直径为100、500时捕集效率为42.6、10.1%。2dp=50用同样方法计算可得颗粒在直径为50、100、500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2.23105Pa.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/质量百分数/%20.050.0解：按大气污染控制工程P211653由655粒径小于0.1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；因此故。6.19 水以液气比12L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845105Pa.s，颗粒密度为1.789g/cm3，平均粒径为1.2，f取0.22。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。解：坎宁汉修正6.20 设计一个带有旋风别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，以到达要求的处理效率。估算洗涤器的尺寸。解：设气液比1L/m3，dp=1.2，f=0.25。在1atm与510.K下查得。由可解得v=121.6m/s。故喉管面积，DT=272mm。取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。，则，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的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80。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 9.48式 。通过P293 Figure 9.18读取。取，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用大气污染控制工程P150583。因此，。从Figure 9.18读出=0.11Cylinder。故M=。而液滴本身。故质量增加了1.98104%。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，假设净化空气中90的悬浮颗粒物，这场雨至少要持续多长时间.解：由Air Pollution Control Engineering公式 。代入数据，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*些布袋破裂时粉尘的出口浓度。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：。因此。6.24 *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，假设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， 。假设在400Pa压降下继续，则解此微分方程得Q2=90.1m3。6.25 利用清洁滤袋进展一次实验，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，假设滤袋面积为100.0cm2。61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解：当T=300K时，v=1.8m/min=0.03m/s。，。利用所给数据进展线性拟和，即，Kp=3.531012m2。6.26 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。3除尘器压力损失可考虑为为清洁滤料损失，考虑为120Pa；故。4因除尘器压降小于1200Pa，故即最大清灰周期。5。6取滤袋d=0.8m，l=2m。，取48条布袋。6.27 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细粒子的穿透率。其中：Z=在气流方向上床的长度；vs=气体的外表流速；Dpa=细粒子的空气动力学直径；沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；气体的粘度。1假设dpa=0.5，Dc=1.0mm，vs=6cm/s，0.3，试估算沙滤床的捕集效率；2欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度至少应多厚.3推导该效率方程式。解：1将数据代入所给公式即有，2由 可得z=3.23m。3由Air Pollution Control Engineering公式，穿透率取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/，代入上式近似取6.28 图650说明滤料的粉尘负荷和外表过滤气速对过滤效率的影响。当粉尘负荷为140g/m2时，试求：1对于图中显示的四种过滤气速，分别求相应的过滤效率；2假定滤饼的孔隙滤为0.3，颗粒的真密度为2.0g/cm3，试求滤饼的厚度；3当烟气中含尘初始浓度为0.8g/m3时，对于图中最低部的曲线，至少应操作多长时间才能到达上述过滤效率.解：1过滤气速为3.35m/min 效率过滤气速为1.52m/min 效率过滤气速为0.61m/min 效率过滤气速为0.39m/min 效率2由2.010.3*p=140104，*p=0.01cm；3由0.80.00060.39t=140，t=449min=7.5h。. z.