大氣污染課后答案 6章

1、第六章 除塵裝置66.1 在298K的空氣中NaOH飛沫用重力沉降室收集。沉降至大小為寬914cm，高457cm，長1219cm?？諝獾捏w積流速為1.2m3/s。計算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設(shè)霧滴的比重為1.21。解：計算氣流水平速度。設(shè)粒子處于Stokes區(qū)域，取。按大氣污染控制工程P162（64）即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。6.2 直徑為1.09的單分散相氣溶膠通過一重力沉降室，該沉降室寬20cm，長50cm，共18層，層間距0.124cm，氣體流速是8.61L/min，并觀測到其操作效率為64.9%。問需要設(shè)置多少層可能得到80%的操作效率。解：按層流考慮，根據(jù)大氣污染

2、控制工程P163（65），因此需要設(shè)置23層。6.3 有一沉降室長7.0m，高12m，氣速30cm/s，空氣溫度300K，塵粒密度2.5g/cm3，空氣粘度0.067kg/(kg.h)，求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。解：，符合層流區(qū)假設(shè)。6.4 氣溶膠含有粒徑為0.63和0.83的粒子（質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等），以3.61L/min的流量通過多層沉降室。給出下列數(shù)據(jù)，運用斯托克斯定律和坎寧漢校正系數(shù)計算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=0.129cm，n=19層。解：設(shè)空氣溫度為298K，首先進(jìn)行坎寧漢修正：，。故。用同樣方法計算可得0.83粒子的分級效率為0.864。因此總效率 6.5

3、試確定旋風(fēng)除塵器的分割直徑和總效率，給定粉塵的粒徑分如下：平均粒徑范圍/011551010202030304040505060>60質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%32015201610637已知氣體粘度為2×105，顆粒比重為2.9，旋風(fēng)除塵器氣體入口速度為15m/s，氣體在旋風(fēng)除塵器內(nèi)的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為5次；旋風(fēng)除塵器直徑為3m，入口寬度76cm。解：按Air Pollution Control Engineering公式 。令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9×103kg/m3，W=0.76m，代入上式得dc=11.78。利用大氣污染控制工程P170（618） 計算各粒徑

4、粉塵分級效率，由此得總效率6.6 某旋風(fēng)除塵器處理含有4.58g/m3灰塵的氣流（），其除塵總效率為90%。粉塵分析試驗得到下列結(jié)果。粒徑范圍/捕集粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%逸出粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.3>4584.01.11）作出分級效率曲線；2）確定分割粒徑。解：根據(jù)大氣污染控制工程P144（553）（P=0.1）計算分級效率，結(jié)果如下表所示：粉塵間隔/055101015152020252530303535404045&

5、gt;45質(zhì)量頻率 /%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 據(jù)此可作出分級效率曲線。由上表可見，510去除效率為49.41。因此在工程誤差允許范圍內(nèi)，dc=7.5。6.7 某旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)為9.9，進(jìn)口速度15m/s，試計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力損失。解：據(jù)大氣污染控制工程P169（613） 。6.8 欲設(shè)計一個用于取樣的旋風(fēng)分離器，希望在入口氣速為20m/s時，其空氣動力

6、學(xué)分割直徑為1。1）估算該旋風(fēng)分離器的筒體外徑；2）估算通過該旋風(fēng)分離器的氣體流量。解：根據(jù)Air Pollution Control EngineeringP258公式 。因，故1000 ；由題意，當(dāng)。取，N=10，代入上式，解得Wi=5.5。根據(jù)一般旋風(fēng)除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H2 Wi=1.1cm。氣體流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×103m3/s6.9 含塵氣流用旋風(fēng)除塵器凈化，含塵粒子的粒徑分布可用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)表示，且Dm=20，。在實際操作條件下該旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5，試基于顆粒質(zhì)量濃度計算該除塵器的總除塵效率。解：按大氣污染控制工程P

7、170（618）；。dg=20，代入上式，利用Matlab積分可得。6.10 在氣體壓力下為1atm，溫度為293K下運行的管式電除塵器。圓筒形集塵管直徑為0.3m，L=2.0m，氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場強(qiáng)E=100kV/m，粒徑為1.0的粉塵荷電量q=0.3×1015C，計算該粉塵的驅(qū)進(jìn)速度w和電除塵效率。解：驅(qū)進(jìn)速度按大氣污染控制工程P187（633）。，Q=0.075m3/s，代入P188（634）。6.11 利用一高壓電除塵器捕集煙氣中的粉塵，已知該電除塵器由四塊集塵板組成，板高和板長均為366cm，板間距24.4cm，煙氣體積流量2m3/s；操作壓力

8、為1atm，設(shè)粉塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度為12.2cm/s。試確定：1）當(dāng)煙氣的流速均勻分布時的除塵效率；2）當(dāng)供入某一通道的煙氣為煙氣總量的50%，而其他兩個各供入25%時的除塵效率（參考圖627）。解：1）Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。2），查圖627得Fv=1.75故。6.12 板間距為25cm的板式電除塵器的分割直徑為0.9，使用者希望總效率不小于98%，有關(guān)法規(guī)規(guī)定排氣中含塵量不得超過0.1g/m3。假定電除塵器入口處粉塵濃度為30g/m3，且粒徑分布如下：質(zhì)量百分比范圍/%02020404060608080100平均粒徑/3.58.013.019.045

9、.0并假定德意希方程的形式為，其中捕集效率；K經(jīng)驗常數(shù)；d顆粒直徑。試確定：1）該除塵器效率能否等于或大于98%；2）出口處煙氣中塵濃度能否滿足環(huán)保規(guī)定；3）能否滿足使用者需要。解：1）由題意dp=3.5，dp=8.0，dp=13.0，故2），則=0.42g/m3>0.1g/m3。不滿足環(huán)保規(guī)定和使用者需要。6.13 某板式電除塵器的平均電場強(qiáng)度為3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場中離子濃度為108個/m3，離子質(zhì)量為5×1026kg，粉塵在電場中的停留時間為5s。試計算：1）粒徑為5的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為0.2的粉塵的荷電量；3）計算上述兩種粒徑粉塵的驅(qū)進(jìn)速度

10、。假定：1）煙氣性質(zhì)近似于空氣；2）粉塵的相對介電系數(shù)為1.5。解：1）由大氣污染控制工程P183（631）電場荷電為擴(kuò)散荷電按P184 （632）計算，與電場荷電相比很小，可忽略。因此飽和電荷值3.04×1016C。2）電場荷電為擴(kuò)散荷電與電場荷電相比很小，可忽略，故粉塵荷電量4.86×1019C。3）取 dp=5時，；dp=0.2時，。6.14 圖649匯總了燃煤電廠用電除塵器的捕集性能。對于煤的含硫量為1%、除塵效率為99.5%的情況，試計算有效驅(qū)進(jìn)速度we。解：查圖得集氣板面積約1000m3.（1000m3/min）1。根據(jù)，0.995=1exp（wi）解得wi=5

11、.30m/min。6.15 電除塵器的集塵效率為95%，某工程師推薦使用一種添加劑以降低集塵板上粉塵層的比電阻，預(yù)期可使電除塵器的有效驅(qū)進(jìn)速度提高一倍。若工程師的推薦成立，試求使用該添加劑后電除塵器的集塵效率。解：，故，因此。6.16 煙氣中含有三種粒徑的粒子：10、7和3，每種粒徑粒子的質(zhì)量濃度均占總濃度的1/3。假定粒子在電除塵器內(nèi)的驅(qū)進(jìn)速度正比于粒徑，電除塵器的總除塵效率為95%，試求這三種粒徑粒子的分級除塵效率。解：設(shè)3種粒子的分級效率分別為、，則因此，。6.17 對于粉塵顆粒在液滴上的捕集，一個近似的表達(dá)式為。其中M是碰撞數(shù)的平方根，R=dp/dD，對于密度為2g/cm3的粉塵，相對

12、于液滴運動的初速度為30m/s，流體溫度為297K，試計算粒徑為1）10；2）50的粉塵在直徑為50、100、500的液滴上的捕集效率。解：1）粉塵粒徑dp=10當(dāng)液滴直徑為50時，R=0.2；碰撞數(shù)，。由給出計算公式可得同理可得液滴直徑為100、500時捕集效率為42.6、10.1%。2）dp=50用同樣方法計算可得顆粒在直徑為50、100、500的液滴上捕集效率分別為0、10.2%、25.0。6.18 一個文丘里洗滌器用來凈化含塵氣體。操作條件如下：L=1.36L/m3，喉管氣速為83m/s，粉塵密度為0.7g/cm3方程，煙氣粘度為2.23×105Pa.s，取校正系數(shù)0.2，忽

13、略Cc，計算除塵器效率。煙氣中粉塵的粒度分布如下：粒徑/質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%<0.10.010.10.50.210.51.00.781.05.013.05.010.016.010.015.012.015.020.08.0>20.050.0解：按大氣污染控制工程P211（653）由（655）粒徑小于0.1所占質(zhì)量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0，除塵效率約為1；因此故。6.19 水以液氣比12L/m3的速率進(jìn)入文丘里管，喉管氣速116m/s，氣體粘度為1.845×105Pa.s，顆粒密度為1.789g/cm3，平均粒徑為1.2，f取0.22。求文丘里管洗滌器的壓力損失和穿透率

14、。解：坎寧漢修正6.20 設(shè)計一個帶有旋風(fēng)分離器的文丘里洗滌器，用來處理鍋爐在1atm和510.8K條件下排出的氣流，其流量為7.1m3/s，要求壓降為152.4cmH2O，以達(dá)到要求的處理效率。估算洗滌器的尺寸。解：設(shè)氣液比1L/m3，dp=1.2，f=0.25。在1atm與510.K下查得。由可解得v=121.6m/s。故喉管面積，DT=272mm。取喉管長度300mm，通氣管直徑D1=544mm。，則，（取D2=600mm）。6.21 直徑為2mm的雨滴以其終末沉降速度穿過300m厚的大氣近地層，大氣中含有粒徑為3的球形顆粒，顆粒的質(zhì)量濃度為80。1）每個雨滴下降過程中可以捕集多少顆粒？

15、2）由于捕集這些顆粒，雨滴的質(zhì)量增加了百分之幾？解：由Air Pollution Control EngineeringP300 9.48式 。通過P293 Figure 9.18讀取。取，雨滴Db=2mm，處于牛頓區(qū)，利用大氣污染控制工程P150（583）。因此，。從Figure 9.18讀出=0.11（Cylinder）。故M=。而液滴本身。故質(zhì)量增加了1.98×104%。6.22 以2.5mm/h的速率發(fā)生了大面積降雨，雨滴的平均直徑為2mm，其捕集空氣中的懸浮顆粒物的效率為0.1，若凈化空氣中90的懸浮顆粒物，這場雨至少要持續(xù)多長時間？解：由Air Pollution Con

16、trol Engineering公式 。代入已知數(shù)據(jù)，即需持續(xù)半天左右的時間。6.23 安裝一個濾袋室處理被污染的氣體，試估算某些布袋破裂時粉塵的出口濃度。已知系統(tǒng)的操作條件：1atm，288K，進(jìn)口處濃度9.15g/m3，布袋破裂前的出口濃度0.0458g/m3，被污染氣體的體積流量14158m3/h，布袋室數(shù)為6，每室中的布袋數(shù)100，布袋直徑15cm，系統(tǒng)的壓降1500Pa，破裂的布袋數(shù)為2。解：設(shè)破裂2個布袋后氣體流量分配不變，近似求得出口濃度如下：。因此。6.24 某袋式除塵器在恒定的氣流速度下運行30min。此期間處理煙氣70.8m3，系統(tǒng)的最初和最終的壓降分別為40Pa和400P

17、a，假如在最終壓力下過濾器再操作1小時，計算另外的氣體處理量。解：設(shè)恒定速度v1，則， 。若在400Pa壓降下繼續(xù)，則解此微分方程得Q2=90.1m3。6.25 利用清潔濾袋進(jìn)行一次實驗，以測定粉塵的滲透率，氣流通過清潔濾袋的壓力損失為250Pa，300K的氣體以1.8m/min的流速通過濾袋，濾餅密度1.2g/cm3，總壓力損失與沉積粉塵質(zhì)量的關(guān)系如下。試確定粉塵的滲透率（以m2表示），假如濾袋面積為100.0cm2。61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解：當(dāng)T=300K時，v=1.8m/min=0.03m

18、/s。，。利用所給數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬和，即，Kp=3.53×1012m2。6.26 除塵器系統(tǒng)的處理煙氣量為10000m3/h，初始含塵濃度為6g/m3，擬采用逆氣流反吹清灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進(jìn)入除塵器的氣體溫度不超過393K，除塵器壓力損失不超過1200Pa，煙氣性質(zhì)近似于空氣。試確定：1）過濾速度；2）粉塵負(fù)荷；3）除塵器壓力損失；4）最大清灰周期；5）濾袋面積；6）濾袋的尺寸（直徑和長度）和濾袋條數(shù)。解：1）過濾氣速估計為vF=1.0m/min。2）除塵效率為99%，則粉塵負(fù)荷。3）除塵器壓力損失可考慮為為清潔濾料損失，考慮為120Pa；故。4）因除塵器壓降小于1200Pa，故即最大清灰周期。5）。6）取濾袋d=0.8m，l=2m。，取48條布袋。6.27 據(jù)報道美國原子能委員會曾運用2m深的沙濾床捕集細(xì)粒子，卡爾弗特建議用下式估算細(xì)粒子