廣東工業(yè)大學環(huán)境工程大氣期末復習

1、大氣的組成 表11列出了干潔空氣的組成。大氣是多種氣體的混合物，它的組成包括三部分： a. 恒定（基本保持不變的）組分: 系指氮、氧、氬及微量的氖、氦、氪、氙等稀有氣體。其中氮、氧、氬三種組分共占大氣總量的99.6%; b, 可變組分:主要是指大氣中的二氧化碳和水蒸氣等; c. 不定組分（P2 最后三段） 1.1.4 大氣污染大氣污染1.1.4.1 大氣污染的定義（試比較其差別）v大氣污染指大氣中某種物質(zhì)的濃度超過正常水平，造成可測的對人體、動物、植被和材料的影響的大氣狀況。v大氣污染指大氣中某種不良成分達到一定的濃度，造成有害的影響的大氣狀況。這種成分可能對人體健康、植被、器物或者全球環(huán)境以

2、及通過渾濁的空氣或不愉快的氣味對環(huán)境美學造成負面的影響。v如果大氣中的物質(zhì)達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學產(chǎn)生可測量的不利影響，這就是大氣污染。 1.2.2 大氣污染物1.2.2.1 一次大氣污染物v 直接以原始形態(tài)排放入大氣中并達到足夠的排放量從而造成健康威脅的污染物Sources of Primary Air Pollutants（一次大氣污染物的來源）Pollutant （污染物）Sources （來源）Carbon monoxide（CO2）Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco smo

3、ke礦物燃料的不完全燃燒，煙草煙Hydrocarbons(碳氫化合物)Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco burningParticulates固體微粒Chemicals, Burning fossil fuels, Farming operations, Industrial wastes, Building demolition化學物質(zhì)、礦物燃料的燃燒，工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)廢物，樓房爆破Sulfur dioxide （二氧化硫）Burning fossil fuels, Smelting ore 礦物燃料的燃燒，熔煉礦石Nitrogen com

4、pounds （氮氧化合物）Burning fossil fuels 礦物燃料的燃燒1.2.2.2 二次大氣污染物v二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過化學反應生成的化學物質(zhì)。v光化學煙霧是大氣中氮氧化物和碳氫化合物在紫外線照射下反應生成的多種污染物的混合物。v光化學煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。 1.3.3 體積濃度與質(zhì)量濃度的換算 1atm、0下?lián)Q算關系式 1atm、25下?lián)Q算關系式 4 .22mg/3分子量ppmm5 .24mg/3分子量ppmm1.6 中國的大氣污染現(xiàn)狀與特點1.6.1 大氣污染現(xiàn)狀v大氣污染

5、形勢仍然十分嚴峻，大多數(shù)城市還處于比較嚴重的污染程度；v缺少推動煤炭清潔利用的法律措施，燃煤污染仍然沒有得到有效遏制；v大中城市機動車排氣污染正在迅速增加；v大多數(shù)城市揚塵污染突出；v大氣污染物排放總量居高不下，缺少有效的法律措施；1.6.2 中國大氣污染的特點 煤煙型污染是我國大氣污染的普遍問題； 城市的大氣污染比鄉(xiāng)村嚴重； 南方的大氣污染比北方嚴重； 冬季的大氣污染比夏季嚴重； 酸雨現(xiàn)象集中在我國西南、華南和東南地區(qū)出現(xiàn)。 1.7.3 控制大氣污染的技術措施清潔生產(chǎn)：清潔的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略改善能源供應結構和布局，提高清潔能源和優(yōu)質(zhì)能源比例提高能源利用效率和節(jié)約能源推

6、廣少污染的煤炭開采技術和清潔煤技術積極開發(fā)利用新能源和可再生能源建立綜合性工業(yè)基地：各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物，減少污染物排放總量1.2.3 氣溶膠狀態(tài)污染物 總懸浮顆粒物 P45 （Total Suspended Particular, TSP） 指能懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑100微米的顆粒物。 可吸入顆粒物 P45 （Particular Matter less than 10微米，PM10） 指能懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑10微米的顆粒物。 2.2 不同燃料的燃燒過程 2.2.1氣體燃料的燃燒過程 氣體燃料的燃燒過程可分為三個階段三個階段： 氣體燃料與空氣的混合階段 氣

7、體燃料與空氣的混合是一個物理過程，兩種氣體之間的混合需要一定的時間，還要消耗一定的能量。 混合后可燃氣的加熱和著火階段 加熱和著火階段與上相同。 可燃氣燃燒反應階段 燃燒反應是一個激烈的化學氧化過程，在瞬間即可完成。 前兩個階段對整個燃料燃燒過程起控制作用。 根據(jù)氣體燃料和空氣混合狀態(tài)的不同，其燃燒過程具有三種不同的狀態(tài)： 有焰燃燒有焰燃燒 氣體燃料和空氣在燃燒器（簡稱為燒嘴）中不預先混合，而是分別送入燃燒室或爐膛中邊混合邊燃燒，在爐膛中可見明顯的火焰。無焰燃燒無焰燃燒 無焰燃燒是指氣體燃料和空氣在進入燃燒室或爐膛之前就已混合均勻，因此 它的燃燒速度比有焰燃燒快的多，整個燃燒過程在安裝燃燒嘴的

8、磚墻通道內(nèi)就可以結束。 半無焰燃燒半無焰燃燒 半無焰燃燒又稱部分預混合燃燒。 這種燃燒方式是將燃燒所需的空氣分兩部分與氣體燃料相互混合，一次空氣在燒嘴的混合室與氣體燃料相混合。二次空氣借助于混合后可燃氣體的噴射作用，一邊混合一邊燃燒。2.2.2 液體燃料的燃燒過程 液體燃料包括各種燃料油及酒精等，下面僅討論燃料油的燃燒過程。 燃料油的燃燒過程是一個復雜的物理化學過程。它包括四個過程： 燃料油的霧化 油霧粒子中的可燃組分的蒸發(fā)與擴散 可燃氣體與空氣的混合 可燃氣體的氧化燃燒 與氣體燃料的燃燒過程類似，前三個階段對整個燃料燃燒過程起著控制作用。 燃料油的霧化是燃料油燃燒的先決條件，霧化的油滴粒子愈

9、細，燃料油與空氣接觸的表面積就愈大，就愈有利于油滴粒子中可燃組分的蒸發(fā)與擴散，就愈有利于油滴粒子中可燃氣體與空氣的混合，有利于燃料油完全燃燒以及降低污染物的生成。所謂油的霧化，就是把燃料油分散成細小煙霧粒子的過程。在工業(yè)上，這個過程是通過燃油燒嘴來實現(xiàn)的。 燃料油中的可燃氣體與空氣的混合是重質(zhì)油燃燒過程中的很重要的問題。燃燒重質(zhì)油所需要的空氣量比燃燒氣體燃料大，而油蒸氣與空氣混合也不象氣體燃料與空氣混合的那樣好。因此不太容易得到更短的火焰；燃燒完全程度也不如氣體燃料好。對于燃油鍋爐及窯爐，應該設法改善或強化油霧與空氣的混合過程。2.2.3 粉煤的燃燒過程 粉煤的燃燒過程比氣體或液體燃料燃燒更為

10、復雜。粉煤的燃燒是將磨成一定細度的煤粉與空氣一同噴入爐內(nèi)后進行燃燒。在燃燒過程中，不僅發(fā)生氣體與氣體之間的同相燃燒，而且還發(fā)生氣體與固體之間的異相燃燒。 同相燃燒 氣體與氣體之間的燃燒 異相燃燒 氣體與固體之間的燃燒 影響粉煤的燃燒過程的因素有四個： 一次空氣的用量 它與煤粉的品種及揮發(fā)分含量有關，一般為總空氣量的 2040； 煤粉的噴出速度 它必須大于火焰的傳播速度，否則容易發(fā)生回火?；鹧娴膫鞑ニ俣纫才c煤粉的品種及揮發(fā)分含量有關。煤粉的火焰?zhèn)鞑ニ俣却蠹s為34 m/s。一次空氣與煤粉混合后的噴出速度至少應為火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?4倍； 煤粉的燃燒時間 煤粉的燃燒時間不僅與煤粉的細度、揮發(fā)分含量和火焰

11、的燃燒溫度有關，而且還與燃燒室的空間大小、過剩空氣系數(shù)的大小以及二次空氣的加入方式和氣流擾動狀況等多種因素有關。 煤粉的細度與過?？諝庀禂?shù) 煤粉的細度與煤粉的品種有關，煤粉的粒徑范圍一般為170微米，其中2050微米的煤粉粒子為最多。過?？諝庀禂?shù)一般為1.21.3。 煤塊在爐內(nèi)的燃燒方式與加煤方法有關，常見的有二種燃燒方式： 從爐柵上部加入煤塊，在爐柵上呈層狀燃燒的燃燒方式 其煤層從上至下依次為干燥干餾層、還原層、氧化層和灰層，層狀燃燒所需的一次空氣從爐柵下部通入，先經(jīng)灰渣層預熱，然后與其上部氧化層的焦炭進行氧化反應，生成CO和CO2，氧化層的溫度最高，其厚度大約為4060mm，經(jīng)過氧化層的空

12、氣，其中的氧氣已大部分被消耗。還原層中的還原反應是吸熱反應，CO2轉(zhuǎn)變?yōu)镃O，氣體溫度有所下降。具有一定溫度的、CO含量較高的可燃性氣體穿過最上一層煤層時，使煤層得到預熱、干燥和干餾。經(jīng)過干燥干餾層的可燃性氣體進入燃燒室，與送入的二次空氣繼續(xù)燃燒。將煤塊加到向前移動的爐柵上，煤塊隨爐柵一起移動 一次空氣仍從爐柵下部通入，此時，爐柵的前端為預熱、干燥、干餾帶，中端為氧化帶，末端為灰渣帶。通過預熱、干燥、干餾帶及灰渣帶的空氣，在燃燒室中作為二次空氣與氧化帶上升的可燃性揮發(fā)分繼續(xù)二次燃燒。 2.1.2 燃料完全燃燒的條件（燃料完全燃燒的條件（3T） 空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低空

13、氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失爐溫，增加熱損失 溫度條件（溫度條件（TemperatureTemperature）：達到燃料的著火溫度）：達到燃料的著火溫度 時間條件（時間條件（TimeTime）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料燃燒所需時間燃燒所需時間 燃料與空氣的混合條件（燃料與空氣的混合條件（TurbulenceTurbulence）：燃料與氧充分）：燃料與氧充分混合混合2.3.3 2.3.3 空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù) 實際空氣量與理論空氣量之比。以實際空氣量與理論空氣量之比。以 表示，表示， 通常通常1 部分爐型的空氣過剩

14、系數(shù)部分爐型的空氣過剩系數(shù)0實際空氣量理論空氣量aaVV19 對流層（10km左右） 集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層 溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C 強烈對流作用 溫度和濕度的水平分布不均大氣邊界層對流層下層12km，地面阻滯和摩擦 作用明顯自由大氣大氣邊界層以上，地面摩擦可以忽略 近地層地面上50100m，熱量和動量的常通量層 平流層（對流層頂5055km）同溫層對流層頂3540km，氣溫-550C左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加集中了大部分臭氧沒有對流運動，污染物停留時間很長中間層（平流層頂85km）氣溫隨高度升高而迅速降低

15、對流運動強烈 暖層（中間層頂800km ） 氣溫隨高度升高而增高 氣體分子高度電離電離層散逸層（暖層以上） 氣溫很高，空氣稀薄 空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸 大氣壓力總是隨高度的升高而降低 均質(zhì)大氣層8085km以下，成分基本不變2. 氣溫的垂直變化 氣溫直減率 （大氣） 干空氣絕熱繪制溫度遞減率 干絕熱直減率 （空氣團） 一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換 空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi) 能 T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起） Tzddd iTz 溫度層結 氣溫的垂直分布 溫度層結 氣溫隨垂直高度的分布曲線 四種不同的溫度層結 Tz d 0 ，正正常常分分布布層層

16、結結，中中性性層層結結（絕絕熱熱直直減減率率）0 ，等等溫溫層層結結 0 ，正正常常分分布布層層結結，中中性性層層結結（絕絕熱熱直直減減率率）0 ，等等溫溫層層結結0, a0 不不穩(wěn)穩(wěn)定定0, a0 穩(wěn)穩(wěn)定定中中性性層層0，a=0 中中性性穩(wěn)穩(wěn)定定層層0 ， a0, a0 不不穩(wěn)穩(wěn)定定0, a0 穩(wěn)穩(wěn)定定中中性性層層0，a=0 中中性性穩(wěn)穩(wěn)定定層層0 ， a0,rrd,大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對流強烈。發(fā)生條件：多出現(xiàn)于太陽光較強的晴朗中午。與湍流的關系：伴隨較強的熱擴散。微風。地面污染狀況：由于擴散速度快，靠近污染源地區(qū)污染物落地濃度高，對附近居民有害，一般不會造成煙霧事件。5. 煙流型與大氣穩(wěn)

17、定度的關系 錐型（中性or弱穩(wěn)）特點：煙云離開排放口一定距離后，云軸仍基本保持水平，外形似一個橢圓錐。煙云比波浪型規(guī)則，擴散能力比它弱。大氣狀況：r0,r=rd,大氣處于中性和弱穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)生條件：多出現(xiàn)于多云或陰天的白天，強風的夜晚或冬季夜間。與湍流的關系：高空風較大，擴散主要靠熱和動力因子的作用。地面污染狀況：污染物輸送得較遠。5. 煙流型與大氣穩(wěn)定度的關系 扇型（逆溫）特點： 煙云再垂直方向上擴散速度很小，再水平方向有緩慢擴散。大氣狀況： r0,r0,rrd，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；排出口下方，r0,rrd，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)生條件：多出現(xiàn)日落后，因地面有輻射逆溫，大氣穩(wěn)定。高空受冷空氣影

18、響，大氣不穩(wěn)定。與湍流的關系：排出口上方有微風，伴有湍流；排出口下方，幾乎無風，無湍流。地面污染狀況：如煙囪高度處于不穩(wěn)定層時，煙氣中的污染物不向下擴散，只向上方擴散，這種煙型對地面影響較輕。5. 煙流型與大氣穩(wěn)定度的關系 漫煙型（上穩(wěn)，下不穩(wěn)）特點：與爬升型相反，煙云的上側邊緣清晰，呈平直狀，而其下部出現(xiàn)較強的湍流擴散，煙云上方有逆溫層，從煙囪排出的煙云上升到一定程度就受到逆溫層的控制。大氣狀況：排出口上方，r0,r0,rrd，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)生條件：日出后，地面低層空氣被日照加熱使逆溫自下而上逐漸破壞，但上部仍保持逆溫。與湍流的關系：煙云的下部有明顯的熱擴散，煙云的上部熱擴散很弱，風

19、在煙云之間流動。地面污染狀況：當煙囪高度不能超過上部穩(wěn)定氣層時，煙云就好像被蓋子蓋住，只能向下部擴散，象熏煙一樣直撲地面。在污染源附近污染物的濃度很高，地面污染嚴重，這是最不利于擴散和稀釋的氣象條件。第三節(jié) 大氣的運動和風1.引起大氣運動的作用力 直接作用力 重力水平氣壓梯度力（垂直上與重力基本平衡）間接作用力 地轉(zhuǎn)偏向力（相對運動：方向改變）慣性離心力（大氣曲線運動：很?。┠Σ亮Γń?2km內(nèi)明顯） 3.近地層風速廓線模式 平均風速隨高度變化的對數(shù)律 中性層結：對數(shù)律，粗糙度和摩擦速度*0lnuZukZ平均風速隨高度變化的指數(shù)律 非中性層結： 指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù)11()mZuuZ4.地方性

20、風場 1海陸風 P842山谷風 P843城市熱島環(huán)流 P85 危險風速：出現(xiàn)絕對最大濃度時的風速。最大地面濃度最大地面濃度是指一定源強和氣象條件下高架點源在其下風地面造成的最大濃度。高架源排放對地面影響是先增后減。剛釋放時，隨下風距離增加逐漸增強對地面影響，而在遠距離處，污染物逐漸稀釋，其間出現(xiàn)最大地面濃度。最大地面濃度和它出現(xiàn)時離源的距離是空氣污染問題最關心的。 第一節(jié) 顆粒的粒徑及粒徑分布1.1 單一顆粒的粒徑 1.1.1 定義 按一定方法確定的表示一個顆粒大小的代表性尺寸的物理量。 1.1.2 測定方法 粒徑可以有很多種表示方法，常用的粒徑表示方法與粒徑的測定方法有關。 粒徑的測定方法可

21、分為四大類：顯微鏡法、篩分法、光散射法（電子計數(shù)法）和沉降法。 38沉降法 斯托克斯（Stokes）直徑ds：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑。 空氣動力學當量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑。 斯托克斯直徑和空氣動力學當量直徑與顆粒的空氣動力學行為密切相關，是除塵技術中應用最多的兩種直徑。39 da與ds的換算 在除塵技術中應用最多的兩種直徑是斯托克斯（Stokes）直徑ds 和空氣動力學直徑da ，特別是后者。二者的關系如下： 式中： 為粉塵的密度。Psaddp401.2 粒子群的粒徑分布 粒徑分布 又稱為顆粒的分散度。指不同粒徑范

22、圍內(nèi)顆粒的個數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例。 個數(shù)頻率：第i個間隔中的顆粒個數(shù)ni與顆?？倲?shù)ni之比iiNinfn41 個數(shù)篩下累積頻率：小于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)與顆粒總個數(shù)之比。iiiNinFn42個數(shù)頻率密度:單位粒徑間隔時的頻率。pp()d/dp dFd43個數(shù)分布的測定及計算44中位徑 粒數(shù)中位徑（NMD） 累計頻率F=0.5時對應的粒徑。451.4 粒徑質(zhì)量分布 類似于數(shù)量分布，也有質(zhì)量頻率、質(zhì)量篩下累積頻率、質(zhì)量頻率密度等。 在所有顆粒具有相同密度、顆粒質(zhì)量與粒徑立方成正比的假設下，個數(shù)分布與質(zhì)量分布可以相互換算。 同樣的，也有質(zhì)量眾徑和質(zhì)量中位徑（MMD）46 第二節(jié)

23、 粉塵的物理性質(zhì)2.1 粉塵的密度 單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3 粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙真密度 用堆積體計算堆積密度 空隙率粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比bp(1) bp472.5 粉塵的潤濕性潤濕性粉塵顆粒與液體接觸后能否互相附著或附著的難易程度的性質(zhì)潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤濕速度潤濕時間20分鐘時的潤濕高度潤濕性是選擇濕式除塵器的主要依據(jù)2020(mm/min)20Lv48當塵粒與液體接

24、觸時，如果接觸面能擴大而相互附著，則稱為濕潤性粉塵；如果接觸面趨于縮小而不能附著，則稱為非濕潤性粉塵。粉塵的導電性 比電阻d ( cm)Vj49 第三節(jié) 凈化裝置的性能3.1 評價凈化裝置性能的指標 技術指標 處理氣體流量：進口和出口的氣體流量的平均值 凈化效率：表示裝置凈化污染物的效果的重要指標 壓力損失：指裝置的進口和出口氣流全壓之差，是能耗大小的指標。實質(zhì)上是氣流通過裝置時所消耗的機械能。503.2 凈化裝置技術性能的表示方法 處理氣體流量 漏風率 壓力損失1N3N2NN1() (m/s)2QQQ1N2N1N100 (%)QQQ21 (Pa)2vP51 壓力損失是代表凈化裝置能耗大小的技

25、術經(jīng)濟指標。 壓力損失是凈化裝置的技術和經(jīng)濟兩方面的一個綜合指標，它代表該裝置能量消耗的大小。系指裝置進口和出口氣流全壓之差。凈化裝置壓力損失的大小，不僅取決于裝置的種類和結構型式，還與處理氣體流量的大小有關。凈化裝置的壓力損失，實質(zhì)上是氣流通過裝置時所消耗的機械能，它與通風機所耗功率成正比，所以，總是希望盡可能小些。523.3 總凈化效率的表示方法 總凈化效率：同一時間內(nèi)凈化裝置去除的污染物數(shù)量與進入裝置的污染物數(shù)量之比。 通過率：出口污染物流量與進口污染物流量之比。 分級除塵效率：除塵裝置對某一粒徑或粒徑間隔內(nèi)粉塵的除塵效率。 分割粒徑除塵效率為50的粒徑22N2N11N2N11 SQSQ

26、22N2N11N1N1 SQPSQ32111 iiiiiSSSS53=31ss例題 對旋風除塵器的現(xiàn)場測試得到：除塵器進口的氣流量為10000Nm3/h，含塵濃度為4.2g/Nm3。除塵器出口的氣體流量為12000Nm3/h，含塵濃度340mg/Nm3。試計算該除塵器的處理氣體流量、漏風率和除塵效率。54處理氣體量：漏風率：漏風情況下的除塵效率：不漏風情況下的除塵效率：hNmQQQNNN/1100012000100002121321%20100001200010000121NNNQQQ%3 .9010000420012000340111122NNNNQQ%9 .9142003401112NN5

27、53.4 分級效率與總效率的關系 (table 5-10) 由總效率求分級效率 由分級效率求總效率 333112221112311/iiiiiiiiiiiiiS ggS ggS ggPS ggPgg1111p00ddiiiiigGq d563.5 多級串聯(lián)的總凈化效率總分級通過率總分級效率總除塵效率12iTiiinPP PP1211(1)(1)(1)iTiTiiinP 121 (1)(1)(1)Tn 574.2 流體阻力 P156流體阻力形狀阻力摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反 2DDpDpp1 (N)2() pFC AuduCf ReRepDpDp241 Stokes3 (N) ReCR

28、eFd u（層流）時 得到公式：pD0.6p18.51500 ReCRe湍流過渡區(qū) pD22Dp500 0.440.055 ReCFd u湍流區(qū)（牛頓區(qū)） 58顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時，顆粒發(fā)生滑動坎寧漢修正 P158流體阻力計算例題pDp31.1011.2570.400exp() 2 /8 (m) , (m/s)0.499 其中努森數(shù)d uFCCKnKndKnRTvMv594.3 阻力導致的減速運動根據(jù)牛頓第二定律若僅考慮Stokes區(qū)域積分得速度由u0減速到u所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數(shù)C停止距離馳豫時間或松弛時間馳豫時間或松弛時間322pppDD2Dppd6d42d3 d4 即

29、dduuFCtuuCtd2Pp2Ppd18 d18 其中duuutd/0e (m/s)tuu/00()(1e)txuuu/0(1e)tCxu Cs0 xu C604.4 重力沉降力平衡關系Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）湍流過渡區(qū)牛頓區(qū)Stokes直徑空氣動力學直徑 P151重力沉降計算例題2pDGBp()6dFFFg2pps18dugCgC1.140.7140.714pps0.4280.2860.153()dgu1/2spp1.74() /udgssp18udgCsaa181000udgC614.5 離心沉降 力平衡關系 Stokes顆粒的末端沉降速度23tDCpp6uFF

30、dR22pptcc2tc18 其中duuCa CRuaR624.6 靜電沉降 力平衡關系 靜電沉降的末端速度習慣上稱為驅(qū)進速度，用 表示，對于Stokes粒子：DEFFqEp3qECd631.1.1 重力沉降室的設計模式重力沉降室的設計模式 層流式 湍流式不管采用哪種設計模式，設計時均要先計算捕集粒子的斯托克斯沉降速度，然后按已知條件確定具體的幾何尺寸。表示重力沉降室性能的主要技術指標是分級除塵效率按以上二種模式計算出來的分級除塵效率均高于實際的分級除塵效率1.1.3 分級除塵效率計算式理論推導沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q 氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t 時間內(nèi)粒子的沉降距離該

31、粒子的除塵效率0vsu0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQc1.0 ()ihH1.1.4 層流式重力沉降室分級效率計算式對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin = ?chH2pps18dgu2pp 18即dgLWHHQminp18QdgWLminp36QdgWL由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率公式的一半作為實際分級效率級效率公式的一半作為實際分級效率minp36QdgWL由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分由于

32、沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率公式的一半作為實際分級效率級效率公式的一半作為實際分級效率1.1.7 湍流式重力沉降室湍流模式1 假定沉降室中氣流處于湍流狀態(tài)，垂直于氣流方向的每個斷面上粒子完全混合寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp的粒子都將沉降而除去粒子在微元內(nèi)的停留時間被去除的分數(shù)對上式積分得邊界條件： 得因此，其分級除塵效率0sdd /d /tx vy upsp0ddd Nyu xNHv Hsp0dlnln u xNCv Hpp0ppL0 ; xNNxLNNspLp00exp()u LNNv Hpsp00s11

33、 exp()1 exp() LiNu LNv Hu LWQ湍流模式2 完全混合模式，即沉降室內(nèi)未捕集顆粒完全混合的設計模式單位時間排出： （ 為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一） 單位時間捕集：總分級效率： 0in v HWinsin u HW0ss0ss0/1/iiiinuWLu L Hvn Hv WnuWLu L Hv1.3 旋風除塵器 利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置 旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成 氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋 少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋 “外渦旋”與“內(nèi)渦旋”的

34、旋轉(zhuǎn)方向相同氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度 旋風除塵器氣流與塵粒的運動 旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）切向速度 旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度是決定氣流速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質(zhì)點離心力大小的主要因素。 外渦旋的切向速度隨半徑減少而增大，其最大值位于“外渦旋”與“內(nèi)渦旋”的交界圓柱面上。 內(nèi)

35、渦旋的切向速度隨半徑的減小而減小，類似鋼體的旋轉(zhuǎn)運動。 外渦旋的切向速度計算公式 P179中式69和式610 內(nèi)渦旋的切向速度計算公式 P179中式611 旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動（續(xù)）徑向速度 內(nèi)渦旋的徑向速度高速向外 外渦旋的徑向速度低速向心 增大內(nèi)渦旋的徑向速度對分離粉塵有利 增大外渦旋的徑向速度對分離粉塵徑不利，使有些細小粉塵在向心氣流的帶動下，進入內(nèi)渦旋而被排出。 外渦旋的徑向速度計算公式 P179 式612 內(nèi)渦旋的徑向速度無多大的實際意義，故教材未介紹。軸向速度 外渦旋的軸向速度向下 內(nèi)渦旋的軸向速度向上，隨氣流上升，軸向速度不斷增大，在排出管底部達達到最大值旋風除塵器壓力損

36、失 旋風除塵器的壓力損失計算公式 ：局部阻力系數(shù) A：旋風除塵器進口面積 局部阻力系數(shù)旋風除塵器型式XLT XLTA XLPA XLPB 5.3 6.5 8.0 5.82in12PV2e16Ad旋風除塵器的壓力損失（續(xù)） 旋風除塵器壓力損失的影響因素相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結構型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變 含塵濃度增高，壓力降明顯下降 操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa 旋風除塵器的除塵效率（續(xù)） 旋風除塵器的除塵效率計算公式（篩分理論）計算分割直徑是確定除塵效率的基礎 在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD 若 FC FD ，顆粒移

37、向外壁 若 FC FD ，顆粒進入內(nèi)渦旋 當 FC = FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50% 旋風除塵器的除塵效率（續(xù)） 旋風除塵器的除塵效率計算公式（篩分理論 續(xù) ）對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率 另一種經(jīng)驗公式23T0cpcr036Vdd Vr1/2r 0c2pT018V rdV1p1c1exp 0.6931 () nidd2pc2pc(/)1(/)iiidddda. 直入切向進入式 b. 蝸殼切向進入式 c. 軸向進入式旋風除塵器的結構形式進氣方式分類 切向進入式 軸向進入式 旋風除塵器的結構形式（續(xù)）氣流組織分 回流式、直流式、平旋式和旋流式 多管旋風除塵器 由多個相同構造形狀和尺寸的小型旋風除塵器（