大氣污染課后答案6章分解

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(zhǎng)1219cm。空氣的體積流速為 1.2m3/s。計(jì)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：Q 12計(jì)算氣流水平速度V0=—= =2.87x10，m/s。設(shè)粒子處于Stokes區(qū)域，取A9.14x4.57卩=1.82x10“PaS。按《大氣污染控制工程》P162(6—4)1.21X103咒9.81x12.19dmin+獸二輕丄8工運(yùn)吐但=17.2沢10備=17卅1.21X103咒9.81x12.19即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。20cm,長(zhǎng)50cm，共8.61L/min，并觀測(cè)到其操作效率為 64.9%。問需要設(shè)6.2直徑為1.09420cm,長(zhǎng)50cm，共8.61L/min，并觀測(cè)到其操作效率為 64.9%。問需要設(shè)解：P163(P163(6—5)二Jn二Jn2訓(xùn)—仲80n2 叫64.9=22.2，因此需要設(shè)置23層。6.3有一沉降室長(zhǎng)7.0m,高12m，氣速30cm/s,空氣溫度300K，塵粒密度2.5g/cm3,空氣6.3求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。粘度求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。解：卩=0.067kg/(m.h)=1.86"0,Pa”Sdmin2.5咒103X9.81X7=呼匝 込8竺…：^=8.4"0」m=84卩dmin2.5咒103X9.81X7飛ppgL *流區(qū)假設(shè)。6.4氣溶膠含有粒徑為0.63和0.83嶺的粒子(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(yùn)用斯托克斯定律和坎寧漢校正系數(shù)計(jì)算沉降效率。 L=50cm,3P=1.05g/cm,W=20cm,h=0.129cm,卩=0.000182g/(cm.s),n=19層。解：設(shè)空氣溫度為298K，首先進(jìn)行坎寧漢修正:j^8.31^298 466.6m/s,V3.142咒28.97x10^1.82x10*0.499pV1.82x10*0.499pV0.499X1.185x466.6=6.6如0」m,Kn=空竺匚0.210.63子的分級(jí)效率為0.864子的分級(jí)效率為0.864。旦 d2P=1+0.21[1.257+0.4e0.21]=1.264。故Us=gC=1.58x1o'm/s184usLW(n+1) 158x10,x05x02x203.6似10'/60-———L= — =0.525。用同樣方法計(jì)算可得0.83P3.6似10'/60因此總效率3=0.5(0.525+因此總效率3按《AirPollutionControlEngineering》公式n=1-exp[-(兀NVcD2按《AirPollutionControlEngineering》公式n=1-exp[-(兀NVcD2Pp9WP)]。令n=50%,N=5,Vc=15m/s,Pp=2.9X103kg/m3,W=0.76m,4=2^10°Pas，代入上式得dc=11.78Am。利用《大氣污染控制工程》2P170(6-18)nj=(dpi/dc)21+(dpi/dc)計(jì)算各粒徑粉塵分級(jí)效率,由此得總效率n=￡^igi=55.3%6.5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/4m0~11~55~1010~2020~3030~4040~5050~60>60質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%32015201610637已知?dú)怏w粘度為2X10-5,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：粒徑范圍/Am捕集粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%逸出粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%0~50.576.05~101.412.910~151.94.515~202.12.120~252.11.525~302.00.76.6某旋風(fēng)除塵器處理含有90%。粉塵分析試驗(yàn)得到下列結(jié)果。4.58g/m4.58g/m3灰塵的氣流（卩=2.5^10°Pas）,其除塵總效率為30~352.00.535~402.00.440~452.00.3>4584.01.11)作出分級(jí)效率曲線；2)確定分割粒徑。解：根據(jù)《大氣污染控制工程》 P144(5—53)nj= (P=0.1)計(jì)算分級(jí)效率，結(jié)n+Pg2i/g3i粉塵間隔/4m0~55~1010~1515~2020~2525~3030~3535~4040~45>45質(zhì)量頻率/%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.1j/%5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85果如下表所示:據(jù)此可作出分級(jí)效率曲線。由上表可見， 5?10去除效率為49.41。因此在工程誤差允許范圍內(nèi)，dc=7.5Pm。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(jì)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(6—13)Ap=1Sv；2X9.9M293X152=1440Pa。26.8欲設(shè)計(jì)一個(gè)用于取樣的旋風(fēng)分離器，希望在入口氣速為徑為1 。20m/s時(shí)，其空氣動(dòng)力學(xué)分割直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：兀NVcD2Pp根據(jù)《AirPollutionControlEngineering》P258公式 =1—exp［-( )］。9則因Diy二晉嚴(yán)p單位取kg/m3)，故D2Pp=1000尤;Lp Lp由題意,當(dāng)n=50%,Vc=20m/s。取卩=1.82^10^Pas,N=10，代入上式50%十ex姑廠1“2*1.”10“！"000)］，解得Wi=5.5mm。9W".82沢10,根據(jù)一般旋風(fēng)除塵器的尺寸要求， Do=4Wi=2.2cm;H=2Wi=1.1cm。氣體流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21X10^3m3/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(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)表示，且5Am，試基于顆粒Dm=20Mm,a5Am，試基于顆粒質(zhì)量濃度計(jì)算該除塵器的總除塵效率。解：按《大氣污染控制工程》P170（6—18）dpidpi2(dpi/dc) (dpi/5)hj= = 2— 2；1+(dpi/dc)2 1+(dpi/5)2 25+dpi21n=f^iqddpi嚴(yán)dpi..

「0尹rqddpi。Indpidg=201n=f^iqddpi嚴(yán)dpi..

「0尹rqddpi。Indpidg=20Am,CT二1*25,q= exp[—(V2;idpilnbg__)2]72InbgIdpi1.79 n"202=,exp[-( ：0)]dpi 0.32代入上式，利用1Matlab積分可得n=[jqddpj=96.3%。圓筒形集塵管直徑為0.3m,6.10在氣體壓力下為1atm，溫度為293K下運(yùn)行的管式電除塵器。L=2.0m,氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場(chǎng)強(qiáng) E=100kV/m,粒徑為1.0Pm的粉塵荷電量q=0.3X10—15C,計(jì)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（6—33）qEpw=3Mp_ 0.3x10出咒100"033兀x1.81x10°咒1><10上=0.176m/s。A"dL=兀2 3咒0.3咒2=1.885m,Q=0.075m/s,代入P188(6—34)3=1-exp(A dQQC—AWi)=1-exp(———X0.176)=98.8%。Q 0.0756.11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(zhǎng)均為366cm，板間距24.4cm，煙氣體積流量2m3/s；操作壓力為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(shí)的除塵效率；2） 當(dāng)供入某一通道的煙氣為煙氣總量的圖6—27）。解：50%，而其他兩個(gè)各供入25%時(shí)的除塵效率（參考32213221)Q'2/3=0.667m/s,S=3.66=13.4m,134n=1_exp(- 13.4X0.122)=99.3%。0.667/22)Vma^=05=15，查圖6—27得Fv=1.75v1/3故ni=1-(1-n)Fv=1-(1-99.3%)1.75=98.8%。質(zhì)量百分比范圍/%0~2020~4040~6060~8080~100平均粒徑/Am3.58.013.019.045.06.12板間距為25cm的板式電除塵器的分割直徑為0.9Am，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：并假定德意希方程的形式為n=1—e上dp，其中n捕集效率；K經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；d顆粒直徑。試確定：1）3）解：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;能否滿足使用者需要。1）由題意0.5=1-exp(-k咒0.9)=k=0.77=1-exp(—0.77x3.5)=93.2%dp=8.04m,n2=1-exp(-0.77x8.0)=99.8%dp=13.0Am,n3=1-exp(-0.77x13.0)=100%故n=0.2x93.2%+0.2x99.8%+1X0.2X3=98.6%>98%P.2）98.6%=1一一2^，貝Up2i=0.42g/m3>0.1g/m3。不滿足環(huán)保規(guī)定和使用者需要。306.13某板式電除塵器的平均電場(chǎng)強(qiáng)度為 3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場(chǎng)中離子濃度為108個(gè)/m3,離子質(zhì)量為5X10-26kg，粉塵在電場(chǎng)中的停留時(shí)間為 5s。試計(jì)算：1）粒徑為54m的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為0.2Pm的粉塵的荷電量；計(jì)算上述兩種粒徑粉塵的驅(qū)進(jìn)速度。2）粉塵的相對(duì)介電系數(shù)為3）假定：1）煙氣性質(zhì)近似于空氣；解：1） 由《大氣污染控制工程》毎 2q=3兀 pE。=3兀S+2擴(kuò)散荷電按P184 （6—32）1.5。P183（6-31）電場(chǎng)荷電為*1r 40 AO c -Jo——X8.85X10x（5X10）X3.^10=3.04天10C3.5計(jì)算，與電場(chǎng)荷電相比很小，可忽略。因此飽和電荷值3.04X10—16c。2） 電場(chǎng)荷電為q=3兀—^%d2E0=3兀1^x8.85X1042x（0.2X10"）2X3.4X105=4.86X10~9C"2p 3.5擴(kuò)散荷電與電場(chǎng)荷電相比很小，可忽略，故粉塵荷電量4.86X10—19c。3)取卩=2.5勺0^Pasdp=5Pm時(shí)，wqEp—3兀Adp=王血仝竺=0.088m/s;3兀x2.5x10.5x10dp=0.2km時(shí)，w=qEp3兀Adp_ 4.86x10」9X3.4X105"3兀x2.5x10'x0.2x10<=3.51x10*m/s。杓Ju4VLIno70rm6.14圖6—49匯總了燃煤電廠用電除塵器的捕集性能。 對(duì)于煤的含硫量為1%、除塵效率為99.5%的情況，試計(jì)算有效驅(qū)進(jìn)速度 We。ffl6-49：電除塵器捕集效率百比集塵板面積的關(guān)系解:查圖得集氣板面積約1000m3.(1000m3/min)—1。根據(jù)*j=1—exp(—■AwJ,Q0.995=1—exp(—wi)解得Wi=5.30m/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若工程師的推薦成立，試求使用該添比電阻，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：exp(-A2w)=0.0025Qexp(-A2w)=0.0025Qn=1-exp(-w)=95%，故exp(-w)=0.05，Q QA因此n=1-exp(=1-0.0025=99.75%。Q

6.16煙氣中含有三種粒徑的粒子： 10Am、74m和3Am,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(jí)除塵效率。解：設(shè)3種粒子的分級(jí)效率分別為 叫、n2、n3，則3 +s=(1-e」0k)+([-e^k)+(1-eAk)=3x0.95=k=0.6586因此3=99.9%,n2=99.0%,口3=86.1%。6.17對(duì)于粉塵顆粒在液滴上的捕集，一個(gè)近似的表達(dá)式為n=exp[—(0.018M0.5拆/R—0.6R2)]。其中M是碰撞數(shù)的平方根，R=dp/dD，對(duì)于密度為2g/cm3的粉塵，相對(duì)于液滴運(yùn)動(dòng)的初速度為 30m/s，流體溫度為297K，試計(jì)算粒徑為1)10Am；2)50Pm的粉塵在直徑為50、100、500Am的液滴上的捕集效率。解：1)粉塵粒徑dp=10Pm18呱當(dāng)液滴直徑為50Am時(shí)，R=0.2；碰撞數(shù)N|=dpP""—Ud)=366.3,JN?=19.1418呱由給出計(jì)算公式可得n=50.3%同理可得液滴直徑為 100Am、500Am時(shí)捕集效率為42.6%、10.1%。504m、100Am、504m、100Am、500Am的液滴上捕集效率分別為用同樣方法計(jì)算可得顆粒在直徑為操作條件如下：L=1.36L/m3,喉管氣速為83m/s,2.23操作條件如下：L=1.36L/m3,喉管氣速為83m/s,2.23X10—5Pa.s取校正系數(shù)0.2,忽略Cc,計(jì)算除粒徑/4m質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%<0.10.010.1~0.50.210.5~1.00.781.0~5.013.05.0~10.016.010.0~15.012.015.0~20.08.0>20.050.06.18一個(gè)文丘里洗滌器用來(lái)凈化含塵氣體。粉塵密度為0.7g/cm3方程，煙氣粘度為塵器效率。煙氣中粉塵的粒度分布如下：解：按《大氣污染控制工程》 P211(6—53)卻=-1.03>d0-vT(Ql)=-1.03燈0」咒(83咒102)2x1.36咒10-=96.5cmH2OQg由(6-55)P=exp—士*沁口_0.33d2粒徑小于0.1km所占質(zhì)量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0Pm，除塵效率約為1;因此c0.21P= 由(6-55)P=exp—士*沁口_0.33d2粒徑小于0.1km所占質(zhì)量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0Pm，除塵效率約為1;因此c0.21P= xe100+12.0匯c衛(wèi).33>12.52100_Q.33渙.32 O.78 _0.33渕.752J3.。 _0.33>32I xc 十 沢c100100+80心4.33"52=0.0152%100+16.0江^0.33<7.52100故n=1—P=98.48%。6.19水以液氣比12L/m3的速率進(jìn)入文丘里管，喉管氣速1.845X10-5Pa.s,顆粒密度為1.789g/cm3，平均粒徑為器的壓力損失和穿透率。解：116m/s，氣體粘度為1.24m,f取0.22。求文丘里管洗滌邙=-1.03x10」vT(2)=-1-03x10」X(11600)2X12x10’=1663cmH2OQg0172 0172坎寧漢修正C「1+0d：-1+%—=1.143P=exp「⑷宀嚴(yán)船宀「6.1X10』X1%1.789%1.143X1.22X0.22^1663=exp[- 、2 ]=0(1.845X103)26.20設(shè)計(jì)一個(gè)帶有旋風(fēng)分離器的文丘里洗滌器，用來(lái)處理鍋爐在出的氣流，其流量為7.1m3/s,器的尺寸。解：1atm和510.8K條件下排要求壓降為152.4cmH2O，以達(dá)到要求的處理效率。估算洗滌設(shè)氣液比1L/m3,dp=1.2Am，3Pp=1.8g/cm,f=0.25。在1atm與510.K下查得氣=2.99勺0'Pas。由也p=—1.03x10^v；(Ql)=—1.03x10'xv2X1.0X10'=152.4cmH2O可解得Qg7.1 2v=121.6m/s。故喉管面積S= =0.058m,DT=272mm。121.6取喉管長(zhǎng)度300mm,通氣管直徑D1=544mm。耳=24:a2=6'"，則D1—DT Ct1 D2—Dt丄a2L1=^^ctg廠640mm=0.64m,L?=^^ctg—=加亦(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3Am的球形顆粒，顆粒的質(zhì)量濃度為 80旳/m3。1） 每個(gè)雨滴下降過程中可以捕集多少顆粒？2） 由于捕集這些顆粒，雨滴的質(zhì)量增加了百分之幾?解：兀2由《AirPollutionControlEngineering》P3009.48式M=—DD^zc^t。t通過p293Figure49.18讀取。取Pp=2>d03kg/m3，雨滴Db=2mm，處于牛頓區(qū)，禾U用《大氣污染控制工程》P150(5—83)V=1.74[2.0x103(1.0x103-1.205)x9.81/1.205]1/2=7.0m/s。因程》此,NsPpNsPpdpV2心0咒?10)"0=0.912。從Figure9.18讀出^t=0.11(Cylinder)。"18呱"18x1.82x10七2x10’氣故M=—(2X10冷2咒300X80X0.11=0.0083也。41而液滴本身M'=—JiD3P=4.19X103也。故質(zhì)量增加了 1.98X10—4%。66.22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(chǎng)雨至少要持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間？15Q15Q= At。代入已知數(shù)據(jù)Dd aC由《AirPollutionControlEngineering》公式ln——C。15 2 10^Aln0.1=- 3冥0.1冥 N二At=12.3h，即需持續(xù)半天左右的時(shí)間。2勺03 A6.23安裝一個(gè)濾袋室處理被污染的氣體，試估算某些布袋破裂時(shí)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：9.15-0.0458n= X100%=99.5%9.15設(shè)破裂2個(gè)布袋后氣體流量分配不變，近似求得出口濃度如下：598 " 2 3 " 9.15-0.0761X100%=99.2%。C0（1-n）+ C0=0.0761g/m。因此X100%=99.2%。30min。此期間處理煙氣假如在最終壓力下過濾器再操作600 600 30min。此期間處理煙氣假如在最終壓力下過濾器再操作70.8m3，系統(tǒng)的最初1小時(shí)，計(jì)算另外的6.24某袋式除塵器在恒定的氣流速度下運(yùn)行和最終的壓降分別為40Pa和70.8m3，系統(tǒng)的最初1小時(shí)，計(jì)算另外的解：設(shè)恒定速度V1，則上也V1Kf=40,PgX設(shè)恒定速度V1，則上也V1Kf=40,PgXfL1若在400Pa壓降下繼續(xù)，則4gXfLKp+仝V2Kp=400=40V2+型V2V1 V1+嗎2=400=^2V1ViQi+36四2—40070.8v1400X30dQ2400X30dQ2—Ar70.8dt360X30Q2+ 70.82dQ2=400=169.5dQ2+2.15Q2dQ2=400dt dt dt解此微分方程得Q2=90.1m3。6.25利用清潔濾袋進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，250Pa，300K的氣體以1.8m/min的流速通過濾袋，濾餅密度粉塵質(zhì)量的關(guān)系如下。試確定粉塵的滲透率（以以測(cè)定粉塵的滲透率，氣流通過清潔濾袋的壓力損失為1.2g/cm3，總壓力損失與沉積m2表示），假如濾袋面積為100.0cm2?！鱬/Pa61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解:當(dāng)T=300K時(shí)，4=1.86X10°PaS，v=1.8m/min=0.03m/s。M=PxpS，Xp=M= 』 PS1.2X10X100X10 12邙…即倔"宀0.03/Kp。利用所給數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬和,丄 M _5 _122邙=13146x+616.51，即mT1.86"0y03/Kp=13146，Kp=3砂10m。6.26除塵器系統(tǒng)的處理煙氣量為灰袋式除塵器，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;6）濾袋的尺寸（直徑和長(zhǎng)度）和濾袋條數(shù)。解：過濾氣速估計(jì)為10000m3/h，初始含塵濃度為6g/m3,擬采用逆氣流反吹清393K，除塵器壓力5）濾袋面積;1)VF=1.0m/min。2)除塵效率為99%，則粉塵負(fù)荷W=VFiCt=0.99x6t=5.94tg/m2。3)除塵器壓力損失可考慮為△P=AR+AFE+△PpAPt為清潔濾料損失，考慮為120Pa；APe=Se"Vf=350Pa；APp=RpV2ACt=9.5咒12x5.94t=56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm)；故iP +APe+iPp=350+120+56.43t(Pa)=470+56.43t(Pa)。4）因除塵器壓降小于 1200Pa,故470+56.43t（Pa）c1200,tc12.9min即最大清灰周期。5）A=2J00E393=240m2。60vf60x1x2736）2取濾袋d=0.8m，l=2m。a=^dl=5.03m，An=—=47.7，取48條布袋。a6.27據(jù)報(bào)道美國(guó)原子能委員會(huì)曾運(yùn)用 2m深的沙濾床捕集細(xì)粒子，卡爾弗特建議用下式估算27ZVsDpa細(xì)粒子的穿透率。P=exP（-—右