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    大气污染课后答案6章.doc

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    大气污染课后答案6章.doc

    【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流大气污染课后答案6章.精品文档.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P162(64)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P163(65),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。给出下列数据,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,首先进行坎宁汉修正:。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:平均粒径范围/011551010202030304040505060>60质量百分数/%32015201610637已知气体粘度为2×105,颗粒比重为2.9,旋风除尘器气体入口速度为15m/s,气体在旋风除尘器内的有效旋转圈数为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,=2.9×103kg/m3,W=0.76m,代入上式得dc=11.78。利用大气污染控制工程P170(618) 计算各粒径粉尘分级效率,由此得总效率6.6 某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%。粉尘分析试验得到下列结果。粒径范围/捕集粉尘的质量百分数/%逸出粉尘的质量百分数/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.3>4584.01.11)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P144(553)(P=0.1)计算分级效率,结果如下表所示:粉尘间隔/055101015152020252530303535404045>45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范围内,dc=7.5。6.7 某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P169(613) 。6.8 欲设计一个用于取样的旋风分离器,希望在入口气速为20m/s时,其空气动力学分割直径为1。1)估算该旋风分离器的筒体外径;2)估算通过该旋风分离器的气体流量。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。气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×103m3/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P170(618)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。若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=0.3×1015C,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P187(633),Q=0.075m3/s,代入P188(634)6.11 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘,已知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)当供入某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:1)Q=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:质量百分比范围/%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经验常数;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/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。6.13 某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5×1026kg,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P183(631)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3.04×1016C。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4.86×1019C。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/min)1。根据,0.995=1exp(wi)解得wi=5.30m/min。6.15 电除尘器的集尘效率为95%,某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。若工程师的推荐成立,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内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1)10;2)50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%。2)dp=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2.23×105Pa.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/%<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:按大气污染控制工程P211(653)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1.845×105Pa.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 设计一个带有旋风分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,以达到要求的处理效率。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P150(583)。因此,。从Figure 9.18读出=0.11(Cylinder)。故M=。而液滴本身。故质量增加了1.98×104%。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,若净化空气中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 。代入已知数据,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,试估算某些布袋破裂时粉尘的出口浓度。已知系统的操作条件: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 某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,假如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, 。若在400Pa压降下继续,则解此微分方程得Q2=90.1m3。6.25 利用清洁滤袋进行一次实验,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),假如滤袋面积为100.0cm2。61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解:当T=300K时,v=1.8m/min=0.03m/s。利用所给数据进行线性拟和,即,Kp=3.53×1012m2。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=气体的表面流速;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)若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)将已知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表明滤料的粉尘负荷和表面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达到上述过滤效率?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2.0×(10.3)xp=140×104,xp=0.01cm;3)由(0.80.0006)×0.39t=140,t=449min=7.5h。

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