大氣污染控制工程課后題答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 利用過渡區公式：代入相關參數及us=可解得dp=66。，符合過渡區條件。故能被空氣夾帶的霧滴最大直徑為66。 試確定某水泥粉塵排放源下風向無水泥沉降的最大距離。，水泥粒徑范圍為25～500，真密度為1960kg/m3，氣溫293K，氣壓為101325Pa。解：粒徑為25，應處于Stokes區域，考慮忽略坎寧漢修正：。豎直方向上顆粒物運動近似按勻速考慮，則下落時間，因此L==122m=171m。 某種粉塵真密度為2700kg/ m3，氣體介質（近于空氣）溫度為433K，壓力為101325Pa，試計算粒徑為10和500的塵粒在離心力作用下的末端沉降速度。已知離心力場中顆粒的旋轉半徑為200mm，該處的氣流切向速度為16m/s。解：在給定條件下。當dp=10，粉塵顆粒處于Stokes區域：。dp=500，粉塵顆粒處于牛頓區：。因此。經驗證，Rep=1307500，假設成立。 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。計算能被100%捕集的最小霧滴直徑。解：計算氣流水平速度。設粒子處于Stokes區域，取。按《大氣污染控制工程》P162（6－4）即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。 ，該沉降室寬20cm，長50cm，共18層，，%。問需要設置多少層可能得到80%的操作效率。解：按層流考慮，根據《大氣污染控制工程》P163（6－5），因此需要設置23層。 ，高12m，氣速30cm/s，空氣溫度300K，()，求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。解：，符合層流區假設。 （質量分數相等）。給出下列數據，運用斯托克斯定律和坎寧漢校正系數計算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=，n=19層。解：設空氣溫度為298K，首先進行坎寧漢修正：。故。因此總效率 試確定旋風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/0~11~55~1010~2020~3030~4040~5050~6060質量百分數/%32015201610637已知氣體粘度為210－5，旋風除塵器氣體入口速度為15m/s，氣體在旋風除塵器內的有效旋轉圈數為5次；旋風除塵器直徑為3m，入口寬度76cm。解：按《Air Pollution Control Engineering》公式 。令=50%，N=5，Vc=15m/s，=103kg/m3，W=，代入上式得dc=。利用《大氣污染控制工程》P170（6－18） 計算各粒徑粉塵分級效率，由此得總效率 （），其除塵總效率為90%。粉塵分析試驗得到下列結果。粒徑范圍/捕集粉塵的質量百分數/%逸出粉塵的質量百分數/%0~55~1010~1515~2020~2525~3030~3535~4040~45451）作出分級效率曲線；2）確定分割粒徑。解：根據《大氣污染控制工程》P144（5－53）（P=）計算分級效率，結果如下表所示：粉塵間隔/0~55~1010~1515~2020~2525~3030~3535~4040~4545質量頻率 /%捕集g3出口g2 據此可作出分級效率曲線。由上表可見，5～。因此在工程誤差允許范圍內，dc=。 ，進口速度15m/s，試計算標準狀態下的壓力損失。解：據《大氣污染控制工程》P169（6－13） 。 欲設計一個用于取樣的旋風分離器，希望在入口氣速為20m/s時，其空氣動力學分割直徑為1。1）估算該旋風分離器的筒體外徑；2）估算通過該旋風分離器的氣體流量。解：根據《Air Pollution Control Engineering》P258公式 。因，故＝1000 ；由題意，當。取，N=10，代入上式，解得Wi=。根據一般旋風除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=；H＝2 Wi=。氣體流量Q===10－3m3/s 含塵氣流用旋風除塵器凈化，含塵粒子的粒徑分布可用對數正態分布函數表示，且Dm=20。在實際操作條件下該旋風除塵器的分割直徑為5，試基于顆粒質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》P170（6－18）；。dg=20，代入上式，利用Matlab積分可得。 在氣體壓力下為1atm，溫度為293K下運行的管式電除塵器。，L=。若集塵板附近的平均場強E=100kV/m，=10－15C，計算該粉塵的驅進速度w和電除塵效率。解：驅進速度按《大氣污染控制工程》P187（6－33）。，Q=，代入P188（6－34）。 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，煙氣體積流量2m3/s；操作壓力為1atm。試確定：1）當煙氣的流速均勻分布時的除塵效率；2）當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6－27）。解：1）Q’=2/3= m3/s，S==。2），查圖6－27得Fv=故。 ，使用者希望總效率不小于98%。假定電除塵器入口處粉塵濃度為30g/m3，且粒徑分布如下：質量百分比范圍/%0~2020~4040~6060~8080~100平均粒徑/并假定德意希方程的形式為，其中捕集效率；K經驗常數；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保規定；3）能否滿足使用者需要。解：1）由題意dp=，dp=，dp=，故2），則=。不滿足環保規定和使用者需要。 ，煙氣溫度為423K，電場中離子濃度為108個/m3，離子質量為510－26kg，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）；3）計算上述兩種粒徑粉塵的驅進速度。假定：1）煙氣性質近似于空氣；2）。解：1）由《大氣污染控制工程》P183（6－31）電場荷電為擴散荷電按P184 （6－32）計算，與電場荷電相比很小，可忽略。10－16C。2）電場荷電為擴散荷電與電場荷電相比很小，可忽略，10－19C。3）取 dp=5時，；dp=。 圖6－49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%、%的情況，試計算有效驅進速度we。解：查圖得集氣板面積約1000m3.（1000m3/min）－1。根據，=1－exp（－wi）解得wi=。 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器上粉塵層的比電阻，預期可使電除塵器的有效驅進速度提高一倍。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。 煙氣中含有三種粒徑的粒子：7和3，每種粒徑粒子的質量濃度均占總濃度的1/3。假定粒子在電除塵器內的驅進速度正比于粒徑，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3種粒子的分級效率分別為、則因此。 對于粉塵顆粒在液滴上的捕集，一個近似的表達式為。其中M是碰撞數的平方根，R=dp/dD，對于密度為2g/cm3的粉塵，相對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當液滴直徑為50時，R=；碰撞數。由給出計算公式可得同理可得液滴直徑為100、％、%。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、%、％。 一個文丘里洗滌器用來凈化含塵氣體。操作條件如下：L=，喉管氣速為83m/s，10－，忽略Cc，計算除塵器效率。煙氣中粉塵的粒度分布如下：粒徑/質量百分數/%~~~~~~解：按《大氣污染控制工程》P211（6－53）由（6－55），可忽略；，除塵效率約為1；因此故。 水以液氣比12L/m3的速率進入文丘里管，喉管氣速116m/s，氣體粘度為10－，。求文丘里管洗滌器的壓力損失和穿透率。解：坎寧漢修正 設計一個帶有旋風分離器的文丘里洗滌器，，以達到要求的處理效率。估算洗滌器的尺寸。解：設氣液比1L/m3，dp=，f=。由可解得v=。故喉管面積，DT=272mm。取喉管長度300mm，通氣管直徑D1=544mm。，則，（取D2=600mm）。 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，顆粒的質量濃度為80。1）每個雨滴下降過程中可以捕集多少顆粒？2）由于捕集這些顆粒，雨滴的質量增加了百分之幾？解：由《Air Pollution Control Engineering》P300 。通過P293 Figure 。取，雨滴Db=2mm，處于牛頓區，利用《大氣污染控制工程》P150（5－83）。因此。從Figure =（Cylinder）。故M=。而液滴本身。10－4%。 ，雨滴的平均直徑為2mm，若凈化空氣中90％的懸浮顆粒物，這場雨至少要持續多長時間？解：由《Air Pollution Control Engineering》公式 。代入已知數據，即需持續半天左右的時間。 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。已知系統的操作條件：1atm，288K，，被污染氣體的體積流量14158m3/h，布袋室數為6，每室中的布袋數100，布袋直徑15cm，系統的壓降1500Pa，破裂的布袋數為2。解：設破裂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。 某袋式除塵器在恒定的氣流速度下運行30min。，系統的最初和最終的壓降分別為40Pa和400Pa，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：設恒定速度v1，則， 。若在400Pa壓降下繼續，則解此微分方程得Q2=。 利用清潔濾袋進行一次實驗，以測定粉塵的滲透率，氣流通過清潔濾袋的壓力損失為250Pa，，總壓力損失與沉積粉塵質量的關系如下。試確定粉塵的滲透率（以m2表示）。61266677490099010621152M/kg解：當T=300K時，v=。利用所給數據進行線性擬和，即，Kp=10－12m2。 除塵器系統的處理煙氣量為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，煙氣性質近似于空氣。試確定：1）過濾速度；2）粉塵負荷；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。解：1）過濾氣速估計為vF=。2）除塵效率為99%，則粉塵負荷。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=，l=2m。，取48條布袋。 據報道美國原子能委員會曾運用2m深的沙濾床捕集細粒子，卡爾弗特建議用下式估算細粒子的穿透率。其中：Z=在氣流方向上床的長度；vs=氣體的表面流速；Dpa=細粒子的空氣動力學直徑；沙濾床的孔隙率；Dc=沙濾床的沙粒的直徑；氣體的粘度。1）若dpa=，Dc=，vs=6cm/s，試估算沙濾床的捕集效率；2）%以上的捕集效率，床的厚度至少應多厚？3）推導該效率方程式。解：1）將已知數據代入所給公式，2）由 可得z=。3）由《Air Pollution Control Engineering》公式，穿透率取Wi=，而N=，Vc=