大气污染课后答案章.docx
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大气污染课后答案章
第六章除尘装置6
6.1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：
5
1.8210Pas。
按《大气污染控制工程》P162（6-4）
即为能被100%捕集的最小雾滴直径。
6.2直径为1.09m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（6-5）
—n2n1丄18-8022.2，因此需要设置23层。
2n2164.9
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：
■'.5
18v0H181.86100.3125冷厶戸、云。
內
dmin•38.410m84m100m，符合层流区假
:
pgL2.5109.817
设。
6.4气溶胶含有粒径为0.63和0.83m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,1.05g/cm3,
W=20cm,h=0.129cm,0.000182g/（cm.s）,n=19层。
298K，首先进行坎宁汉修正:
88.314298
•3.14228.9710
usLW（n1）
i
5
3.61103/60
1.58100.50.2200.525。
用同样方法计算可得0.83m粒子的分级
效率为0.864。
因此总效率i0.5（0.5250.864）0.695
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/m
0~1
1~5
5~10
10~20
20~30
30~40
40~50
50~60
>60
质量百分数/%
3
20
15
20
16
10
6
3
7
已知气体粘度为2X10「5,颗粒比重为2.9,的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为解：
旋风除尘器气体入口速度为15m/s，气体在旋风除尘器内
3m，入口宽度76cm。
dc=11.78m。
6.6某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（2.5105Pas），其除尘总效率为90%。
粉
尘分析试验得到下列结果。
粒径范围/m
捕集粉尘的质量百分数/%
逸出粉尘的质量百分数/%
0~5
0.5
76.0
5~10
1.4
12.9
10~15
1.9
4.5
15~20
2.1
2.1
20~25
2.1
1.5
25~30
2.0
0.7
30~35
2.0
0.5
35~40
2.0
0.4
40~45
2.0
0.3
>45
84.0
1.1
1）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（5—53）i（P=0.1）计算分级效率，结果如下表
Pg2i/g3i
所示：
粉尘间隔/m
0~5
5~10
10~15
15~20
20~25
25~30
30~35
35~40
40~45
>45
质量
捕集g3
0.5
1.4
1.9
2.1
2.1
2.0
2.0
2.0
2.0
84.0
频率/%
出口g2
76.0
12.9
4.5
2.1
1.5
0.7
0.5
0.4
0.3
1.1
5.59
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
由线。
E
日上表可一
见
5〜10
m去除效率为49.41。
因此
:
在工程误差允许范围内，
dc=7.5m。
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：
1212
据《大气污染控制工程》P169（6-13）pv29.91.2931521440Pa。
22
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1m。
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：
NVcD2p根据《AirPollutionControlEngineering》P258公式1exp[（-_）]。
9W
2因2单位^（_单位取kg/m3），故D2_=1000D；;
Dpapp
由题意，当50%,Vc20m/s。
取1.82105Pas,N=10，代入上式
1020（1.0106）21000X150%1exp[（5）]，解得Wi=5.5mm。
9^1.8210
根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm;H=2Wi=1.1cm。
气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21X10-3m3/s
6.9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=20m,
5m，试基于颗粒质量浓度计算该除尘器
1.25。
在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为
的总除尘效率。
解：
按《大气污染控制工程》
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丄=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1.0m的粉尘荷电量q=0.3X10
15C,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（6—33）
0.31015100103
56
1.811051106
05
—15，查图6—27得Fv=1.751/3
（1）Fv1（199.3%）1.7598.8%。
6.12板间距为25cm的板式电除尘器的分割直径为0.9m，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：
质量百分比氾围/%
0~20
20~40
40~60
60~80
80~100
平均粒径/m
3.5
8.0
13.0
19.0
45.0
并假定德意希方程的形式为1ekdp，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0.51
exp（k
0.9）
k
0.77
dp=3.5m,1
1exp（
0.77
3.5）
93.2%
dp=8.0m,2
1exo（
0.77
8.0）
99.8%
dp=13.0m,3
1exp（
0.77
13.0）
100%
故0.293.2%0.299.8%10.2398.6%98%
2）98.6%1匕，贝V2i=0.42g/m3>0.1g/m3。
不满足环保规定和使用者需要。
30
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5X10「26kg，粉尘在电场中的停留时间为5S。
试计算：
1）粒径为5m的粉尘的饱和电荷值；2）粒径为0.2m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（6—31）电场荷电为
扩散荷电按P184（6—32）计算，与电场荷电相比很小，可忽略。
因此饱和电荷值3.04X10—16c。
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4.86X10—19c。
5
3
）取2.510Pas
0.995=1—exp（—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：
005,exo（—2w）0.0025
Q
Aa
exp（w）95%，故exo（w）
QQ
因此'1exp（-2w）10.002599.75%。
Q
6.16烟气中含有三种粒径的粒子：
10m、7m和3m，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：
因此i99.9%,299.0%,386.1%。
6.17对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为
exp[（0.018M05r/R0.6R2）]。
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）10m；2）50m的粉尘在直径为50、100、500m的液滴上的捕集效率。
解：
1）粉尘粒径dp=10m
d2p（upuD）,—
当液滴直径为50m时，R=0.2；碰撞数NI—p一366.3，.NI19.14。
18Dc
由给出计算公式可得50.3%
同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6%、10.1%。
2）dp=50m
用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m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2.23X10「5Pa.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/m
质量百分数/%
<0.1
0.01
0.1~0.5
0.21
0.5~1.0
0.78
1.0~5.0
13.0
5.0~10.0
16.0
10.0~15.0
12.0
15.0~20.0
8.0
>20.0
50.0
解：
按《大气污染控制工程》P211（6—53）
98.48%。
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
1.845x10—5Pa.s,颗粒密度为1.789g/cm3,平均粒径为1.2m,f取0.22。
求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。
解：
01720172
坎宁汉修正Cc1空721空721.143
dp1.2
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：
3
设气液比1L/m3，dp=i.2m，p1.8g/cm，f=0.25。
在1atm与510.K下查得
g2.99105Pas。
由p倔/呛倔…
1.0103
152.4cmH2O可解得
v=121.6m/s
712
。
故喉管面积S0.058m2,
DT=272mm。
121.6
取喉管长度
300mm,通气管直径D1=544mm。
1
24
2
6,
则
LD1
1
Dt1
Tctg-640mm0.64m,L2
D2
Dictg
2
3.13m
2
2
2
2
（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3m的球
形颗粒，颗粒的质量浓度为80g/m3。
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：
2
由《AirPollutionControlEngineering》P3009.48式MDDzct。
t通过P293Figure9.18读取。
4
33
取p210kg/m，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工程》P150（5—83）
v1.74[2.0103（1.01031.205）9.81/1.205]1/27.0m/s。
因此,
故M=—（2103）2300800.110.0083g。
4
1—
而液滴本身M'D34.19103g。
故质量增加了1.98x10—4%。
6
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：
15Q
由《AirPollutionControlEngineering》公式
C0
15也t。
代入已知数据
DdA
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：
598239.150.0761.
C'C°
（1）C00.0761g/m。
因此100%99.2%。
6006009.15
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：
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。
612
666
774
900
990
1062
1152
M/kg
0.002
0.004
0.010
0.02
0.028
0.034
0.042
解：
2）除尘效率为99%，则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m
由Rexp（7ZV2sDpa）0.001可得z>=3.23m。
9Dcg
2ZVsDpa7ZVsD?
a
Rexp（厂「）exp（2"匕）（近似取
当粉尘负荷为140g/m2时，试
9Dcg9Dcg
6.28图6—50表明滤料的粉尘负荷和表面过滤气速对过滤效率的影响。
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：
08014
1）过滤气速为3.35m/min效率:
一100%82.5%
0.8
过滤气速为
1.52m/min
效率
0.8
0.014
100%
97.75%
0.8
08
00009
过滤气速为
0.61m/min
效率
100%
99.89%
0.8
过滤气速为
0.39m/min
效率
0.8
0.0006
100%
99.92%
0.8
2）由2.0X
（1—0.3）
xp=140X104,
Xp=0.01cm;
3）由（08
—0.0006）
X0.39t=140,t=449min=7.5h。
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