大气污染控制工程实验指导书DOC.docx

大气污染控制工程实验指导书DOC.docx

《大气污染控制工程实验指导书DOC.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染控制工程实验指导书DOC.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

大气污染控制工程实验指导书DOC

大气污染控制实验指导书

课程名称：

大气污染控制工程实验

上课班级：

环境工程三年级

教师姓名：

孔祥华

实验一粉尘真密度的测定

一、实验目的

了解测定粉尘真密度的原理及掌握真空法测定粉尘真密度的方法。

了解引起真密度测量误差的因素及消除方法，进一步提高实验技能。

二、实验原理和方法

粉尘的真密度是指将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度。

真密度对于以重力沉降、惯性沉降和离心沉降为主要除尘机制的除尘装置的除尘性能影响很大，是进行除尘理论计算和除尘器选型的重要参数。

测定粉尘真密度，可为除尘器的选择和除尘系统的设计提供必要的参数。

粉尘的真密度是指粉尘的干燥质量与其真体积（总体积与其中空隙所占体积之差）的比值，单位为g/cm3。

在自然状态下，粉尘颗粒之间存在着空隙，有些种类粉尘的尘粒具有微孔，另外由于吸附作用，使得尘粒表面为一层空气所包围。

在此状态下测出的粉尘体积，空气体积占了相当的比例，因而并不是粉尘本身的真实体积，根据这个体积数值计算出来的密度也不是粉尘的真密度，而是堆积密度。

用真空法测定粉尘的真密度，是使装有一定量粉尘的比重瓶内造成一定的真空度，从而除去了粒子间及粒子本体吸附的空气，用一种已知真密度的液体充填粒子间的空隙，通过称量，计算出真密度的方法。

图1粉尘真密度测定中数量关系

实验用粉尘真密度计算公式为：

式中M——粉尘尘样的质量，g；

W——比重瓶加液体的总质量，g；

R——比重瓶加剩余液体加粉尘的总质量，g；

G——排出液体的质量，g；

V——粉尘的真体积，cm3；

ρL——液体的密度，g/cm3；

ρp——粉尘的真密度，g/cm3。

三、实验装置和仪器

1、仪器设备

抽真空装置、比重瓶、恒温水浴、烘箱、干燥器等。

2、试剂

六偏磷酸钠水溶液，浓度为0.003mol/L。

它适用于大多数的无机粉尘。

六偏磷酸钠分子式为（NaPO3）6，相对分子质量为611.8。

3、实验流程

真空法测定粉尘真密度装置

四、实验步骤

1）把比重瓶清洗干净，放入电烘箱内烘干，然后在干燥器中自然冷却至室温。

2）取有代表性粉尘试样40~80g，放入电烘箱内，在（110±5）℃下烘1h或至恒重，然后在干燥器中自然冷却至室温。

3）取3~4个干燥过的比重瓶，分别放在天平上称量，以M1表示。

4）在每个比重瓶中放入5~10g的干燥粉尘，分别在天平上称量，以M2表示。

M2–M1=M，M为粉尘试样的质量。

5）连接抽真空装置。

开泵抽真空，观察真空装置的剩余压力（绝对压力），当剩余压力小于20mmHg（1mmHg=133.322Pa，下同）时，方可进行下一步操作，否则应找出原因，直至使剩余压力小于20mm汞柱为止

6）把装在有粉尘的比重瓶放入真空缸（或真空箱）内，将比重瓶口对准注液管，向贮液器注入900mL浓度为0.003mol/L的六偏磷酸钠水溶液。

关闭活塞9、10，打开活塞8，开动真空泵，当真空缸内的剩余压力达到20mmHg以下时，再继续抽气20min。

7）关闭活塞8，开启活塞9，关闭真空泵。

8）依次打开活塞10，分别向比重瓶中注水溶液，大约为比重瓶容积的3/4时停止注液。

静置5~10min，当液面上没有粉尘飘浮时，再注液至低于瓶口12~15mm。

从真空缸中拿出比重瓶，慢慢地盖上瓶塞，使瓶内及瓶塞的毛细管中无气泡。

9）把比重瓶放入恒温水浴中，使恒温水浴水面低于比重瓶口10mm左右，在（20±0.5）℃的温度下恒温30~40min。

然后，拿出比重瓶，用滤纸吸掉比重瓶塞毛细管口上高出的一滴液体（但切勿将毛细管中液体吸出），仔细擦干比重瓶的外部，并立即称量，准确到0.0001g，其质量以R表示。

10）把比重瓶中液体倒掉，清洗干净，再用六偏磷酸钠水溶液冲洗几次。

然后把比重瓶放入真空缸中，对准注液管，开启活塞10向比重瓶中注入水溶液，使液面低于瓶口12~15mm，盖上瓶塞。

11）把装满水溶液的比重瓶放入恒温水浴中恒温，按本步骤9进行操作，最后称出比重瓶加水溶液的质量，以W表示。

12）计算粉尘的真密度。

13）取三个试样的实验结果的平均值作为粉尘真密度的报告值，数值取至小数点后第二位。

五、实验结果的整理

完成实验记录表，并用下式计算误差，要求平行测定误差小于0.2%。

若平行测定误差大于0.2%，则应检查记录和测定装置，找出原因。

如不是计算错误应重做实验

六、讨论

1）对实验用浸液有哪些要求？

为什么？

2）浸液为什么要抽真空脱气？

3）粉尘真密度的测定误差主要来源于哪些实验操作或步骤？

4）你认为实验中还存哪些问题，应如何改进？

实验二旋风除尘器性能测定

一、实验目的

旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将尘粒从气流中分离出来的一种气固分离装置。

教学上通过本装置实验，进一步提高学生对旋风除尘器结构形式和除尘机理的认识；掌握旋风除尘器主要性能指标测定内容和方法，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解；通过实验方案设计和实验结果分析，加强学生综合应用和创新能力的培养。

（1）管道中各点流速和气体流量的测定；

（2）旋风除尘器的压力损失的测定；

（3）旋风除尘器的除尘效率的测定。

二、实验原理和方法

当含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。

悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。

1、气体温度和含湿量的测定

由于除尘系统吸入的是室内空气，所以近似用室内空气的温度和湿度代表管道内气流的温度ts和湿度yw。

由挂在室内的干湿球温度计测量的干球温度和湿度温度，可查得空气的相对湿度Ф，由干球温度可查得相应的饱和水蒸气压力pv，则空气所含水蒸气的体积分数：

yw=Ф

（式1）

式中：

Pv——饱和水蒸气压力，kPa；Pa——当地大气压力，kPa。

2、管道中各点气流速度的测定

当干烟气组分同空气近似，露点温度在35-55℃之间，烟气绝对压力在0.99×105-1.03×105Pa时，可用下列公式计算烟气管道流速：

（式2）

式中：

——烟气管道流速，m/s；KP——毕托管的校正系数，KP＝0.84；

T——烟气温度，℃；

——各动压方根平均值，Pa。

（式3）

式中：

——任一点的动压值，Pa；n——动压的测点数。

3、管道中气体流量的测定

气体流量计算公式：

（式4）

式中A——管道横断面积，m2。

4、旋风除尘器压力损失的测定

本实验采用静压法测定旋风除尘器的压力损失。

由于本实验装置中除尘器进、出口接管的断面积相等，气流动压相等，所以除尘器压力损失等于进、出口接管断面静压之差，即：

ΔP=P1-P2（式5）

式中P1——除尘器入口处气体的全压或静压，Pa；

P2——除尘器出口处气体的全压或静压，Pa。

5、除尘效率的测定与计算

除尘效率采用质量浓度法测定，即用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度p1和p2，按下式计算。

η=

×100%（式6）

三、实验装置和仪器

1、实验装置与流程

图1旋风除尘器实验装置与流程示意图

1、喇叭形均流管2、粉尘布灰斗3、静压测口14、动压测口15、取样口16、渐缩管

7、喉管8、渐扩管9、进风管10、出风管11、切入口12、旋风分离器13、集水槽

14、放空阀15、加水口16、耐腐泵17、取样口218、进水流量计19、动压测口2

20、静压测口221、分配接头22、U型管压差计23、风量调节阀24、高压离心风机

2、实验装置主要技术数据

1、气体动力装置布置为负压式。

2、气体进口管：

直径110mm

3、气体出口管：

直径110mm

4、旋风分离器：

直筒直径250mm×400mm高

5、旋风分离器进口连接尺寸：

90mm×65mm

6、末端进口尺寸：

90mm×35mm

7、下锥体高600mm出液口：

直径90mm

8、使用粉尘名称：

滑石粉

9、装置总高1650mm装置总长1960mm装置总宽550mm

10、主要材质：

壳体由有机玻璃制

11、风机电源电压：

三相380V

3、实验仪器

（1）干湿球温度计1支

（2）标准风速测定仪1台

（3）空盒式气压表1个（4）秒表1个

（5）钢卷尺1个（6）光电分析天平（分度值1/1000g）1台

（7）倾斜式微压计3台（8）托盘天平（分度值为1g）1台

（9）毕托管2支（10）干燥器2个

（11）烟尘采样管2支（12）鼓风干燥箱1台

（13）烟尘测试仪2台（14）超细玻璃纤维无胶滤筒10个

四、实验方法和步骤

1、实验准备工作

测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘系统中气体的含湿量）；测量记录当地大气压力；测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，求出各测点距管道内壁的距离，并用胶布标志在皮托管和采样管上。

2、实验步骤

（1）将旋风除尘器进出口断面的静压测孔与倾斜微压计连接，作好各断面气体静压的测定准备。

（2）启动风机，调整风机入口阀门，使之达到实验要求的气体流量，并固定阀门。

（3）在除尘器进、出口测定断面同时测量记录各测点的气流动压。

关闭风机。

（4）计算并记录各测点气流速度、各断面平均气流速度、除尘器处理气体流量（Qs）。

（5）用托盘天平称好一定量尘样（S），作好发尘准备。

（6）启动风机和发尘装置，调整好发生浓度（p1），使实验系统运行达到稳定。

（7）测定除尘效率：

保持风量与尽可能维持进口粉尘浓度不变，观察除尘系统中的含尘气流的变化情况。

关闭风机后，然后称量，计算除尘效率。

（8）改变系统风量，重复上述试验，确定旋风除尘器在各种工况下的性能。

（9）停止发尘，关闭风机。

五、实验数据记录与处理

1、旋风除尘器处理气体流量与压力损失的测定

表1旋风除尘器处理风量测定结果记录表

实验日期实验人员

当地大气

压力P/kPa

烟气干球温度/℃

烟气湿球温度/℃

烟气相对湿度￠/%

除尘器管道横断面积A/m2

除尘器入口面积F/m2

测定

次数

除尘器进气管

除尘器排气管

ΔP

QS

K1

△

1

P1

K2

△

2

P2

1

2

3

4

5

符号说明：

K—微压计倾斜系数；△

—微压计读数，mm；Ps—静压，Pa；

—管道流速，m/s；Qs—风量，m3/h；

—入口流速，m/s。

2、除尘效率的测定

除尘效率测定数据按表2记录整理。

3、压力损失、除尘效率与入口速度

的关系

整理不同（

）下的ΔP、η资料，绘制

－ΔP和

－η实验性能曲线，分析入口速度对旋风除尘器压力损失、除尘效率的影响。

六、实验结果讨论

1、通过实验，你对旋风除尘器全效率和阻力随入口气速的变化规律得出什么结论？

它对除尘器的选择和运行使用有何意义？

2、你认为实验中还存在什么问题？

应如何改进？

表2除尘器效率测定结果记录表

测定

次数

除尘器进口气体含尘浓度

除尘器出口气体含尘浓度

除尘效率/%

采样流量L/min

采样时间/min

采样体积/L

滤筒初质量/g

滤筒总质量/g

粉尘浓度mg/m3

采样流量L/min

采样时间/min

采样体积/L

滤筒初质量/g

滤筒总质量/g

粉尘浓度mg/m3

1

2

3

4

5

实验二机械振打袋式除尘器性能测定

一、实验目的

袋式除尘器利用织物过滤含尘气体使粉尘沉积在织物表面上以达到净化气体的目的，它在工业废气除尘方面应用广泛的高效除尘器，本实验主要研究这类除尘器的性能。

袋式除尘器的除尘效率和压力损失必须由实验测定。

通过本实验，学生可进一步提高对袋式除尘器结构形式和除尘机理的认识；掌握袋式除尘器主要性能的实验研究方法；了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响；提高对除尘技术基本知识和实验技能的综合应用能力，以及通过实验方案设计和实验结果分析，加强创新能力的培养。

二、实验原理与方法

袋式除尘器性能与结构型式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及其运行参数等因数有关。

本装置在结构、滤料种类、清灰方式和粉尘特性已定的前提下，测定袋式除尘器性能指标并在此基础上，测定运行参数QS、VF对除尘器压力损失（ΔP）和除尘效率（η）的影响。

1、气体温度和含湿量的测定

由于系统吸入的是室内空气，所以近似用室内空气的温度和湿度代表管道内气流的温度ts和湿度yw。

由挂在室内的干湿球温度计测量的干球温度和湿度温度，可查得空气的相对湿度Ф，由干球温度可查得相应的饱和水蒸气压力Pv，则空气所含水蒸气的体积分数：

（式1）

式中：

Pv——饱和水蒸气压力，kPa；Pa——当地大气压力，kPa。

2、管道中各点气流速度的测定

当干烟气组分同空气近似，露点温度在35-55℃之间，烟气绝对压力在0.99×105-1.03×105Pa时，可用下列公式计算烟气管道流速：

（式2）

式中：

——烟气管道流速，m/s；KP——毕托管的校正系数，KP＝0.84；

T——烟气温度，℃；

——各动压方根平均值，Pa。

（式3）

式中：

——任一点的动压值，Pa；n——动压的测点数。

3、管道中气体流量的测定

气体流量计算公式：

（式4）

式中A——管道横断面积，m2。

测定袋式除尘器处理气体量（Qs），应同时测出除尘器进、出口连接管道中的气体流量，取其平均值作为除尘器的处理气体流量。

（式5）

式中Qs1、Qs2——分别为袋式除尘器进、出口连接管道中的气体流量，m3/s

除尘器漏风率（δ）按右式计算：

δ=

×100%（式6）

一般要求除尘器的漏风率小于±5%。

4、过滤速度VF的计算

VF=

（m/min）（式7）

式中F——袋式除尘器总过滤面积，m2。

5、压力损失的测定和计算

袋式除尘器压力损失（ΔP）由通过清洁滤料的压力损失（ΔPf）和通过颗粒层的压力损失（ΔPp）组成。

袋式除尘器的压力损失（ΔP）为除尘器进、出口管中气流的平均全压之差。

当袋式除尘器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体的平均静压之差计算，即:

ΔP=P1-P2（式8）

式中P1——除尘器入口处气体的全压或静压，Pa；

P2——除尘器出口处气体的全压或静压，Pa。

袋式除尘器的压力损失与其清灰方式和清灰制度有关。

当采用新滤料时，应预先发尘运行一段时间，使新滤料在反复过滤和清灰过程中，残余粉尘基本达到稳定后再开始实验。

考虑到袋式除尘器在运行过程中，其压力损失随运行时间产生一定变化。

因此，在测定压力损失时，应每隔一定时间，连续测定（一般可考虑5次），并取其平均值作为除尘器的压力损失（ΔP）。

6、除尘效率的测定和计算

除尘效率采用质量浓度法测定，即用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度p1和p2，按下式计算。

η=

×100%（式9）

由于袋式除尘器效率高，除尘器进、出口气体含尘浓度相差较大，为保证测定精度，可在除尘器出口采样中，适当加大采样流量。

7、压力损失、除尘效率与过滤速度关系的分析测定

机械振打袋式除尘器的过滤速度的调整，可通过改变风机入口阀门开度。

当然，应要求在各组实验中，保持除尘器清灰周期固定，除尘器进口气体含尘浓度（p1）基本不变。

为保持实验过程中p1基本不便，可根据发尘量（S）、发尘时间（t）和进口气体流量（Qs1），按下式估算出入口含尘浓度（p1）

p1=

（g/m3）（式10）

三、实验装置和仪器

1、实验装置与流程

图1袋式除尘器性能实验流程图

1、高压离心风机2、风量调节阀3、取样口14、动压测口15、静压测口16、出风管7、U型管压差计18、布袋9、振打电机10、滤室11、取样口212、动压测口213、静压测口214、粉尘布灰斗15、喇叭形均流管16、进风管17、U型管压差计2

本除尘器共6条滤袋，总过滤面积为0.26m2，滤料选用208工业涤纶绒布。

在实验过程中能定量地连续供给粉尘，处理气体流量和过滤速度，方便控制发尘浓度。

2、实验装置主要技术数据

（1）气体流动方式为内滤逆流式，动力装置布置为负压式。

（2）气体进风管：

直径75mm气体出风管：

直径75mm

（3）装置共有6个滤袋，滤袋直径为140mm,滤袋高度为600mm

（4）滤袋材料为208涤纶绒布。

规格：

透气性10m3/m2·min、厚度2mm、克重550g/m2

（5）过滤面积：

0.26m2

（6）装置总高1650mm装置总长1960mm装置总宽550mm

（7）振打频率50次/分钟

（8）主要材质：

壳体由有机玻璃制

（9）风机电源电压：

三相380V

（10）振打电机电压：

220V/25W

3、实验仪器

（1）干湿球温度计1支

（2）标准风速测定仪1台

（3）空盒式气压表1个（4）秒表1个

（5）钢卷尺1个（6）光电分析天平（分度值1/1000g）1台

（7）倾斜式微压计3台（8）托盘天平（分度值为1g）1台

（9）毕托管2支（10）干燥器2个

（11）烟尘采样管2支（12）鼓风干燥箱1台

（13）烟尘测试仪2台（14）超细玻璃纤维无胶滤筒10个

四、实验方法和步骤

1、实验准备工作

测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘系统中气体的含湿量）；测量记录当地大气压力；记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积；测量记录除尘器进、出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，求出各测点距管道内壁的距离，并用胶布标志在皮托管和采样管上。

2、实验步骤

（1）将除尘器进、出口断面的静压测孔与倾斜微压计连接，作好各断面气体静压的测定准备。

（2）启动风机，调整风机入口阀门，使之达到实验要求的气体流量，并固定阀门。

（3）在除尘器进、出口测定断面同时测量记录各测点的气流动压。

（4）计算并记录各测点气流速度、各断面平均气流速度、除尘器处理气体流量（Qs）、漏风率（δ）和过滤速度（VF）。

（5）用托盘天平称好一定量尘样（S），作好发尘准备。

（6）启动风机和发尘装置，调整好发生浓度（p1），使实验系统运行达到稳定（1min左右）。

（7）测量进、出口含尘浓度。

进口采样3min，出口采样15min。

（8）在进行采样的同时，测定记录除尘器压力损失。

压力损失亦应在除尘器处于稳定运行状态下，每间隔3min，连续测定并记录5次数据，取其平均值

作为除尘器的压力损失。

（9）采样完毕，取出滤筒包好，置入鼓风干燥箱烘干后称重。

计算出除尘器进、出口管道中气体含尘浓度和除尘效率。

（10）停止风机和发尘装置，进行清灰振动10次。

（11）改变入口气体流量，稳定运行1min后，按上述方法，测取共5组数据。

（12）实验结束。

整理好实验用的仪表、设备。

五、实验数据记录与处理

1、处理气体流量和过虑速度

按表1记录和整理数据。

按式（5）计算除尘器处理气体量，按式（6）计算除尘器漏风率，按式（7）计算除尘器过虑速度。

表1袋式除尘器处理风量测定结果记录表

实验日期实验人员

除尘器

型号、规格

除尘器过虑

面积F/m2

当地大气

压力P/kPa

烟气干球

温度/℃

烟气湿球

温度/℃

烟气相对

湿度￠/%

测定

次数

除尘器进气管

除尘器排气管

QS

VF

K1

V1

A1

Qs1

K2

V2

A2

QS2

1

2

3

4

5

符号说明：

K—微压计倾斜系数；P—静压，Pa；V—管道流速，m/s；A—横截面积，m2；

QS—风量，m3/s；VF—除尘器过滤速度，m/min；

—除尘器漏风率。

2、压力损失

按表2记录整理数据。

按式（8）计算压力损失，并取5次测定数据的平均值（ΔP）作为除尘器压力损失。

3、除尘效率

除尘效率测定数据按表3记录整理，除尘效率按式（9）计算。

4、压力损失、除尘效率和过滤速度的关系

整理5组不同（VF）下的ΔP和η资料，绘制VF－ΔP和VF－η实验性能曲线，分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响。

对每一组资料，分析在一次清灰周期中，压力损失、除尘效率和过滤速度随时间的变化情况。

表2除尘器压力损失测定记录表

测定

次数

每个

间隔

时间

t/min

静压差测定结果/Pa

除尘器

压力损失

ΔP/Pa

1（3min）

2（6min）

3（9min）

4（12min）

5（15min）

P1

P2

△P

P1

P2

△P

P1

P1

△P

P1

P2

△P

P1

P2

△P

1

3

2

3

3

3

4

3

5

3

表3除尘器效率测定结果记录表

测定

次数

除尘器进口气体含尘浓度

除尘器出口气体含尘浓度

除尘效率/%

采样流量L/min

采样时间/min

采样体积/L

滤筒初质量/g

滤筒总质量/g

粉尘浓度mg/m3

采样流量L/min

采样时间/min

采样体积/L

滤筒初质量/g

滤筒总质量/g

粉尘浓度mg/m3

1

2

3

4

5