通风除尘 作业及答案.docx

1、通风除尘 作业及答案第1次 2分1.1 粉尘、有害蒸气和气体对人体有何危害?对人体危害的影响因素有哪些?答：（1）粉尘的危害1.对人的危害 粉尘的危害包括三个方面：有毒粉尘引起中毒；粉尘的化学性质是危害人体的主要因素，有毒的金属粉尘（铬、锰、铅、汞、砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。另外，这些物质进入肺部都能直接对肺部产生危害。一般粉尘引起各种尘肺病；由各种生产性有害因素引起的职业病中，尘肺约占60。在有粉尘产生的生产过程中，无毒性粉尘对人体的主要危害是粉尘进入人体肺部后可能引起各种尘肺病。还有一些物质本身并没有毒性，例如锌，但是其加热后形成的烟状氧化物可与人体内的蛋白质作用而引起发烧，发

2、生所谓的铸造热病。粉尘中的有害化学因素为游离二氧化硅、硅酸盐等。根据接触不同成分和浓度的粉尘，尘肺又可分为矽肺（游离二氧化硅所致）、硅酸盐肺（如滑石肺、石棉肺，系硅酸盐所致）、煤肺（煤尘所致）、金属粉未沉着症、铸工尘肺、电焊工尘肺等。有的粉尘(如硫化矿尘)引起皮肤炎。影响粉尘危害大小的因素主要是其物理化学性质、粒径大小和浓度。如对人体危害的因素主要是其物理化学性质，另外，粒径大小和浓度也是危害人体健康的一个重要因素。(2)有害气体和蒸汽的危害 1.对人的危害（1）一氧化碳（CO）：一氧化碳多数是由于工业炉、内燃机等设备不完全燃烧造成的，也有少量来自煤气设备的渗漏。它无色无味，对人体有强烈的窒息

3、性。（2）二氧化碳（CO2）:当二氧化碳浓度大于5ppm时，对眼、鼻、喉以及肺部都有强刺激性，长期作用可引起粘膜炎，嗅、味觉失灵等症状。（3）二氧化硫（SO2）:二氧化硫是一种无色强刺激性气体，在空气中可氧化为三氧化硫，形成酸雾，其毒性是二氧化硫的10倍。它主要来源于含硫矿物燃料（煤和石油）的燃烧，在金属矿物的焙烧、毛和丝的漂白、化学纸浆等生产过程中也有二氧化硫的废气排出。（4）苯（C6H6）：苯是一种具有芳香味、易燃、的麻醉气体，常温下极易挥发。它主要来源于焦炉煤气和以苯为原料和溶剂的生产过程。（5）汞（Hg）：汞是一种液态金属，具有毒性。在常温下易挥发。（6）铅（Pb）：在有色金属冶炼、红

4、丹、蓄电池、橡胶等生产过程中有铅蒸气及铅尘产生，铅在进入人体后会造成人体血液中色素下降，头晕、眼花、食欲不振等现象，严重时会出现中毒性脑病。（7）氮氧化物（NOx）:氮氧化物主要来源于燃料的燃烧及化工、电镀等生产过程。1.2 粉尘的真密度和假密度有何区别？何种情况粉尘分散度低？粉尘的真密度：指单位实际体积粉尘的质量，不包括粉尘之间的空隙。粉尘的假密度：也称堆积密度或表现密度，指粉尘呈自然扩散状态时单位容积中粉尘的质量，包括粉尘之间存在的空隙。粉尘分散度：又称粒度分布，指在不同粒径范围内所含粉尘的个数或质量占总粉尘的百分比。粒径较小的粉尘所占的比例越小，其分散度越低。1.3 粉尘有哪些基本性质？

5、粉尘爆炸应具备哪些条件？影响粉尘爆炸的主要因素有哪些？ （1）基本性质1.悬浮性；2.凝聚与附着性；3.湿润性；4.自燃性和爆炸性；5.粒度及分散度特性；6.荷电性；7.光学特性；8.磨损性。（2）粉尘爆炸的条件必须同时具备以下三个条件：粉尘本身具有爆炸性。粉尘悬浮在一定氧含量的空气中，并达到一定浓度。有足以引起粉尘爆炸的起始能量，即点火源。（3）影响粉尘爆炸的主要因素粉尘的化学组分及性质；粒度及分散度；氧含量；灰分及水分；可燃气含量；点火能量；粉尘粒子形状和表面状态。1.4 试述粉尘进入人体的过程。经历以下四个过程：（1）在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使粒径大于10

6、m的尘粒首先沉降在内，经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外；（2）在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使510m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外，因此，真正进入下呼吸道的粉尘，其粒径均小于5m；（3）在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分25m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外；（4）其余的细小粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内。1.5 写出下列物质在车间空气中的最高允许浓度,并指出何种物质的毒性最大. (1)一氧化碳 (2)二氧化

7、硫 (3)氯 (4)丙烯醛 (5)铅烟 (6)五氧化砷 (7)氧化镉 mg/m3(1)一氧化碳：STEL 30；MAC：作业时间1小时以内，50；半小时以内，100；15-20min，200.(2)二氧化硫：STEL 10 MAC 15(3)氯：MAC 1(4)丙烯醛：MAC 0.3 (5)铅烟：STEL 0.09* MAC 0.03(6)五氧化二砷： MAC 0.3(7)氧化镉：MAC 0.1毒性最大：（5）铅烟第2次 2分1.风道直径250mm，长15m，风道内空气温度40。求维持层流运动的最大流速和相应的摩擦阻力。（计算）解：管道内流动的状态的变化，可用无量纲雷诺数Re来表征。层流状态下

8、，Re2300，故最大流速为Re=2300时的流速。空气温度在40时，其密度和动力粘度分别为：1.128 kg/m3、1.92 Pas10-5。则最大流速为： m/s相应的摩擦阻力为： Pa查工业通风除尘技术谭天佑、梁凤珍P16。2.有一钢板制矩形风道，其断面尺寸为宽300mm、长600mm，长10m，风道内流过的风量L=4000 m3/h。求风道的总摩擦阻力。（查图或表）解：矩形风管内空气流速 m/s流速当量直径 m由 v =6.17 m/s，De=400 mm，查图得单位摩擦阻力：hb0=1.25 Pa/m所以 hb=Lhb0=101.25=12.5 Pa 3已知某梯形风道摩擦阻力系数=0

9、.0177 Ns2/m4，风道长L=200m，净断面积S=5m2，通过风量Q=720 m3/min，求摩擦风阻与摩擦阻力。解：梯形风道的周长U与断面积S之间满足 ，其中C=4.16，则可得U=4.16*50.5=9.30 m由风道的摩擦风阻为 ，带入上述数值可得Rr=0.263 kg/m7或Ns2/m8。则风道摩擦阻力为 Pa4兰州市某厂有一通风系统，风管用薄钢板制作。已知风量L=1500 m3/h（0.417 m3/s），管内空气流速v=15 m/s，空气温度 t=100，求风管的管径和单位长度的沿程损失。解：由线算图查得：D=200 hb0=14.8 Pa/m， 兰州市大气压力：B=82.

10、5 kPa 由图2-3-3查得： Kt=0.82， KB=0.86 所以， hb=KtKBhb0=0.820.8314.8=10. 07 Pa/m5.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。解：由于全压差为局部阻力，已知静压差为550Pa，大断面平均动压为100Pa，由 ，则 m/s；由风量不变可知Q1=Q2，即S1v1=S2v2，则，有 m/s，则小断面平均动压为 Pa，故动压差为：-404.6 Pa，则全压差为：550-404.6=1

11、45.4则有对于大断面来说，局部阻力系数1=1.456一矩形薄钢板风管（K=0.15 mm）的断面尺寸为400mm200mm，管长8m，风量为0.88 m3/s，在t=20的工况下运行，试分别用流速当量直径和流量当量直径计算其摩擦阻力。如果采用矿渣混凝土板（K=1.5 mm）制作风管，再求该风管的摩擦阻力。如果空气在冬季加热至50，夏季冷却至10，该矩形薄钢板风管的摩擦阻力有何变化？解：（1）先求该风管内空气流速v： m/s再求流速当量直径Dv： m由v=11 m/s，Dv=270 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：h=hb0l=5.48=43.2 pa流量当

12、量直径DL：m由L=0.88 m3/s=3168 m3/h，DL=300 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：h=hb0l=5.48=43.2 pa则两种方法结果相同。（3）矿渣混凝土风管K=1.5， 则，h=Krhb0l=5.4*2.02*8=87.26（3）又由图2-3-3查得温度修正系数： 当t=50，Kt1=0.93；当t=10，Kt2=1.04所以，该矩形风管在冬季和夏季时的摩擦阻力分别为：h冬=Kt1hb0l=0.935.48=40. 18 Pa/mh夏=Kt2hb0l=1.045.48=44. 93 Pa/m6.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径

13、为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。解：（1）大断面平均动压为=100 Pa，=1.2 kg/m，则大断面上的平均风速为：m/s（2）由于两断面上的风量相等，则有 m/s故小断面上的平均动压为 Pa则大小断面的平均动压差为：404.6 Pa。两断面上的全压差为：已知两断面静压差为550Pa，动压差为404.6Pa，则全压差为145.4Pa。（3）局部阻力为两断面的全压差，由局部阻力计算公式可知，则局部阻力系数为：则此处的局部阻力系数为第3次 作业 1分课堂作业3.离心式

14、和轴流式通风机的个体特性曲线有哪些区别？马鞍形“驼峰” 从两种曲线可看出，轴流式通风机的H-Q特性曲线出现马鞍形“驼峰”区，风机在该段工作，有时会出现风量、风压和电动机功率的急剧波动，产生喘振现象。N-Q特性曲线：在其稳定工作区内，功率随风量的增大而减小，故应在工作风阻最小即风量最大时启动。离心式通风机的H-Q特性曲线比轴流式通风机工作段更为平缓；当管网风阻做相同量变化时，其风量变化比轴流式通风机要大。N-Q特性曲线：功率随风量的增加而增加，应在工作风阻最大时启动。计算：教材P82-12、13题。12.大气运动造成的自然风压：，其中，vw=8 m/s，w=1.3 kg/m3，A=0.69。代入

15、可得：HN=28.7 Pa。13.密度造成的自然风压：，其中，z=30m，g=9.8 m/s2，m1=1.212 kg/m3，m2=1.033kg/m3。代入可得：HN=52.6 Pa。 第4次 作业 2分P11813.解：全密闭罩的需要风量Qmb：Qmb=Qmb1+Qmb2其中，Qmb1物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/min； Qmb2由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/min。已知：Qmb1=0.2 m3/s，缝隙及工作孔面积S=0.08 m2，缝隙局部阻力系数=3.9，并使罩内形成hl=25 Pa的负压，则由： 可得：其中，空气密度=1.293 kg/m3，代入可得：Qmb2=0

16、.08*3.15=0.252 m3/s，则可得全密闭罩的需要风量：Qmb=0.2+0.252=0.452 m3/s。若出现面积为0.08 m2的孔洞未及时修补，则在保证负压不变的情况下，Qmb2增大一倍为0.454 m3/s，即通过不严密缝隙吸入的空气量增大一倍，而全密闭罩需要风量增大为0.654 m3/s。14.解：已知D=200 mm，集气罩局部阻力系数为0.35，罩口尺寸AB=500 mm600 mm，=1.2 kg/m3。根据能量守恒方程，可得： (1)式中，P0、v0、h0与P、v、h分别表示集气罩口和风管中的压力、速度、阻力损失。已知，相对大气压P0=0 Pa，p= -55 Pa，

17、且有： (2)根据以上条件可得：（1）Q=0.258 m3/s由Q=vS，可得：（2）v0=0.858 m/s；（3） Pa第5次 作业 2分P1173.为获得良好的防尘效果，设计防尘密闭罩时应注意哪些问题？是否可认为罩内排除粉尘越多越好？全密闭罩形式、罩内吸风口的位置、吸风速度等要选择得当、合理。注意事项：（1）合理地组织罩内气流，排风点应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压。（2）排风口不能设在含尘气流浓度高的部位或侧区内，也不宜设在物料集中地点和飞溅区内。（3）设置的密闭罩应不妨碍工艺生产操作和方便维修。（4）罩内风速不宜过高。设置全密闭罩时，一方面要保证罩内负压，另一方面还要避免把物

18、料过多地从排风系统排出。因此，不是罩内排出粉尘越多越好。P1514.紊流粗糙区流动的角联风网中如何判别角联分支的风向？ 由该判别式可以看出，简单角联风路中角联分支的风向完全取决于边缘风路的风阻比，而与角联分支本身的风阻无关。10.根据均匀送风管道的设计原理，说明下列三种结构形式为什么能达到均匀送风？在设计原理上有何不同？风管断面尺寸改变，送风口面积保持不变；风管断面尺寸不变，送风口面积改变；风管断面尺寸和送风口面积都不变。孔口出流流量为： 从上式可以看出，要使各侧孔的送风量Q0保持相等，必须保证各侧孔相等，实现的途径：1.保持 和 均相等 （1）保持各侧孔流量系数 相等，出流角尽量大（60o）

19、 （2）保持各侧孔相等，实现途径风管断面尺寸改变，送风口面积保持不变； a.各侧孔孔口面积f0相等，风道断面变化保持各侧孔静压pj相等。可保持各侧孔相等。风管断面尺寸不变，送风口面积改变； b.风道断面相等，各侧孔孔口面积f0变化使得相等。可保持各侧孔相等。 2. 变化，也随之变化风管断面尺寸和送风口面积都不变。 当送风管断面积和孔口面积f0均不变时，、pj沿风管长度方向将产生变化，这时可根据静压pj变化，在侧孔口上设置不同的阻体，使不同的孔口具有不同的压力损失（即改变流量系数），以满足各侧孔的相等。11.与传统的混合通风相比，置换通风有什么优点？置换通风具有气流扩散浮力提升、小温差、低风速、

20、送风紊流小、温度/浓度分层、空气品质接近于送风、送风区为层流区的特点。优点： （1）可定量区分通风房间不同位置的空气质量 （2）存在热力分层，工作区域空气新鲜 （3）巧妙将自然通风与机械通风结合，且节省通风机电耗 （4）出现明显的垂直温度梯度和有害物浓度梯度 （5）混合通风以消除整个空间负荷为目标，而置换通风类似于自然通风，以消除工作区域负荷为目标。更有针对性。第6次（改数据）3分2.什么是喷雾降尘？其降尘机理是什么？影响降尘效果的因素有哪些？定义：指水在一定压力作用下，通过喷雾器的微孔喷出形成雾状水滴,并与空气中的浮游粉尘接触而捕捉沉降的方法。降尘机理：通过喷雾方式使液体形成液滴、液膜、气泡

21、等形式的液体捕集体，并与尘粒接触，使液体捕集体和粉尘之间产生惯性碰撞、截留、布朗扩散、凝集、静电及重力沉降等作用，将粉尘从含尘气流中分散出来。影响喷雾降尘效果的主要因素： 1.粉尘的湿润性与密度；2.喷雾作用范围与质量；3.喷雾器型式与安装方式；4.粉尘与液体捕集体的相对速度；5.液体供给相关参数。3.磁水降尘的机理是什么？影响因素有哪些？机理：水经磁化处理后，其黏度降低，晶构变短，会使水珠变细变小，有利于提高水的雾化程度，因此，与粉尘的接触机遇增加，特别是对于吸附性粉尘的吸附能力加强。影响因素：（1）水流方向、流速及磁感应强度；（2）对水的磁化方式。4.荷电喷雾降尘的机理为何？影响荷电液滴捕

22、尘效率的因素有哪些？机理：悬浮粉尘大部分带有电荷，如水雾上有与粉尘极性相反的电荷，则带水雾粒对带有相反极性电荷的尘粒具有静电引力，且对不带电荷尘粒具有镜像力，这样，水雾对尘粒的捕集效率及凝聚力显著增强，导致尘粒增重而沉降，从而提高降尘效果。影响荷电液滴捕尘效率的因素： （1）荷电液滴粒度； （2）荷电液滴喷射速度； （3）含尘风流的速度； （4）液滴荷电量； （5）粉尘荷电量； （6）喷雾器性能。14.型砂的真密度p=2700 kg/m3，在大气压力p=101.325 kPa、温度t=20的静止空气中自由沉降，计算粒径dp=3，7，11，16，28，55m时尘粒所受的阻力及沉降速度。解：其中，

23、=1.808/1.82 10-5 Pas，p=2700 kg/m3，g=1.205 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故：（1）沉降速度公式,：dp=3，7，11，16，28，55m，分别得到的沉降速度为：dp=3m时，vs1=7.32410-4 m/s；dp=7m时，vs2=3.98810-3 m/s；dp=11m时，vs3=9.84810-3 m/s；dp=16m时，vs4=20.83510-3 m/s；dp=28m时，vs5=63.80810-3 m/s；dp=55m时，vs6=0.2462 m/s；（2）阻力计算公式根据雷诺数Re的不同而不同： dp=3

24、m时，Re=1.4610-41.0，则F1=3*3.14*1.80810-5*3*10-6*vs1=3.7410-13 N。dp=7m时，；Re=1.8610-31.0，F2=3*3.14*1.80810-5*7*10-6*vs2=4.7510-12 N。dp=11m时，Re=7.2110-31.0，F3=3*3.14*1.80810-5*11*10-6*vs3=1.8410-11 N。dp=16m时，Re=2.2210-21.0，F4=3*3.14*1.80810-5*16*10-6*vs4=5.6810-11 N。dp=28m时，Re=1.1910-11.0，F5=3*3.14*1.808

25、10-5*28*10-6*vs5=3.0410-10 N。dp=55m时，Re=9.0210-11.0，F6=3*3.14*1.80810-5*55*10-6*vs6=2.3110-9 N。15.计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30s内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为0.4、40、4000m，空气温度为387.5K，压力为101.325 Pa，飞灰真密度为2200 kg/m3。解：其中，=2.23 10-5Pas，p=2200 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故：dp=0.4，40，4000m，分别得到的沉降速度为

26、：dp=0.4m时，vs1=8.6010-6 m/s；dp=40m时，vs2=8.6010-2 m/s；dp=4000m时，处于牛顿区域，则：，vs3=14.23 m/s。通过Re验证：，代入可得：Re=3292，属于牛顿区域。则，30s沉降高度为：h=vt，分别为：h1=2.5810-4m；h2=2.58m；h3=42.69m。16.直径为200m、真密度为1850 kg/m3的球形颗粒置于水平筛上，用温度293K 和压力为101325 Pa的空气由筛下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：恰好能吹起颗粒时的空气速度；在此条件下的颗粒雷诺数。解：即此时速度为颗粒的悬浮速度。=1.82 10-5Pa

27、s，p=1850 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故 dp=200m，得到的空气速度为： vs=2.21 m/s；颗粒雷诺数 式中，g=1.29 kg/m3，故Re=26.8。17.某种粉尘的真密度为2600kg/m3，气体介质（近如空气）温度为433 K，压力为101325 Pa，试计算粒径为10和500m的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度。已知离心力中颗粒的旋转半径为200mm，该处的气流切向速度为16m/s。解：温度为433K时的空气粘度=2.4110-5Pas，（1）斯托克斯区域的离心沉降速度公式：代入可得：粒径为10m，vs1=0.767 m/s；通

28、过Re验证：，代入可得Re=0.4112，属于斯托克斯区域。（2）紊流区（牛顿区）的离心沉降速度公式：代入可得：粒径为500m，vs2=58.8 m/s。通过Re验证：，代入可得：Re=1500，属于牛顿区域。第7次（改数据）3分1.对某旋风除尘器进行现场测定，得到的数据为：除尘装置的入口含尘浓度为2800 mg/m3，除尘装置的出口含尘装置为400 mg/m3,除尘装置入口粉尘和出口粉尘的粒径分布列于下表中。粒径/m055101020204040除尘器进口质量分数/%2515102525除尘器出口质量分数/%8012620试计算该除尘装置的除尘总效率和分级效率。解：（1）总效率代入可得：=8

29、5.7%（2）分级效率0-5m，1=（1-80*400/25*2800）*100%=54.3%5-10m，2=（1-12*400/15*2800）*100%=88.6%10-20m，3=（1-6*400/10*2800）*100%=91.4%20-40m，4=（1-2*400/25*2800）*100%=98.8%大于40m，5=（1-0*400/25*2800）*100%=100%2.根据对某旋风除尘器的现场测试得到：出口的气流量为11 000 m3/h，含尘浓度为4.2g/m3。入口的气体流量为13 000 m3/h，含尘浓度为340 g/m3。试计算该除尘装置的处理气体流量、穿透率和除尘

30、效率（分别按考虑漏风率和不考虑漏风率两种情况计算）。解：（1）处理气体量则：Q=12000 m3/h。（2）若除尘器漏风，则=（1-11000*4.2/13000*340）*100%=98.95%Pr=1.05%（2）若不漏风，则=（1-4.2/340）*100%=98.8%Pr=1.2 %3.有一沉降室长7.0 m，高12m，气体流速为30 m/s，空气温度为300K，尘粒密度为2.5 g/cm3，空气黏度为0.067 kg/(mh），求该沉降室能100%捕集的最小粒径。如果将沉降室高度改为8m，长度保持不变，除尘装置的最小捕集粒径会不会发生改变，为什么？解：（1）气流通过沉降室的时间为： = 7/30 =0.2333 s尘粒从沉降室顶部到底部所需时间为： ，若使尘粒100%被捕集，则必有s，则有vsHv/L=12*30/7=51.43 m/s,即为尘粒的沉降