大气污染控制工程第六章习题解答修改wangmy

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1、作业习题解答第六章 除尘装置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。6.1解：计算气流水平速度。设粒子处于Stokes区域，取。即为能被100%捕集的最小雾滴直径。若考虑返混，则课本P163,对于dp4584.01.11）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。注：g1i 进口g2i 出口（逸出）g3i捕集6.6 解：P144（553）（P=0.1）计算分级效率，结果如下表所示：粉尘间隔/05510101515202025253030

2、353540404545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。6.7解：P169（613） 。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

3、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=0.31015C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。6.10解：P187（633）。，Q=0.075m3/s。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）。6.1

4、1 解：1）Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。或2）设气流横截面积为A，则，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

5、使用者需要。6.12 解：？1）由题意dp=3.5，dp=8.0，dp=13.0，故2）， 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51026kg，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。6.13 解：1）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.

6、041016C。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4.861019C。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。6.14 解：查图得集气板面积约1000m2.（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。6.

7、15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。6.16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。6.17 解：1）粉尘粒径dp=10当液滴直径为50时，R=0

8、.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2.23105Pa.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/%20.050.06.18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

9、.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1.845105Pa.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。6.19 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。6.20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=

10、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？6.21 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=

11、。而液滴本身。故质量增加了1.98104%。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？6.22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10

12、0，布袋直径15cm，系统的压降1500Pa，破裂的布袋数为2。6.23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。6.24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，

13、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/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.0426.25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=3.541012m2。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；

14、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。6.26 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

15、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。6.27 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？6.28 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=140104，xp=0.01cm；3）由（0.80.0006）0.39t=140，t=449min=7.5h。