水污染计算题整理

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1、水污染计算题整理 - 教育文库 3、例题6-2 P171 例62 XZT90型旋风除尘器在选取入口速度v1=13m/s时，处理气体量Q=1.37m/s。试确定净化工业锅炉烟气温度为423K，烟尘真密度为2.1g/c m3时的分割直径和压力损失。该除尘器筒体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度(近似取空气的值) =2.410-5Pas。 解： 假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度， 即V1=13 ms,取内外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7de , 根据公式n=1-1-0.67(D)(T/283)得 0.140.3n=11-

2、0.67DT283 =11-0.67D0.144232830.3 =0.62 由公式 6-9：VTR=常数得气流在交界面上的切向速度 VT0 =130.90.70.45) =24.92 ms Vr由公式6-12：Vr=Q2r0h0计算： Vr=Q2r0h0=1.3720.70.2252.58 =0.54 ms 根据式6-16dc= 18 Vr r0 pvt0 =182.410-50.540.70.225210024.9221/2 =5.3110-6 m =5.31 m 此时旋风除尘器的分割直径为5.31 m 根据6-13： p=0.5 v12 计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423k时烟气

3、密度可近似取为 =1.293273/423=0.834 kg/m3 =16A/dc2=161.37/(130.452)=8.33 p =0.5 VT12=0.58.330.834132=587 Pa 2.1 重油元素分析p 结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； 3当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解：1kg燃油含： 重量g 摩尔数g 需氧数g C 855 71.25 71.25 H 1132.5 55.25 27.625 S 1

4、0 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N元素忽略。 1理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气O2：N2体积比为1：3.78，那么理论空气量99.18754.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。 烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。 理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg22.4/1000=1

5、1.27 m3N/kg重油。 2干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油。 重油。即502.99212 0.62n0.140.330.3125?100%?0.07%， 446.4971.25空气燃烧时CO2存在最大浓度?100%?15.96%。 446.49SO2百分比浓度为3过剩空气为10%时，所需空气量为1.110.62=11.68m3N/kg重油， 产生烟气量为11.267+0.110.62=12.33 mN/kg重油。 2.6 煤炭的元素分析p 按重量百分比表示，结果如下：氢5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃烧条件为空气过量

6、20%，空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。 解：按1kg煤进展计算 重量g 摩尔数mol 需氧数mol C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O 83.25 4.625 0 需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol 设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，那么干空气量为73.864.781.2=423.66mol， 含水423.660.0116=4.91mol。 烟气中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375

7、=29.91mol； N2：73.863.78=279.19mol；过剩干空气0.273.864.78=70.61mol。 实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中CO2 363.170.5?100%?14.25%；SO2 ?100%?0.11%； 443.38443.3829.91279.19?0.79?70.61H2O ?100%?6.74%； N2 ?100%?75.55%。 443.38443.38 5.12 直径为200?m、真密度为1850kg/m3的球形颗粒置于程度的筛子上，用温度293K和压力325Pa的空气由筛子下部垂直向

8、上吹筛上的颗粒，试确定：1恰好能吹起颗粒时的气速；2在此条件下的颗粒雷诺数；3作用在颗粒上的阻力和阻力系数。 解：在所给的空气压强和温度下，-1.205kg/m3,-1.81?10?5Pa?s。dp=200?m时， 考虑采用过渡区公式，按大气污染控制工程P150582： us?.140.7140.7140.153d1gp(?p-)?0.428?0.2860.153(200?10?6)1.1418500.7149.810.714-1.03m/s (1.81?10?5)0.4281.2050.286200?10?6?1.03?1.205Rep-13.85，符合过渡区公式。 ?51.81?10阻力系

9、数按P147562CP?18.05?3.82。阻力按P146559 .6RepFp? 6.8 欲设计一个用于取样的旋风别离器，希望在入口气速为20m/s时，其空气动力学分割直径为1?m。 1估算该旋风别离器的筒体外径；2估算通过该旋风别离器的气体流量。 11?CDAp?u2-3.82?(200?10?6)2?1.205?1.032?7.83?10?8N。 224?NVcD2?p?单位1000D2?(?p单位取kg/m3)，故解：公式 -1?exp?。因2-p?pDpa9Wi?2；由题意，当-50%,Vc?20m/s。取-1.82?10?5Pa?s，N=10，D2?p1000 Dpa代入上式50

10、%?1?exp?(-10?20?(1.0?10?6)2?10009Wi?1.82?1033?5)，解得Wi=5.5mm。 根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H2 Wi=1.1cm。 气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.2110m/s 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?m的粉尘的饱和电荷值；2粒径为0.2?m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

11、：1由大气污染控制工程P183631电场荷电为 q?3-22?0dpE0?3?1.5?8.85?10?12?(5?10?6)2?3.4?105?3.04?10?16C 3.5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3.041016C。 2电场荷电为 q?3-22?0dpE0?3?1.5?8.85?10?12?(0.2?10?6)2?3.4?105?4.86?10?19C 3.5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-2.5?10Pa?s ?53.04?10?16?3.4?105-0.088m/s； dp=5?m时，w?3-

12、dp3-2.5?10?5?5?10?64.86?10?19?3.4?105?3-3.51?10m/s dp=0.2?m时，w-5?63-dp3-2.5?10?0.2?10qEpqEp、6.25 利用清洁滤袋进展一次实验，以测定粉尘的浸透率，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/cm，总压力损失与沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的浸透率以m2表示，假设滤袋面积为100.0cm2。 3?p/Pa M/kg 612 0.002 666 0.004 774 0.010 900 0.02 990 0.028 1062 0.034 11

13、52 0.042 解：当T=300K时，-1.86?10?5Pa?s，v=1.8m/min=0.03m/s。 M-xpS，xp-p?b?MMM -3?4?S1.2?10?100?2M?1.86?10?5?0.03/Kp。利用所给数据进展线性拟和， 12M?p?13146x?616.51，即?1.86?10?5?0.03/Kp?13146，Kp=3.531012m2。 128.1 某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为到达目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要到达多少的脱硫效率？ 解：火电厂排放标准700mg/m。 3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取

14、0.3%。 33?64?103?8571mg； 22.48571?700?100%?91.8% 因此脱硫效率为8571那么每立方米烟气中含SO28.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%体积。假如第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算： 1第二级工艺的回收效率为多少？ 2假如第二级催化床操作温度为420C，催化转化反响的平衡常数K=300，反响平衡时SO2的转化率为多少？其中，K?。ySO3ySO2?(yO2)0.5。 解：1由?T?1?(1-1)(1-2)，99.7%?1?(1?98%)(1-2)，解得?2?85%。 2设总体积为100，那么SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，那么总体积为(88.5?x)。 2xx/(88.5?)2因此，300?，由此解得x=1.6103；故转化率为0.156?x6.978?x/20.5?88.5?x/288.5?x/21.6?10?31-99% 0.156第 10 页 共 10 页