1、作業習題解答第六章除塵裝置6.1在298K的空氣中NaOH飛沫用重力沉降室收集。沉降至大小為寬914cm,高457cm,長1219cm。空氣的體積流速為1.2m3/s。計算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設霧滴的比重為1.21。解：Q 1.2o計算氣流水平速度 vo = =2.87M10 m/s。設粒子處于 Stokes區域，取A 9.14 4.571.82x10，s。N = 17.11 +0.0536T+(p/8280 )M10 pa s_ 18&oH d min,：pgL= 17.2 10-6m 17.2Jm18 1.82 10，2.87 10/ 4.571.21 103 9.81 12

2、.19即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。 若考慮返混，則min36v0H?pgL36 1.82 10 2.87 10/ 4.57 1.21 103 9.81 12.19= 24.3 10*m=24.3m課本P163，對于dp100(im顆粒，符合 Stokes假設。不考慮返混直徑為1.09 km的單分散相氣溶膠通過一重力沉降室，該沉降室寬 20cm,長50cm,共 18層，層間距0.124cm,氣體流速是 8.61L/min,并觀測到其操作效率為 64.9%。問需要設 置多少層可能得到 80%的操作效率。解:，、一一一u0LW(n 1)按層流考慮，=-s-式中n為隔板數，設n+1=N 代表沉

3、降室層數i Q TOC o 1-5 h z , N80=-N2=Ni?=18m=22.2,因此需要設置 23層。2 電164.93有一沉降室長 7.0m,圖12m,氣速30cm/s,空氣溫度 300K,塵粒密度 2.5g/cm ,空氣 粘度0.067kg/(m.h),求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。6.3 解:二二0.067kg/(m.h) =1.86 10*Pa sd i . 18v0Hmin DpgL流區假設。= 8.4M10,m = 84Nm 4584.01.11)作出分級效率曲線；2)確定分割粒徑。Sli =S1g1i，S2i =S2g2i，S3i = S3g3i、=S3g3i或

4、ni =1_S2g2i =1 _Pg2L 或 21Slgligli1Slgligli1 Pg2i /g3i注：gli進口 g2i出口(逸出)g3i捕集6.6 解：nP144 (553) = (P=0.1)計算分級效率，結果如下表所示：n0.90.9 0.1 76/0.5= 5.59%Pg2i /g3i粉塵間隔/ Nm05510101515202025253030353540404545顧里捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0頻率/%出口g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.12/%5.5949.4179.1790.0092.6596

5、.2697.3097.8398.3699.85Pg2i / g3i據此可作出分級效率曲線。,一率效級分由上表可見，510 Nm去除效率為49.41。因此在工程誤差允許范圍內，dc=7.5Nm。6.7某旋風除塵器的阻力系數為9.9,進口速度15m/s,試計算標準狀態下的壓力損失。6.7 解:212P169 （613）Ap = - 2Vi2 =一父9.9 Ml.293M 152 =1440Pa 。26.10在氣體壓力下為1atm,溫度為293K下運行的管式電除塵器。圓筒形集塵管直徑為 0.3m, L=2.0m ,氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場強 E=100kV/m ,粒徑為1.0

6、 Rm的粉塵 荷電量q=0.3X10T5C,計算該粉塵的驅進速度 w和電除塵效率。6.10 解：P187 (633)qEp3 二dp p0.3 1045 100 1033 二 1.81 10,1 10 上=0.176m/s。 TOC o 1-5 h z 23A=叼L =冗 M0.3M2 =1.885m , Q=0.075m3/sA1.885“i =1 一exp( wi )=1 -exp(-父 0.176) = 98.8%。 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document Q0.0756.11利用一高壓電除塵器捕集煙氣中的粉塵，已知該電除塵器由四塊集塵板組成，

7、板高和板長均為366cm,板間距24.4cm,煙氣體積流量2m3/s；操作壓力為1atm,設粉塵粒子的驅 進速度為12.2cm/s。試確定：1）當煙氣的流速均勻分布時的除塵效率；2）當供入某一通道的煙氣為煙氣總量的50%,而其他兩個各供入 25%時的除塵效率（參考圖 627）。6.11 解：322，13.4 2 1) Q =2/3=0.667 m /s, S=3.66 =13.4m ， % =1exp(m 0.122) = 99.3%。0.667.13.4 6或 i =1 _exp(_0.122) =99.3%2v Q/A 052）設氣流橫截面積為A,則=-2=1.5,查圖 627v Q/3A

8、 1/33.51.2 L4 1.61.82.0得 Fv=1.75峰值速度/平均速度故、=1 -(1 -n)Fv =1 -(1 99.3%)1.75 = 98.8%。6.12板間距為25cm的板式電除塵器的分割直徑為 0.9m ,使用者希望總效率不小于 98%, 有關法規規定排氣中含塵量不得超過0.1g/m3。假定電除塵器入口處粉塵濃度為 30g/m3,且粒徑分布如下：質量百分比范圍/%02020404060608080100平均粒徑/ Rm3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式為 1 =1-e*dp,其中“捕集效率；K經驗常數；d顆粒直徑。試確定：1）該除塵器效率能否等于或

9、大于98%; 2）出口處煙氣中塵濃度能否滿足環保規定；3）能否滿足使用者需要。6.12 解:刈=1e*dp?，A 、，i =1 -exp( -w) =1 -exp(3 二A qEpA)=1 exp(-Q3二叫Qp2-0dpEoEp3二-a p)=1 exp(kdp)1)由題意 0.5 =1 -exp( -k 0.9)= k =0.77dp=3.5Nm, ? =1-exp(-0.77父3.5) =93.2%dp=8.0 Nm , “2=1 -exp(-0.77 x 8.0) = 99.8%dp=13.0Nm, 3 =1exp(-0.77x 13.0) =100%故=0.2 93.2% 0.2 9

10、9.8% 1 0.2 3 =98.6% 98%2) P2i =30”198.6%)= 0.42g/m3, 0.1g/m3。不滿足環保規定和使用者需要。6.13某板式電除塵器的平均電場強度為3.4kV/cm ,煙氣溫度為 423K,電場中離子濃度為108個/m3,離子質量為5X 10 26kg,粉塵在電場中的停留時間為5s。試計算：1）粒徑為5 Nm的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為0.2 Nm的粉塵的荷電量；3）計算上述兩種粒徑粉塵的驅進速度。 TOC o 1-5 h z 假定：1）煙氣性質近似于空氣；2）粉塵的相對介電系數為1.5。6.13 解：1) P183 (631)電場荷電為_；2 _ 1

11、 .5 2.62 _5_.16_q =3 二；0dpE0=38.85 10(5 10 )3.4 10 =3.04 10 C；23.5擴散荷電按P184 (632)計算，2二 0kTdpn 二 2 e2e udpNtln(1p-)8 0kT2二 8.85 102 1.38 103 423 5 1。(1.6父10，9 221.6 10467 5 10108 5ln(1行23)8 8.85 10,2 1.38 10“3 423= 63.365 0.06982 = 4.42ne =4.42 1.6 10,9=7.08 10,9C與電場荷電相比很小，可忽略。因此飽和電荷值 3.04 X 10 16Co2

12、)電場荷電為 21 .542-62549_q=3 二；0dpE0 =3 一 8.85 10(0.2 10 )2 3.4 105 = 4.86 1019c；2 p3.5擴散荷電2-0kTdD pln(12-e udoMt p U8 ；0kT2二8.85 1012 1.38 100 423 0.2 10-69 21.6 1019ln(1心2公a1.6 10,9467 0.2 10-6 108 58 8.85 10 12 1.38 100 42333=2.53 2.889 10 =7.31 10ne =7.31 10與 1.6 10,9 =1.17 101C與電場荷電相比很小，可忽略，故粉塵荷電量4

13、.86X 10 19CO3）取=2.5 10 3 Pa sdp=5 Nm 時,qEp3 二dp3.04 106 3.4 105TTT . _ _5 Z . _ _e3 二 2.5 105 10=0.088m/s；,qEp4.86 103.4 105工dp=0.2 Nm時，w =56- = 3.51 父 10 m/ s。3 二dp3 二 2.5 100.2 106.14圖6 49匯總了燃煤電廠用電除塵器的捕集性能。對于煤的含硫量為1%、除塵效率為99.5%的情況，試計算有效驅進速度we。圖6-49：電除塵器捕集效率與比集塵板面積的關系查圖得集氣板面積約 1000m2 (I000m3/min)根據

14、,=1 _exp(_-Awi)Q0.995=1 exp (wi)解得 Wi=5.30m/min。電除塵器的集塵效率為95%,某工程師推薦使用一種添加劑以降低集塵板上粉塵層的比電阻，預期可使電除塵器的有效驅進速度提高一倍。若工程師的推薦成立，試求使用該添加劑后電除塵器的集塵效率。6.15 解: TOC o 1-5 h z AA, A”=1-exp(- w) =95% ,故 exp(- w) = 0.05 , exp( 2w)=0.0025 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document QQQ HYPERLINK l bookmark165 o Current

15、 Document A-.因此 r=1 -exp(-2w) =1 -0.0025 =99.75% o煙氣中含有三種粒徑的粒子：10 Nm、7Nm和3 Rm ,每種粒徑粒子的質量濃度均占總濃度的1/3。假定粒子在電除塵器內的驅進速度正比于粒徑，電除塵器的總除塵效率為95%,試求這三種粒徑粒子的分級除塵效率。解：設3種粒子的分級效率分別為 ？、“2、n3 ,則123 =(1-e/k) (1-e) (1-e) =3 0.95= k = 0.6586因此？ =99.9%, 2=99.0%,列3=86.1%。對于粉塵顆粒在液滴上的捕集，一個近似的表達式為n =exp(0.018M 0.54r/R-0.6

16、R2)。其中M是碰撞數的平方根，R=dp/dD,對于密度為2g/cm3的粉塵，相對于液滴運動的初速度為30m/s,流體溫度為297K,試計算粒徑為 1)10 Nm； 2) 50/的粉塵在直徑為 50、100、500 Nm的液滴上的捕集效率。6.17 解：1)粉塵粒徑 dp=100m,d (u Ud )當液滴直徑為 50Nm時，R=0.2；碰撞數 NI =-ppp= 366.3, %；NI =19.14。18Dc由給出計算公式可得=50.3%同理可得液滴直徑為 100 Nm、500 Nm時捕集效率為42.6%、10.1%。2) dp=50m用同樣方法計算可得顆粒在直徑為50 Nm、100 Nm、

17、500 Nm的液滴上捕集效率分別為0、10.2%、25.0%。粒徑/ Nm質量百分數/%20.050.06.18 一個文丘里洗滌器用來凈化含塵氣體。操作條件如下：L=1.36L/m 3,喉管氣速為83m/s,粉塵密度為0.7g/cm3方程，煙氣粘度為 2.23X10-5Pas取校正系數 0.2,忽略Cc,計算除 塵器效率。煙氣中粉塵的粒度分布如下：6.18 解：按大氣污染控制工程P211 (653).”-1.03 10% (旦)u-1.03 10，(83 102)2 1.36 10 Qg= 96.5cmH2O556.1 M10 RPgCcdpf2Ap6.1M10 x1M0.7M0.22M96.

18、5Mdp33d: exp-5: exp-卜 eg2.23 10粒徑小于0.1 Nm所占質量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0 P-m ,除塵效率約為1；因此P=02! e。33。32 078 eq33。.752 .匪 eq?33210010010016.0.0.33 7.52e10012.0 e.33 12-52 - 8.0 e.33152 = 0.0152% 100100故=1 P =98.48%。6.19水以液氣比12L/m3的速率進入文丘里管，喉管氣速 1.845X 10 5Pa.s,顆粒密度為1.789g/cm3,平均粒徑為 器的壓力損失和穿透率。116m/s,氣體粘度為1.2Nm,

19、 f取0.22。求文丘里管洗滌6.19 解：甲二T.03 10“vT(Ql ) =T.03 10(11600)2 12 10” =1663cmH2O Qg坎寧漢修正CC0.1720.172=1 =1 =1.143dp1.2P =exp6.1父10 PgCcdjfp_9_ 2_2=exp- TOC o 1-5 h z 6.1101 1.7891.1431.20.221663(1.845 10 4)2一 _ 19_-3.59 1006.20設計一個帶有旋風分離器的文丘里洗滌器，用來處理鍋爐在1atm和510.8K條件下排出的氣流，其流量為 7.1m3/s,要求壓降為152.4cmH2。，以達到要求

20、的處理效率。估算洗滌 器的尺寸。6.20 解：設氣液比 1L/m3, dp=1.2 m, Pp =1.8g/cm3 , f=0.25。在 1atm 與 510.K 下查得Ng =2.99M10，Pa s。g由即=1.03M10,v；(Ql ) = -1.03x103 xv2 1.0 x10 = 152.4cmH2O可解得 Qg TOC o 1-5 h z 一一 c 7.12v=121.6m/s。故喉官面積 S = 0.058m , DT=272mm。121.6取喉管長度300mm ,通氣管直徑 D=544mm。% = 24 口2=6，則Di -Dt1D2Dt2L1Lctg 1 =640mm =

21、0.64m ， L2Lctg =3.13m2222(取 D2=600mm)。6.21直徑為2mm的雨滴以其終末沉降速度穿過300m厚的大氣近地層，大氣中含有粒徑為3 Nm的球形顆粒，顆粒的質量濃度為80 Ng / m3。1）每個雨滴下降過程中可以捕集多少顆粒？2）由于捕集這些顆粒，雨滴的質量增加了百分之幾？6.21 解：2.7-7-由Air Pollution Control Engineering P300 9.48 式 M =DDizcnt t 通過 P293 Figure49.18讀取。取Pp =2x103kg/m3 ,雨滴Db=2mm,處于牛頓區，利用大氣污染控制工程P150 (5 8

22、3) v=1.742.0m102(1.0m103 1.205)x9.81/1.2051/2 =7.0m/s。因此，：pdpv 2 103 (3 10 )2 7.0Ns =, =0.912。從 Figure 9.18 讀出 =0.11 ( Cylinder)。18Db 18 1.82 10X 2 10多3 2 _故 M=一父(2父10 ) m300 M80 m 0.11 =0.0083因。413 r3 , -4而披滴本身M = nD P =4.19 m10%。故質量增加了 1.98X10 %。66.22以2.5mm/h的速率發生了大面積降雨，雨滴的平均直徑為2mm,其捕集空氣中的懸浮顆粒物的效率

23、為0.1,若凈化空氣中90%的懸浮顆粒物，這場雨至少要持續多長時間？6.22 解：., C 15 Q, 由Air Pollution Control Engineering 公式 ln 二刈一-At 代入已知數據CoDd A31 52510Aln 0.1 =-53。0.1。A&n At=12.3h,即需持續半天左右的時間。2 103A安裝一個濾袋室處理被污染的氣體，試估算某些布袋破裂時粉塵的出口濃度。已知系統的操作條件：1atm, 288K,進口處濃度9.15g/m3,布袋破裂前的出口濃度 0.0458g/m3,被 污染氣體的體積流量 14158m3/h,布袋室數為6,每室中的布袋數100,布

24、袋直徑15cm,系 統的壓降1500Pa,破裂的布袋數為 2。6.23 解:9.15 -0.04589.15100% =99.5%設破裂2個布袋后氣體流量分配不變，近似求得出口濃度如下:598239.15 -0.0761C=Co(1 -n)+ C0 = 0.0761g/m3。因此 n =黑 100% = 99.2%。6006009.15某袋式除塵器在恒定的氣流速度下運行30min。此期間處理煙氣 70.8m3,系統的最初和最終的壓降分別為 40Pa和400Pa,假如在最終壓力下過濾器再操作 1小時，計算另外的 氣體處理量。x x f gx fViKf,c Xc+ -g-V1 =400。Kp6.

25、24 解:.gXf設恒定速度V1,則g- V1 =40, Kf-g Xf-g Xp1-gXp2若在 400Pa壓降下繼續，則 v2 +-g-v2 +-g-v2 =400KfKpKp=竺 V2 36%360Q2V1Q1400 V2 = 400 =V2 Vi360Q2 V22二三40070.8 v1400 30 dQ270.8dt360 30Q2 dQ270.82 dt TOC o 1-5 h z dQ2- dQ2 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document =400= 169.5 2 2.15Q2 2 = 400dtdt解此微分方程得 Q2=90.1m3

26、。6.25利用清潔濾袋進行一次實驗，以測定粉塵的滲透率，氣流通過清潔濾袋的壓力損失為 250Pa, 300K的氣體以1.8m/min的流速通過濾袋，濾餅密度1.2g/cm3,總壓力損失與沉積粉塵質量的關系如下。試確定粉塵的滲透率（以m2表示），假如濾袋面積為100.0cm2。p/ Pa61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042 TOC o 1-5 h z 6.25 解: 當 T=300K 時，N =1.86父 10Pa S , v=1.8m/min=0.03m/s。M M HYPERLINK l bookmark1

27、46 o Current Document 1.2 103 100 10412MM = 3xpS， xp = r - S=pf M 1.86 Io 0.03/Kp12p利用所給數據進行線性擬和，6.26除塵器系統的處理煙氣量為10000m3/h,初始含塵濃度為 6g/m3,擬采用逆氣流反吹清灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進入除塵器的氣體溫度不超過393K,除塵器壓力損失不超過1200Pa,煙氣性質近似于空氣。試確定：1）過濾速度；2）粉塵負荷；3）除塵器壓力損失；4）最大清灰周期；5）濾袋面積；6）濾袋的尺寸（直徑和長度）和濾袋條數。6.26 解：1）過濾氣速估計為 VF=1.0m/mi

28、n。2）除塵效率為99%,則粉塵負荷 W =vF&Ct =0.99父6t =5.94tg/m2。3）除塵器壓力損失可考慮為P = Pt - FE ；：PppPt為清潔濾料損失，考慮為l20Pa； &Pe =Se Vf =350Pa；Pp =Rpv2ACt =9.5父12 M5.94t =56.43tPa,Rp取9.50N min/（g m）；故 AP=APJ +APE +APp =350 + 120 + 56.43t（Pa） = 470 + 56.43t（Pa）。4）因除塵器壓降小于 1200Pa,故470 +56.43t（Pa） 1200,t 12.9 min即最大清灰周期。Q10000 39325) A = 240m 。60vF60 1 2732 A6)取濾袋 d=0.8m, l=2m。a=ndl = 5.03m , n=47.7,取 48 條布袋。a6.27據報道美國原子能委員會曾運用2m深的沙濾床捕集細粒子，卡爾弗特建議用下式估算7ZvsD 2a細粒子的穿透率。P =exp（一后Fp-）。其中：Z=在氣流方向上床的長度；vs=r體的表面流速；Dpa=細粒子的空氣