【环境课件】第四章 大气污染物控制的基础知识

（6）输入体系的功：W；
式中： υ ——计算断面处流体的速度，m/s; z——计 算断面距离基准面的高度，m； P ——计算断面处 流体的压力，Pa; ν——计算断面处流体的比容，
m3/kg
注：U+ Pν=H（焓）
• 2、热量衡算
Σ Q= ΣH2－ ΣH1 应用条件：W=0，动能（ υ2/2 ）和位能差（gz） 等于0。
第四章 大气污染物控制的基础知识
在这一章里主要介绍大气中污染物— —颗粒物和气态污染物的特性和控制的基 础理论知识。 • 重点：颗粒的粒径和颗径分布、净化装置 的性能 • 难点：物料衡算与能量衡算、气体中的颗 粒动力学
4、1 气体的物理性质
• 4、1、1气体的状态方程 PV=mR0T/M（一般形式） R=R0/M
PAG1
CBL1
填料塔
PAG2
CBL2
解：据题意进行物料衡算
（1）进入填料塔的物料量为G×PAG2/P （ mol/(m2.h) ） （2）流出填料塔的物料量为G×PAG1/P （ mol/(m2.h) ） （3）填料塔内无A 物质生成（即A积累量为0） （4）在填料塔内消耗的A物质量等于A与B的反应 量，为
式中：H1、H2——分别是断面1、2处的焓。
教材例题3-2：需要说明的一个问题 在例题中 Q2=Σ（ njCpj）ΔT =……
？
Q2=（343.04+0.13T－27.174×10-6 T2)(T－298) 转化过程：Cp与温度间存在如下关系： Cp=a+bT+cT2+dT3 上述四种气体的有关参数如下：
式中：ρ—气体密度，kg/m3
注意：在大气污染控制工程中，一般以空气 的粘度来代替混合气体的粘度，可从有关的手册 中查到。
4、2物料衡算与能量衡算
4、2、1物料衡算
1、物料衡算式 理论依据：质量守恒定律 物料衡算的一般形式： [输入的物料量] ±[反应生成或消耗的物料
量]=[输出的物料量]+[积累的物料量]
• 3、粘度
定义式： μ=（ F/A ）/（dυ/dy） 式中： F——内摩擦力，N A——层间的接触面积, m2 dυ——层间的相对速度, m/s
dy——层间的垂直距离,m μ——动力粘度，简称粘度, Pa.s
粘度产生的原因：一是气体分子间的引力，二是 分子不规则的热运动而交换动量的结果。
动力粘度（μ）与运动粘度（ ν ）的关系 ν= μ/ρ
（3）判断可压缩性流体是否进行不可压缩性流动
的依据：马赫数（ MA ）
MA = υ/ υa
式中：υ，υa——分别是流体的流速和声速 m/s
判断：当MA ﹤0.25时，这种流动可认为是不
可压缩性流动；当MA >0.25时，这种流动是可压缩 性流动
• 4、2、2能量衡算 1、能量衡算的基本方程
输入的能量－输出的能量=积累的能量
2、物料衡算的基本方法
– 搜集计算数据，如输入和输出物料的流量、温度、 压力、浓度、密度等，使用统一的单位制；
– 画出物料流程简图，标示所有物料线，注明所有 已知和未知变量；
– 确定衡算体系；
– 写出化学反应方程式包括主反应和副反应，如无 化学反应可省去；
– 选择合适的计算基准。对连续流动体系，通常用 时间作基准；
L(CBL1－CBL2)/bCT （ mol/(m2.h) ） （5）列物料衡算式
G PPA2 GG PPA1 GbLT C(CB1LCB2L)
解得：
CBL2 CBL1 bLCTPG(PAG2 PAG1) 8001560010105 (0.0010.000)2
7105 1 79.36mo/lm3
3、连续性方程
2、比热：一摩尔物质温度升高1K 所需要的热 量，分恒压比热（Cp）和恒容比热（Cυ）,二 者的关系如下：
Cp= Cυ +R（R=R0/M） 比热比：K= Cp/ C υ 比热与温度的关系：纯空气的比热随温度 的升高而升高，而比热比随温度的升高而降 低。
平均比热：空气、气态污染物和颗粒混合 物的平均比热是混合物各组分比热的加权平 均值。
（1）平均恒压比热
n
Cp CmaCpa CmiCpi i1
（2）平均恒容比热
n
C CmaCa CmiCi i1
式中：
ˉ
Cp, Cυ——混合气体恒压比热和恒容比热，J/(kg.K) Cpi, Cυi——某气体污染物的恒压和恒容比热, J/(kg.K) ； Cma, Cmi——空气和气体污染物的质量分数。
气体在变断面的管道中流动时，在稳定流的情况下， （1）以可压缩性流动时
ρ1A1υ1= ρ2A2υ2=G
（2）以不可压缩性流动时
A1υ1= A2υ2=Q（ ρ1= ρ2 ）
式中： A1，A2——断面1、2的面积,m2； υ1，υ2——断面1、2处的流速, m/s； ρ1、ρ2——断面1、2处的气体密度,kg/m3； G——气体质量流量, kg/s
– 列出物料衡算式，进行数学求解。
例题：（见塔，将 一尾气中的有害成分从0.1% 的含量降低到0.02%。液气
流量分别为 L=1×105mol/(m2.h)，总压 P=1.013×105Pa，液体总摩 尔浓度CT=56000mol/m3，水 中加入组分B进行瞬间快速 化学反应，组分B浓度较高 CBL1=800，化学计量式为： A+B→C，试求出口水中B的 浓度。
PV=mRT（工程上应用的形式） 式中： m——气体的总质量，kg; M——气体的摩尔质量，kg /mol; P——压力，Pa; R0=8.314J/(mol.K);
（2）颗粒污染物和空气混合物的平均密度公式
n
Caa Ci i i1
式中： n——气体污染物的组分数； Ca, Ma ——空气的体积分数和摩尔质量； Ci, Mi——某气态污染物的体积分数和摩尔质量； ρa, ρi——混合物总压下空气的密度和颗粒污染物的 密度,kg/m3
在大气污染控制工程中，物料的流动通常是连续 稳定的，体系积累的能量等于0。即
输入的能量－输出的能量=0 具体的形式见教材P37图3-5、公式3-30所示。
（1）内能：用U表示；
（ 单 位 质 量 ）
能 量 的 构 成
（2）动能：υ2/2； （3）势能（或位能）：gz （4）输入的流动功：Pν （5）输入体系的热量：Q；