大气污染控制工程-第六章-机械除尘器

18p vvT2r 0r0
dc愈小，说明除尘效率越高，性能愈好。 dc确定后，可根据雷思—利希特模式计算其他粒子的分级效率：
i
1
exp
0.6931
dp dc
1
n
1
n为涡旋指数。
另一种广泛采用的分级效率公式是分析大量实 验数据后提出的经验公式，其精度完全可以满 足工程设计的需要。
i
(d pi 1 (d
考虑漏风，按P142（5－47）
1 2N Q2N 1 0.340 12000 90.3%
1N Q1N
4.2 10000
5.7 解： 按《大气污染控(1 95%)(1 80%) 99%
粉尘浓度为
排放浓度为 排放量为
22.2 g / m3 10g / m3 2.22
(
p
) g 0.714 0.714
0.428 0.286
0.153(200 106 )1.1418500.7149.810.714 (1.81105 )0.4281.2050.286
1.03m / s
Re
p
d p u
200
10 6 1.205 1.03 1.8110 5
13.85
符合过渡区公式。
这种设备， 沿气流方向 设置一级或 多极挡板， 使气体中的 尘粒冲撞挡 板而被分离。
反转式惯性除尘装置
弯管型和百叶窗型反转式除尘装置和冲击式惯性除尘装置一样都适 于烟道除尘，多层隔板型的塔式除尘装置主要用于烟雾的分离。
3. 惯性除尘器的应用
一般惯性除尘器的气流速度愈高，气流方 向转变角度愈大，转变次数愈多，净化效率愈 高，压力损失也愈大。压力损失依型式而定， 一般为100-1000Pa。
10×(1-99%)=0.1g/m3； 2.22×0.1=0.222g/s。
5.9解： 按《大气污染控制工程》P144（5－54）
T i g1i 72.86%
5.10 解： 当空气温度为387.5K时 0.912kg / m3, 2.23105
当dp=0.4 m 时，应处在Stokes区域。
H
18 Q
dmin
18Q p gWL
由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分
级效率公式的一半作为实际分级效率
dmin
36Q p gWL
hc 2H
1.层流式重力沉降室
多层沉降室：使沉降高度 减少为原来的1/（n+1）， 其中n为水平隔板层数
i
us
LW (n Q
1)
考虑清灰的问题，一般隔板数 在3以下
一、重力沉降室
通过重 力作用使 尘粒从气 流中沉降 分离的除 尘装置。
含尘气流通过横断面比管道大得多的沉降室时，流 速大大降低，使大而重的尘粒以其沉降速度us缓慢落 至沉降室底部。设计重力沉降室的模式有层流式和
湍流式两种。
1.层流式重力沉降室
假设沉降室内气流为柱塞流，流速为v0,流动状态保持在层流范 围内，颗粒均匀地分布在烟气中。粒子的运动由两种速度组成。 在垂直方向，忽略气体的浮力，仅在重力和气体阻力的作用下， 每个粒子以其沉降速度us独立沉降，在烟气流动方向，粒子和气 流具有相同的速度。
多层沉降室
1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板
2.湍流式重力沉降室
湍流模式1－假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流 方向的每个断面上粒子完全混合
宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离 的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去
2.湍流式重力沉降室
粒子在微元内的停留时间
i 1.0
(hc H )
从该式可以看出，提高沉降室除尘效率的主要途 径为，降低沉降室内的气流速度(0.3~2m/s)、增加 沉降室长度或降低沉降室高度。
1.层流式重力沉降室
对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin
= ? hc H
us
d
2 p
p
g
18
即
d
2 p
p
g
LWH
• 若 FC > FD ，颗粒移向外壁 • 若 FC < FD ，颗粒进入内涡旋 • 当 FC = FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为
50%
对于球形Stokes粒子：
6
d
3 c
p
v
2 T
0
r0
3 dcvr
vT0为交界面处气流的切向速度,m/s; vr为旋转气流的径向速度。
1/ 2
dc
➢ 沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡 板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯 性力作用，使其与气流分离
回旋气流的曲率半径 愈小，愈能分离捕集细 小的粒子。显然，这种 惯性除尘器，除借助惯 性力作用外，还利用了 离心力和重力的作用。
2.惯性除尘器结构型式
结构型式多样，可分为以气流中粒子冲击挡板捕集较 粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细 粒子的反转式。
（1）机械式除尘器 重力沉降室、旋风除尘器和惯性 除尘器；
（2）洗涤式除尘器 喷淋洗涤器、文丘里除尘器、自 激式洗涤器、水膜除尘器
（3）过滤式除尘器 包括袋式除尘器和颗粒层除尘器
（4）电除尘器
第一节 机械除尘器
利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗 粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘 器和旋风除尘器。
阻力系数按P147（5－62） 阻力按P146（5－59）
18.5
CP
Re
0.6 p
3.82
Fp
1 2
C
D
Ap
u
2
1 3.82
2
4
(200106 )2
1.2051.032
7.83108 N
第四章 除尘装置
从气体中去除或捕集固体或液体微粒的设备称为除 尘装置，或除尘器。
根据除尘机理的不同，除尘装置一般可分以下几 种类型：
g
0.09m /
s
经验证Rep<1，符合Stokes公式。
对于大多数的气体，温度对粘度的影响可以通过 Sutherland（萨瑟兰）方程来表征。
T0 C ( T )1.5
T C T0
其中μ= 温度 T 时的粘度 μ0 = 温度 T0 时的粘度 T = 终态气体温度, K To = 初始气体温度, K
➢ 外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方
VT Rn const.
此处n 1，称为涡流指数
n
1
1
0.67
D 0.14
T 283
0.3
D为旋风除尘器直径,m；T为气体的温度,k。
➢ 内涡旋的切向速度正比于旋转半径
VT / R w －角速度
➢ 内外涡旋的界面上气流切向速度最大
➢ 交界圆柱面直径 dI = (0.6-1.0) de , de 为排气管直径
惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金 属或矿物性粉尘的除尘效率较高；对于粘结性 和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。由于 惯性除尘器的净化效率不高，故一般只用于多 级除尘中的第一级除尘，捕集10-20m 以上的 粗尘粒。
三、旋风除尘器
利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器内气流与尘粒的运动
C = Sutherland（萨瑟兰）常数，空气为110.4K
5.12解： 在所给的空气压强和温度下， 1.205 kg / m3, 1.81105 Pa s
dp=200 m 时， Rep=dpρu/μ
考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：
us
0.153d
1.14 p
➢切向速度决定气流质点离心力大小， 颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，顶部的压力下降，一部分气 流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上， 到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向 下，最后从排出管排出
旋风除尘器
切向速度
5.3 6.5 8.0
5.8
旋风除尘器
旋风除尘器的压力损失
➢ 相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时， 几何相似放大或缩小，压力损失基本不变
➢ 含尘浓度增高，压力降明显下降 ➢ 操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa
旋风除尘器
旋风除尘器的除尘效率 ➢ 计算分割直径是确定除尘效率的基础 ➢ 在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上 的阻力FD
➢普通旋风除尘器是由进气管、筒 体、锥体和排气管等组成 ➢气流沿外壁由上向下旋转运动： 外涡旋 ➢少量气体沿径向运动到中心区域 ➢旋转气流在锥体底部转而向上沿 轴心旋转：内涡旋 ➢气流运动包括切向、轴向和径向： 切向速度、轴向速度和径向速度
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
dt dx / v0 dy / us
被去除的分数 dN p dy usdx
N p H v0H
对上式积分得
ln N p
usdx ln C v0 H
边界条件： x 0 N p N p0; x L
得
N pL
N p0
exp(
us L v0 H
)
N p N pL
因此，其分级除尘效率
首先进行坎宁汉修正：
v
8RT
M
8 8.314 387 .5 3.142 28.97 10 3
532 .2m / s
9.4 10 8 m
2 2 9.4 102
Kn
0.47
0.499 v
dp
0.4
则
C 1 Kn[1.257 0.4exp( 1.10)] 1.61