大气污染课后答案

第六章 除尘装置6

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1.2m 3/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。 解：

计算气流水平速度s m A Q v /1087.257.414.92

.120-⨯=⨯=

=。设粒子处于Stokes 区域，取s Pa ⋅⨯=-51082.1μ。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

m m gL H v d p μρμ2.17102.1719

.1281.91021.157.41087.21082.1181863

250min

=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--- 即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2 直径为1.09m μ的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm ，长50cm ，共18层，层间距0.124cm ，气体流速是8.61L/min ，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能得到80%的操作效率。 解：

按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

2.229

.64801812122121=⨯==⇒=ηηηηn n n n ，因此需要设置23层。

6.3 有一沉降室长

7.0m ，高12m ，气速30cm/s ，空气温度300K ，尘粒密度2.5g/cm 3，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。 解：

s Pa h m kg ⋅⨯==-51086.1)./(067.0μ

m m m gL H v d p μμρμ10084104.87

81.9105.2123.01086.1181853

50min

<=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--，符合层流区假设。

6.4 气溶胶含有粒径为0.63和0.83m μ的粒子（质量分数相等），以3.61L/min 的流量通过多层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算

沉降效率。L=50cm ，3/05.1cm g =ρ，W=20cm ，h=0.129cm ，)./(000182.0s cm g =μ，n=19层。

解：

设空气温度为298K ，首先进行坎宁汉修正：

s m M RT v /6.4661097.28142.3298

314.8883

=⨯⨯⨯⨯==

-π， m v

8

5106.66.466185.1499.01082.1499.0--⨯=⨯⨯⨯==ρμ

λ，21.063.0106.622=⨯⨯=

-Kn 264.1]4.0257.1[21.0121

.010

.1=++=-

e

C 。故s m gC d u p

p s /1058.11852-⨯==

μ

ρ

525.060/1061.320

2.05.01058.1)1(3

5=⨯⨯⨯⨯⨯=+=--Q n LW u s i η。用同样方法计算可得0.83m μ粒子的分级效率为0.864。 因此总效率 695.0)864.0525.0(5.0=+=i η

6.5 试确定旋风除尘器的分割直径和总效率，给定粉尘的粒径分如下：

已知气体粘度为2×10－5，颗粒比重为2.9，旋风除尘器气体入口速度为15m/s ，气体在旋风除尘器内的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为3m ，入口宽度76cm 。 解：

按《Air Pollution Control Engineering 》公式 )]9(

exp[12μρπηi p

c W D NV --=。 令η=50%，N=5，Vc=15m/s ，p ρ=2.9×103kg/m 3，W=0.76m ，s Pa ⋅⨯=-5102μ，代入上式得

d c =11.78m μ。

利用《大气污染控制工程》P170（6－18）2

2)

/(1)/(c pi c pi i d d d d +=η 计算各粒径粉尘分

级效率，由此得总效率%3.55==∑i i g ηη

6.6 某旋风除尘器处理含有4.58g/m 3灰尘的气流（s Pa ⋅⨯=-5105.2μ），其除尘

解：

根据《大气污染控制工程》P144（5－53）i

i i g Pg 32/+=

ηηη（P=0.1）计算分级

效率，结果如下表所示：

据此可作出分级效率曲线。由上表可见，5～10m μ去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，d c =7.5m μ。

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。 解：

据《大气污染控制工程》P169（6－13）

Pa v p 144015293.19.921

21221=⨯⨯⨯==∆ξρ。

6.8 欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s 时，其空气动

力学分割直径为1m μ。

1）估算该旋风分离器的筒体外径；2）估算通过该旋风分离器的气体流量。 解：

根据《Air Pollution Control Engineering 》P258公式 )]9(

exp[12μ

ρπηi p

c W D NV --=。 因)/(1000322m kg D D p p p pa

单位取单位ρρρρ==，故p D ρ2＝1000 2

pa D ；

由题意，当s m V c /20%,50==η。取s Pa ⋅⨯=-51082.1μ，N=10，代入上式

)]1082.191000

)100.1(2010(

exp[1%505

26--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=i W π，解得W i =5.5mm 。

根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D 0=4W i =2.2cm ；H ＝2 W i =1.1cm 。

气体流量Q=A.V=H.W.V c =1.21×10－

3m 3/s

6.9 含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数表

示，且D m =20m μ，25.1=σ。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5m μ，试基于颗粒质量浓度计算该除尘器的总除尘效率。

解：

按《大气污染控制工程》P170（6－18）

2

2

2

22

225)5/(1)5/()/(1)/(pi

pi

pi pi c pi c pi i d d d d d d d d +=

+=

+=

η；

⎰

⎰∝

+==0

221

25pi pi

pi

pi i qdd d

d qdd ηη。

d g =20m μ，25.1=σ，])32

.020ln

(exp[79

.1])ln 2ln

(

exp[ln 2122pi

pi g

g

pi g

pi d d d d d q -=

-=

σσπ 代入上式，利用Matlab 积分可得%3.9610

==⎰pi i qdd ηη。

6.10 在气体压力下为1atm ，温度为293K 下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m ，L=2.0m ，气体流量0.075m 3/s 。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m ，粒径为1.0m μ的粉尘荷电量q=0.3×10－15C ，计算该粉尘的驱进速度w 和电除尘效率。 解：

驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）