大气污染控制学计算题1

大气污染控制计算题

1.斯托克斯定律

斯托克斯公式

F =3πμd u

例题：试比较靠惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散捕集粒径为0.001~20μm 的单位密度球形颗粒的相对重要性。捕集体为直径100μm 的纤维，在293K 和101325Pa 下的气流速度为0.1m/s。解：（1）惯性碰撞效率

第一步，求解靶体附近流体雷诺数ReD 查空气的物理参数表，20℃时空气密度为1.205kg/m3，黏度为1.81x10-5Pa·s，

捕集体附近气流的雷诺数为：

捕集体周围的气流属于黏性层流第二步，求解ηⅡ

取颗粒密度ρp =1000kg/m 3

，对10μm 颗粒坎宁汉修正系数：C=1+0.165/10=1.0165斯托克斯准数

查图取捕集体为圆柱形、Re D =0.2分级效率曲线，ηⅡ=ᇠ

解：（1）机械拦截效率

第一步，10μm 颗粒的机械拦截效率

10μm 颗粒的直接拦截比：R=10/100=0.1

由于St 0、选用绕过圆柱体的黏性流公式计算拦截效率：

第二步，分别计算粒径为0.01、0.1、1、10μm 的颗粒的直接拦截效率

2.重力沉降末端速度

力平衡关系

Stokes颗粒的重力沉降末端速度

3.高斯扩散模型

由于烟流浓度分布按高斯模型符合正态分布，因此可作出下述假设：

（1）污染物浓度在y、z轴上的分布为正态分布；

（2）在空间中风只在一个方向上做均匀的稳定的运动；

（3）污染物在扩散的过程中没有衰减和增生，遵守质量守恒定律；

（4）源强连续均匀；

（5）地表面足够平坦；

（6）在X轴方向上，污染物平流输送作用（平均通量）远大于该方向上的湍流扩散作用。

高斯扩散模式

高架连续点源模式在几种特殊情况下的形式（1）地面浓度模式（Z=0）：

（3）高架连续点源地面最大轴线浓度：

由于σy ，σz 是距离x 的函数，而且随x 的增大而增大，但[q/（πūσy σz ）]又

随x 的增大而减小，exp [-H 2/（2σz 2

）]随x 增大而增大，这两项共同作用的结果，必然在某一距离x

处出现浓度的最大值。在最简单的情况下，假设比值σy /σz 不随距离x

而变化，此时得到地面最大轴线浓度及离污染源相应的距离公式：

例题：某电厂烟囱有效源高为150m，SO 2的排放量为151g/s，在夏季睛朗的下午，地面风速为2.5m/s。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1.5km 以内，1.2km 高度的平均风速为5m/s。试估算正下风向3km 和11km 处地面的SO 2浓度。

解：夏季晴朗的下午，太阳辐射为强辐射。在地面风速为2.5m/s 时，由表查

得大气稳定度为B 级，因此：

σz =（L-H）/2.15=（1500-150）/2.15=628m 由图查得X D =4.95km．

（1）当X=3km

（2）当X=11km>2X D 时，地面轴线浓度

4.

石灰石脱硫

5.重力沉降室

（1）捕集条件：L/u≥H/u s （t≥t s ）沉降速度公式代入

分级效率

：

式中：H——沉降室的高度，m；

L——沉降室的长度，m；u s ——颗粒沉降速度，m/s ；

u ——气流在沉降室内的水平运动速度m/s

当其在t 秒内沉降的高度恰好是h=H 时，其分级效率等于100%；粒径大于d p 的粉

1300

1500521512⨯⨯⨯=

=πσπy

D u Q C =6.2×10-6

g/m

3

尘，则在t 秒钟之前就到达了沉降室的底部落入灰斗，其分级除尘效率为100%；小于d p 的粉尘可按分级除尘效率计算公式求得。

2）对于Stokes 粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒径:

μ——流体粘度，Pa.s;

ρp ——粉尘密度,kg/m

3

（3）单级沉降室的去除效率

ηd =u s L/（uH）

代入终端沉降速度公式得

ηd =ρp d p 2

g L/（18μH u）

=ρp d p 2

gBL/（18μQ）

（4）多级沉降室

H′=H/(n+1)

①去除效率

ηd =（n+1）u s L/（uH）

或ηd =（n+1）ρp d p 2

g L/（18μH u）

=（n+1）ρp d p 2

gBL/（18μQ）

式中：n——格板数

提高重力沉降室捕集效率的措施

降低沉降室内气流速度u，0.2-2.0m/s；降低沉降室高度H；增大沉降室长度L。

在实际工作中多采用多层沉降室以降低H 的办法。

6、沉降室的设计

基本思路：

1.根据要求确定要去除的最小粒径d min

2.根据粉尘密度计算重力沉降速度u s

3.确定平均气流速度u (0.4-1m/s)

4.选定沉降室高度

5.根据欲去除最小粒径效率的1/2计算沉降室的高度H

6.最后根据沉降室高度计算沉降室的长度L 和宽度W 设计注意的问题：

1.沉降室内的气体流速一般取0.4-1m/s，应尽可能选低一些，以保持接近层流状态；

2.沉降室的高度应根据实际情况确定，尽量小一些，可加隔板分层布置，以减少沉降

室长度；

3.为保证沉降室横截面上气流分布均匀，一般将进气管设计成渐宽管形，若场地限制，

可装设导流板、扩散板等气流分布装置；

4.用于净化高温烟气时，由于热压作用，排气口以下空间的气流有可能减弱，从而使

除尘效率降低，应使沉降室的进出口位置设计的低一些。