作业习题解答
第六章 除尘装置
6.1解:
计算气流水平速度v0
Q1.22.87102m/s。设粒子处于Stokes区域,取A9.144.57
1.82105Pas。按《大气污染控制工程》P162(6-4)
dmin
v0H1.821052.871024.57617.210m17.2m 3
pgL1.21109.8112.19
即为能被100%捕集的最小雾滴直径。
6.2解:
按层流考虑,根据《大气污染控制工程》P163(6-5)
1n180n2n121822.2,因此需要设置23层。 2n2164.9
6.3解:
0.067kg/(m.h)1.86105Pas
dmin
v0H1.861050.31258.410m84m100m,符合层3
pgL2.5109.817
流区假设。
6.4解:
设空气温度为298K,首先进行坎宁汉修正:
v
8RT88.314298
466.6m/s, M3.14228.97103
26.61021.821058
0.21 6.610m,Kn
0.630.4991.185466.60.499v
C10.21[1.2570.4e
1.10
0.21
]1.264。故us
2dpp
18
gC1.58105m/s
usLW(n1)1.581050.50.220
用同样方法计算可得0.83m粒i0.525。3
Q3.6110/60
子的分级效率为0.864。
因此总效率 i0.5(0.5250.864)0.695
6.5 解:
NVcD2p
按《Air Pollution Control Engineering》公式 1exp[()]。
9Wi
令=50%,N=5,Vc=15m/s,p=2.9×103kg/m3,W=0.76m,2105Pas,代入上式得dc=11.78m。
利用《大气污染控制工程》P170(6-18)i由此得总效率
6.6 解:
根据《大气污染控制工程》P144(5-53)i果如下表所示:
(dpi/dc)21(dpi/dc)
2
计算各粒径粉尘分级效率,
g
i
i
55.3%
Pg2i/g3i
(P=0.1)计算分级效率,结
范围内,dc=7.5m。
6.7解:
据《大气污染控制工程》P169(6-13) p
6.8 解:
11
v129.91.2931521440Pa。 22
NVcD2p
根据《Air Pollution Control Engineering》P258公式 1exp[()]。
9Wi
单位1000D22
(p单位取kg/m3),故D2p=1000 Dpa因2; ppDpa
由题意,当50%,Vc20m/s。取1.8210Pas,N=10,代入上式
5
50%1exp[(
1020(1.0106)21000
9Wi1.8210
5
)],解得Wi=5.5mm。
根据一般旋风除尘器的尺寸要求,D0=4Wi=2.2cm;H=2 Wi=1.1cm。
-
气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×103m3/s
6.9解:
按《大气污染控制工程》P170(6-18)
i
(dpi/dc)21(dpi/dc)2
1
(dpi/5)21(dpi/5)2
2dpi
dpi
2
2
25dpi
;
iqddpi
25d
2pi
qddpi。
dg=20m,1.25,q
12dpilng
10
i
ln
exp[(
dpidg
)2]
2lng
1.79
exp[()2] dpi0.32
ln
dpi
代入上式,利用Matlab积分可得
qdd
pi
96.3%。
6.10解:
驱进速度按《大气污染控制工程》P187(6-33)
0.31015100103
w0.176m/s。 56
3dp31.8110110
AdL0.321.885m2,Q=0.075m3/s,代入P188(6-34)
qEp
i1exp(
6.11 解:
A1.885wi)1exp(0.176)98.8%。 Q0.075
1)Q’=2/3=0.667 m3/s,S=3.662=13.4m2,i1exp(2)
13.4
0.122)99.3%。
0.667/2
vmaxv
0.5
1.5,查图6-27得Fv=1.75 1/3
故i1(1)Fv1(199.3%)1.7598.8%。
6.12 解:
1)由题意0.51exp(k0.9)k0.77 dp=3.5m,11exp(0.773.5)93.2% dp=8.0m,21exp(0.778.0)99.8%
dp=13.0m,31exp(0.7713.0)100%
故0.293.2%0.299.8%10.2398.6%98%
2)98.6%1
2i
30
,则2i=0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。
6.13 解:
1)由《大气污染控制工程》P183(6-31)电场荷电为
q3
2
20dpE03
1.5
8.851012(5106)23.41053.041016C 3.5
扩散荷电按P184 (6-32)计算,与电场荷电相比很小,可忽略。
-
因此饱和电荷值3.04×1016C。 2)电场荷电为
q3
2
20dpE03
1.5
8.851012(0.2106)23.41054.861019C 3.5
-19
扩散荷电与电场荷电相比很小,可忽略,故粉尘荷电量4.86×103)取2.5105Pas
C。
3.0410163.4105
dp=5m时,w0.088m/s;
3dp32.51055106
4.8610193.41053
dp=0.2m时,w3.5110m/s。 56
3dp32.5100.210
6.14 解:
查图得集气板面积约1000m3.(1000m3/min)1。根据i1exp(
-
qEp
qEp
A
wi), Q
0.995=1-exp(-wi)解得wi=5.30m/min。
6.15解:
1exp(
AAA
w)95%,故exp(w)0.05,exp(2w)0.0025 QQQ
A
2w)10.002599.75%。 Q
因此'1exp(
6.16解:
设3种粒子的分级效率分别为1、2、3,则
123(1e10k)(1e7k)(1e3k)30.95k0.6586
因此199.9%,299.0%,386.1%。
6.17 解:
1)粉尘粒径dp=10m
当液滴直径为50m时,R=0.2;碰撞数NI由给出计算公式可得50.3%
同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6%、10.1%。 2)dp=50m
用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m的液滴上捕集效率分别为 0、10.2%、25.0%。
6.18解:
按《大气污染控制工程》P211(6-53)
2
p1.03103vT(
2
dpp(upuD)
18DC
366.3,NI19.14。
Ql
)1.03103(83102)21.3610396.5cmH2O Qg
22
6.1109lgCCdpfp
由(6-55)Piexp[
2
g
]e
0.33d2p
粒径小于0.1m所占质量百分比太小,可忽略;粒径大于20.0m,除尘效率约为1;因此
0.210.330.320.780.330.75213.00.333216.00.337.52
Peeee
[1**********]0
2212.00.3312.58.0
ee0.3317.50.0152%100100
故1P98.48%。
6.19 解:
2
p1.03103vT(
Ql
)1.03103(11600)2121031663cmH2O Qg
坎宁汉修正CC1
0.1720.172
11.143 dp1.2
]
2
2
Piexp[exp[
22
6.1109lgCCdpfp
9
2
g
6.11011.7891.1431.20.221663
]042
(1.84510)
6.20解:
设气液比1L/m3,dp=1.2m,p1.8g/cm,f=0.25。在1atm与510.K下查得
3
g2.99105Pas。
2
由p1.03103vT(
Ql
)1.03103v21.0103152.4cmH2O可解得 Qg
7.1
0.058m2,DT=272mm。 121.6
v=121.6m/s。故喉管面积S
取喉管长度300mm,通气管直径D1=544mm。124,26,则
L1
D1DTDDT
ctg1640mm0.64m,L22ctg23.13m 2222
(取D2=600mm)。
6.21 解:
由《Air Pollution Control Engineering》P300 9.48式 M
3
3
4
2DDzct。t通过P293 Figure
9.18读取。取p210kg/m,雨滴Db=2mm,处于牛顿区,利用《大气污染控制工程》P150(5-83)v1.74[2.0103(1.01031.205)9.81/1.205]1/27.0m/s。因此,
2
pdpv2103(3106)27.0Ns0.912。从Figure 9.18读出t=0.11(Cylinder)。
18Db181.821052103
故M=
4
(2103)2300800.110.0083g。
13
D4.19103g。故质量增加了1.98×10-4%。 6
而液滴本身M'
6.22解:
由《Air Pollution Control Engineering》公式 ln
C1.5QL
t。代入已知数据 C0DDA
1.52.5103A
ln0.10.1tt12.3h,即需持续半天左右的时间。 3
A210
6.23解:
9.150.0458
100%99.5%
9.15
59829.150.0761
C0(1)C00.0761g/m3。因此100%99.2%。 6006009.15
设破裂2个布袋后气体流量分配不变,近似求得出口浓度如下:
C'
6.24解:
设恒定速度v1,则
gxf
Kf
v140,
gxf
Kf
v1
gxp
Kp
v1400。
若在400Pa压降下继续,则
gxf
Kf
v2
gxp1
Kp
v2
gxp2
Kp
v2400
360Q2360Q2v240360400
v2v2v2400v2400 v1v1v1Q1v170.8v1
dQ2dQ240030dQ236030Q2dQ2
400169.52.15Q400 22
70.8dtdtdtdt70.8
解此微分方程得Q2=90.1m3。
6.25解:
当T=300K时,1.86105Pas,v=1.8m/min=0.03m/s。
MxpS,xp
pb
MMM 34S1.2101001012
M
1.861050.03/Kp。利用所给数据进行线性拟和, 12
M
p13146x616.51,即1.861050.03/Kp13146,Kp=3.53×10-12m2。
12
6.26 解:
1)过滤气速估计为vF=1.0m/min。
2)除尘效率为99%,则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m。 3)除尘器压力损失可考虑为PPtPEPp
2
Pt为清洁滤料损失,考虑为120Pa;PESEvF350Pa;
PpRpv2Ct9.5125.94t56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm);
故PPt(Pa)47056.43t(Pa)。 tPEPp35012056.43
,t12.9min即最大清灰周期。4)因除尘器压降小于1200Pa,故47056.43t(Pa)1200
5)A
Q10000393
240m2。 60vF601273
A
47.7,取48条布袋。 a
2
6)取滤袋d=0.8m,l=2m。adl5.03m,n
6.27 解:
1)将已知数据代入所给公式即有
720.06(0.5106)21000
Pexp[]0.0139,98.6% 325
9(110)0.31.8210
2)由Pexp(
2
7ZvsDpa
9Dg2c
)0.001 可得z>=3.23m。
NVcD2p
3)由《Air Pollution Control Engineering》公式,穿透率Pexp()
9Wi
2
取Wi=0.25Dc,而N=0.5Z/Dc,Vc=Vs/,DpaD2pa,代入上式
2
2ZVsDpa
2
7ZVsDpa
Pexp(
6.28 解:
9Dg2c
)exp(
9Dg2c
) (近似取27)
0.80.14
100%82.5%
0.80.80.014
100%97.75% 过滤气速为1.52m/min 效率
0.8
0.80.0009
100%99.89% 过滤气速为0.61m/min 效率
0.80.80.0006
100%99.92% 过滤气速为0.39m/min 效率
0.8
1)过滤气速为3.35m/min 效率
2)由2.0×(1-0.3)xp=140×104,xp=0.01cm; 3)由(0.8-0.0006)×0.39t=140,t=449min=7.5h。
-
作业习题解答
第六章 除尘装置
6.1解:
计算气流水平速度v0
Q1.22.87102m/s。设粒子处于Stokes区域,取A9.144.57
1.82105Pas。按《大气污染控制工程》P162(6-4)
dmin
v0H1.821052.871024.57617.210m17.2m 3
pgL1.21109.8112.19
即为能被100%捕集的最小雾滴直径。
6.2解:
按层流考虑,根据《大气污染控制工程》P163(6-5)
1n180n2n121822.2,因此需要设置23层。 2n2164.9
6.3解:
0.067kg/(m.h)1.86105Pas
dmin
v0H1.861050.31258.410m84m100m,符合层3
pgL2.5109.817
流区假设。
6.4解:
设空气温度为298K,首先进行坎宁汉修正:
v
8RT88.314298
466.6m/s, M3.14228.97103
26.61021.821058
0.21 6.610m,Kn
0.630.4991.185466.60.499v
C10.21[1.2570.4e
1.10
0.21
]1.264。故us
2dpp
18
gC1.58105m/s
usLW(n1)1.581050.50.220
用同样方法计算可得0.83m粒i0.525。3
Q3.6110/60
子的分级效率为0.864。
因此总效率 i0.5(0.5250.864)0.695
6.5 解:
NVcD2p
按《Air Pollution Control Engineering》公式 1exp[()]。
9Wi
令=50%,N=5,Vc=15m/s,p=2.9×103kg/m3,W=0.76m,2105Pas,代入上式得dc=11.78m。
利用《大气污染控制工程》P170(6-18)i由此得总效率
6.6 解:
根据《大气污染控制工程》P144(5-53)i果如下表所示:
(dpi/dc)21(dpi/dc)
2
计算各粒径粉尘分级效率,
g
i
i
55.3%
Pg2i/g3i
(P=0.1)计算分级效率,结
范围内,dc=7.5m。
6.7解:
据《大气污染控制工程》P169(6-13) p
6.8 解:
11
v129.91.2931521440Pa。 22
NVcD2p
根据《Air Pollution Control Engineering》P258公式 1exp[()]。
9Wi
单位1000D22
(p单位取kg/m3),故D2p=1000 Dpa因2; ppDpa
由题意,当50%,Vc20m/s。取1.8210Pas,N=10,代入上式
5
50%1exp[(
1020(1.0106)21000
9Wi1.8210
5
)],解得Wi=5.5mm。
根据一般旋风除尘器的尺寸要求,D0=4Wi=2.2cm;H=2 Wi=1.1cm。
-
气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×103m3/s
6.9解:
按《大气污染控制工程》P170(6-18)
i
(dpi/dc)21(dpi/dc)2
1
(dpi/5)21(dpi/5)2
2dpi
dpi
2
2
25dpi
;
iqddpi
25d
2pi
qddpi。
dg=20m,1.25,q
12dpilng
10
i
ln
exp[(
dpidg
)2]
2lng
1.79
exp[()2] dpi0.32
ln
dpi
代入上式,利用Matlab积分可得
qdd
pi
96.3%。
6.10解:
驱进速度按《大气污染控制工程》P187(6-33)
0.31015100103
w0.176m/s。 56
3dp31.8110110
AdL0.321.885m2,Q=0.075m3/s,代入P188(6-34)
qEp
i1exp(
6.11 解:
A1.885wi)1exp(0.176)98.8%。 Q0.075
1)Q’=2/3=0.667 m3/s,S=3.662=13.4m2,i1exp(2)
13.4
0.122)99.3%。
0.667/2
vmaxv
0.5
1.5,查图6-27得Fv=1.75 1/3
故i1(1)Fv1(199.3%)1.7598.8%。
6.12 解:
1)由题意0.51exp(k0.9)k0.77 dp=3.5m,11exp(0.773.5)93.2% dp=8.0m,21exp(0.778.0)99.8%
dp=13.0m,31exp(0.7713.0)100%
故0.293.2%0.299.8%10.2398.6%98%
2)98.6%1
2i
30
,则2i=0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。
6.13 解:
1)由《大气污染控制工程》P183(6-31)电场荷电为
q3
2
20dpE03
1.5
8.851012(5106)23.41053.041016C 3.5
扩散荷电按P184 (6-32)计算,与电场荷电相比很小,可忽略。
-
因此饱和电荷值3.04×1016C。 2)电场荷电为
q3
2
20dpE03
1.5
8.851012(0.2106)23.41054.861019C 3.5
-19
扩散荷电与电场荷电相比很小,可忽略,故粉尘荷电量4.86×103)取2.5105Pas
C。
3.0410163.4105
dp=5m时,w0.088m/s;
3dp32.51055106
4.8610193.41053
dp=0.2m时,w3.5110m/s。 56
3dp32.5100.210
6.14 解:
查图得集气板面积约1000m3.(1000m3/min)1。根据i1exp(
-
qEp
qEp
A
wi), Q
0.995=1-exp(-wi)解得wi=5.30m/min。
6.15解:
1exp(
AAA
w)95%,故exp(w)0.05,exp(2w)0.0025 QQQ
A
2w)10.002599.75%。 Q
因此'1exp(
6.16解:
设3种粒子的分级效率分别为1、2、3,则
123(1e10k)(1e7k)(1e3k)30.95k0.6586
因此199.9%,299.0%,386.1%。
6.17 解:
1)粉尘粒径dp=10m
当液滴直径为50m时,R=0.2;碰撞数NI由给出计算公式可得50.3%
同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6%、10.1%。 2)dp=50m
用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m的液滴上捕集效率分别为 0、10.2%、25.0%。
6.18解:
按《大气污染控制工程》P211(6-53)
2
p1.03103vT(
2
dpp(upuD)
18DC
366.3,NI19.14。
Ql
)1.03103(83102)21.3610396.5cmH2O Qg
22
6.1109lgCCdpfp
由(6-55)Piexp[
2
g
]e
0.33d2p
粒径小于0.1m所占质量百分比太小,可忽略;粒径大于20.0m,除尘效率约为1;因此
0.210.330.320.780.330.75213.00.333216.00.337.52
Peeee
[1**********]0
2212.00.3312.58.0
ee0.3317.50.0152%100100
故1P98.48%。
6.19 解:
2
p1.03103vT(
Ql
)1.03103(11600)2121031663cmH2O Qg
坎宁汉修正CC1
0.1720.172
11.143 dp1.2
]
2
2
Piexp[exp[
22
6.1109lgCCdpfp
9
2
g
6.11011.7891.1431.20.221663
]042
(1.84510)
6.20解:
设气液比1L/m3,dp=1.2m,p1.8g/cm,f=0.25。在1atm与510.K下查得
3
g2.99105Pas。
2
由p1.03103vT(
Ql
)1.03103v21.0103152.4cmH2O可解得 Qg
7.1
0.058m2,DT=272mm。 121.6
v=121.6m/s。故喉管面积S
取喉管长度300mm,通气管直径D1=544mm。124,26,则
L1
D1DTDDT
ctg1640mm0.64m,L22ctg23.13m 2222
(取D2=600mm)。
6.21 解:
由《Air Pollution Control Engineering》P300 9.48式 M
3
3
4
2DDzct。t通过P293 Figure
9.18读取。取p210kg/m,雨滴Db=2mm,处于牛顿区,利用《大气污染控制工程》P150(5-83)v1.74[2.0103(1.01031.205)9.81/1.205]1/27.0m/s。因此,
2
pdpv2103(3106)27.0Ns0.912。从Figure 9.18读出t=0.11(Cylinder)。
18Db181.821052103
故M=
4
(2103)2300800.110.0083g。
13
D4.19103g。故质量增加了1.98×10-4%。 6
而液滴本身M'
6.22解:
由《Air Pollution Control Engineering》公式 ln
C1.5QL
t。代入已知数据 C0DDA
1.52.5103A
ln0.10.1tt12.3h,即需持续半天左右的时间。 3
A210
6.23解:
9.150.0458
100%99.5%
9.15
59829.150.0761
C0(1)C00.0761g/m3。因此100%99.2%。 6006009.15
设破裂2个布袋后气体流量分配不变,近似求得出口浓度如下:
C'
6.24解:
设恒定速度v1,则
gxf
Kf
v140,
gxf
Kf
v1
gxp
Kp
v1400。
若在400Pa压降下继续,则
gxf
Kf
v2
gxp1
Kp
v2
gxp2
Kp
v2400
360Q2360Q2v240360400
v2v2v2400v2400 v1v1v1Q1v170.8v1
dQ2dQ240030dQ236030Q2dQ2
400169.52.15Q400 22
70.8dtdtdtdt70.8
解此微分方程得Q2=90.1m3。
6.25解:
当T=300K时,1.86105Pas,v=1.8m/min=0.03m/s。
MxpS,xp
pb
MMM 34S1.2101001012
M
1.861050.03/Kp。利用所给数据进行线性拟和, 12
M
p13146x616.51,即1.861050.03/Kp13146,Kp=3.53×10-12m2。
12
6.26 解:
1)过滤气速估计为vF=1.0m/min。
2)除尘效率为99%,则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m。 3)除尘器压力损失可考虑为PPtPEPp
2
Pt为清洁滤料损失,考虑为120Pa;PESEvF350Pa;
PpRpv2Ct9.5125.94t56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm);
故PPt(Pa)47056.43t(Pa)。 tPEPp35012056.43
,t12.9min即最大清灰周期。4)因除尘器压降小于1200Pa,故47056.43t(Pa)1200
5)A
Q10000393
240m2。 60vF601273
A
47.7,取48条布袋。 a
2
6)取滤袋d=0.8m,l=2m。adl5.03m,n
6.27 解:
1)将已知数据代入所给公式即有
720.06(0.5106)21000
Pexp[]0.0139,98.6% 325
9(110)0.31.8210
2)由Pexp(
2
7ZvsDpa
9Dg2c
)0.001 可得z>=3.23m。
NVcD2p
3)由《Air Pollution Control Engineering》公式,穿透率Pexp()
9Wi
2
取Wi=0.25Dc,而N=0.5Z/Dc,Vc=Vs/,DpaD2pa,代入上式
2
2ZVsDpa
2
7ZVsDpa
Pexp(
6.28 解:
9Dg2c
)exp(
9Dg2c
) (近似取27)
0.80.14
100%82.5%
0.80.80.014
100%97.75% 过滤气速为1.52m/min 效率
0.8
0.80.0009
100%99.89% 过滤气速为0.61m/min 效率
0.80.80.0006
100%99.92% 过滤气速为0.39m/min 效率
0.8
1)过滤气速为3.35m/min 效率
2)由2.0×(1-0.3)xp=140×104,xp=0.01cm; 3)由(0.8-0.0006)×0.39t=140,t=449min=7.5h。
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