大气污染控制工程_第五章_颗粒污染物控制技术基础准
- 格式:ppt
- 大小:4.32 MB
- 文档页数:108
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能,正确设计、选择和应用各种除尘器,必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径粉尘颗粒大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的性能影响很大,所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体,则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上,不仅颗粒的大小不同,而且形状也各种各样。
所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸,作为颗粒的直径,简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
(1)用显微镜法....观测颗粒时,采用如下几种粒径表示方法:①定向直径d F,也称菲雷待(Feret)直径;为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度,如图5—1(a)所示。
②定向面积等分直径d M,也称马丁(Martin)直径,为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度,如图5—1(b)所示。
③投影面积直径d A,也称黑乌德(Heywood)直径,为与颗粒投影面积相等的圆的直径,如图5一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A,则d A=(4A/π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明,同一颗粒的d F>d A>d M。
(2)用筛分法...测定时可得到筛分直径,为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
(3)用光散射法....测定时可得到等体积直径d V,为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则d V=(6V /π)1/3。
(4)用沉降法...测定时,一殷采用如下两种定义:①斯托克斯(stokes)直径d S,为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
②空气动力学当量直径da,为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度(ρp=1g/cm3)的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径,原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物,一般指粒径介于0.01~100μm的粒子。
颗粒的大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的影响甚大,因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的,所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸,作为颗粒的直径,简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径dF(Feret 直径):各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM(Martin直径):各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA(Heywood直径):与颗粒投影面积相等的圆的直径( Heywood测定分析表明,同一颗粒的dF>dA>dM)显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径2.筛分法筛分直径:颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度(筛孔的大小用目表示-每英寸长度上筛孔的个数)3.光散射法等体积直径dV:与颗粒体积相等的球体的直径4.沉降法斯托克斯(Stokes)直径ds:同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da:在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度(1g/cm3)的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关,是除尘技术中应用最多的两种直径粒径的测定结果与颗粒的形状有关,通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度:与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比Φs(Φs<1)正立方体Φs=0.806,圆柱体Φs=2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例,也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等,除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
第五章颗粒污染物控制技术基础第一节颗粒的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径大气污染中涉及到的颗粒物,一般指粒径介于0.01~100μm的粒子。
颗粒的大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的影响甚大,因此颗粒的大小是颗粒物的基本特性之一。
实际颗粒的形状多是不规则的,所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸,作为颗粒的直径,简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
1.显微镜法定向直径dF(Feret 直径):各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM(Martin直径):各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA(Heywood直径):与颗粒投影面积相等的圆的直径( Heywood测定分析表明,同一颗粒的dF>dA>dM)显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径 b-定向面积等分直径 c-投影面积直径2.筛分法筛分直径:颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度(筛孔的大小用目表示-每英寸长度上筛孔的个数)3.光散射法等体积直径dV:与颗粒体积相等的球体的直径4.沉降法斯托克斯(Stokes)直径ds:同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da:在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度(1g/cm3)的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关,是除尘技术中应用最多的两种直径粒径的测定结果与颗粒的形状有关,通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度:与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比Φs(Φs<1)正立方体Φs=0.806,圆柱体Φs=2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)某些颗粒的圆球度二、粒径分布粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例,也称粒子的分散度。
有个数分布、表面积分布、质量分布等,除尘技术中多采用质量分布。
粒径分布的表示方法有列表法、图示法和函数法。
第五章颗粒污染物控制技术基础5.1 根据以往的分析知道,由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布,为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据(见下表),试确定:1)几何平均直径和几何标准差;2)绘制频率密度分布曲线。
解:在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线,d读出d84.1=61.0 m、d50=16.0 m、d15。
9=4.2 m。
g . 3.81 。
d50作图略。
5.2 根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据,在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。
污染源质量中位直径集合标准差平炉0.36 2.14飞灰 6.8 4.54水泥窑16.5 2.35化铁炉60.017.65解:绘图略。
5.3 已知某粉尘粒径分布数据(见下表),1)判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布;2)如果符合,求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积-体积平均直径。
解:在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线,读出质量中位直径d50d(MMD )=10.3 m、d84.1=19.1 m、d15。
9=5.6 m。
g 84.1 1.85。
d50按《大气污染控制工程》P129(5-24)ln MMD ln NMD 3ln2 NMD 3.31 m;g12P129(5-26)ln d L ln NMD ln g d L4.00 m ;52P129( 5- 29) ln d sv ln NMD ln d sv 8.53 m 。
svsvsv 2 g sv5.4 对于题 5.3 中的粉尘,已知真密度为1900kg/m 3, 填充空隙率0.7, 试确定其比表面积 (分别以质量、净体积和堆积体积表示) 。
解:《大气污染控制工程》 P135( 5- 39)按质量表示 S m 6 3.7103cm 2 /gd sv P6323P135( 5- 38)按净体积表示S V 7.03 10 cm /cm d svP135( 5- 40)按堆积体积表示S b 6(1 ) 2.11 103cm 2/cm 3。
大气污染控制工程课后答案(第三版)主编:郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少? 解:按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ,%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ;%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ,%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解:由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下:SO2:0.15mg/m 3,NO2:0.12mg/m 3,CO :4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算,其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为:SO 2:ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO :ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10-4的混合气体,在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ,试确定:1)CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ(g/m 3N )和摩尔浓度c (mol/m 3N );2)每天流经管道的CCl 4质量是多少千克?解:1)ρ(g/m 3N )334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c (mol/m 3N )3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能,正确设计、选择和应用各种除尘器,必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径1.单一颗粒粒径粉尘颗粒大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的性能影响很大,所以是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体.则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上,不仅颗粒的大小不同.而且形状也各种各样。
所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸,作为颗粒的直径.简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
(1)用显微镜法观测顾粒时,采用如下几种粒径:i.定向直径dF,也称菲雷待(Feret)直径.为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影xx,如图4—1(a)所示。
ii.定向面积等分直径dM,也称马丁(Martin)直径,为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度,如图4—1(b)所示。
iii.投影面积直径dA,也称黑乌德(Heywood)直径,为与颗粒投影面积相等的圆的直径,如图4一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A,则dA=(4A/π)。
根据xx测定分析表明,同一颗粒的dF>dA>dM。
(2)用筛分法测定时可得到筛分直径.为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
(3)用光散射法测定时可得到等体积直径dV.为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则dV=(6V/π)。
(4)用沉降法测定时,一殷采用如下两种定义:i.斯托克斯(stokes)直径dS,为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
ii.空气动力学直径da,为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径,原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
综上所述,粒径的测定和定义方法可归纳为两类:一类是按颗粒的几何性质来直接测定和定义的,如显微镜法和筛分法;另一类则是按照颗粒的某种物理性质间接测定和定义的。
作业习题解答第五章 颗粒污染物控制技术基础5.1解:在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线, 读出d 84.1=61.0m μ、d 50=16.0m μ、d 15。
9=4.2m μ。
81.3501.84==d d g σ。
作图略。
5.2 解: 绘图略。
5.3解:在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线,读出质量中位直径d 50(MMD )=10.3m μ、d 84.1=19.1m μ、d 15。
9=5.6m μ。
85.1501.84==d d g σ。
按《大气污染控制工程》P129(5-24)m NMD NMD MMD g μσ31.3ln 3ln ln 2=⇒+=;P129(5-26)m d NMD d L g L μσ00.4ln 21ln ln 2=⇒+=; P129(5-29)m d NMD d sv g sv μσ53.8ln 25ln ln 2=⇒+=。
5.4解:《大气污染控制工程》P135(5-39)按质量表示g cm d S Psv m /107.3623⨯==ρP135(5-38)按净体积表示323/1003.76cm cm d S svV ⨯==P135(5-40)按堆积体积表示323/1011.2)1(6cm cm d S svb ⨯=-=ε。
5.5解:气体流量按P141(5-43)s m Q Q Q N N N N /11000)(21321=+=;漏风率P141(5-44)%20%100100002000%100121=⨯=⨯-=NNN Q Q Q δ;除尘效率:考虑漏风,按P142(5-47)%3.90100002.412000340.0111122=⨯⨯-=-=N N N N Q Q ρρη不考虑漏风,按P143(5-48)%9.912.4340.01112=-=-=N N ρρη5.6解:由气体方程RT M m PV =得L g RT PM V m /832.042331.829)4901001.1(5=⨯⨯-⨯===-ρ s m A Q v /9.17360024.027342310000=⨯⨯== 按《大气污染控制工程》P142(5-45)Pa P 13119.172832.08.92=⨯⨯=∆。
大气污染控制工程课后答案(第三版)主编:郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少? 解:按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ,%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ;%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ,%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解:由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下:SO2:0.15mg/m 3,NO2:0.12mg/m 3,CO :4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算,其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为:SO 2:ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO :ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10-4的混合气体,在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ,试确定:1)CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ(g/m 3N )和摩尔浓度c (mol/m 3N );2)每天流经管道的CCl 4质量是多少千克?解:1)ρ(g/m 3N )334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c (mol/m 3N )3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。