大气污染控制工程精选习题课答案byphoenix.

污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散其全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？EXAMPLE.1首先建立扩散模式的坐标系，以污染源在地面的投影点为原点；风向为x轴方向；y轴在水平面上，垂直于风向，指向远离峭壁方向，z轴垂直向上。不存在峭壁时，这个点源的高斯扩散模式为：EXAMPLE.1]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2),,,(222222zzyzyHzHzyuQHzyx现在存在对烟流扩散其全反射作用的峭壁，参考高架连续点源地面全反射的处理方法，将全反射增加的浓度看作位于点（0，-2l，0）的虚拟像源的贡献，因此]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2),,,(2222221zzyzyHzHzyuQHzyx]}2)(exp[]2)(]}{exp[2)2(exp[)2{exp(2),,,(22222222221zzyyzyHzHzlyyuQHzyx]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[2),,,(2222222zzyzyHzHzlyuQHzyxEXAMPLE.1吹北风时，将全反射增加的浓度看作位于点（0，2l，0）的虚拟像源的贡献，因此]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2),,,(2222221zzyzyHzHzyuQHzyx]}2)(exp[]2)(]}{exp[2)2(exp[)2{exp(2),,,(22222222221zzyyzyHzHzlyyuQHzyx]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[2),,,(2222222zzyzyHzHzlyuQHzyx根据对某旋风除尘器的现场测试得到:除尘器进口的气体流量为;含尘浓度为。除尘器出口的气体流量为；含尘浓度为。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率(分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算)。3/2.4NmghmN/100003hmN/1200033/340NmmgEXAMPLE.2解：考虑漏风：已知：Q进=10000m3/hC进=4.2g/m3Q出=12000m3/hC出=0.34g/m3处理气体流量：Q处理=（Q进+Q处）/2=（10000+12000）/2=11000m3/h漏风率：p=|（Q1N-Q2N）|/Q1N×100%=20%EXAMPLE.2漏风系数K=Q2N/Q1N=12000/10000=1.2考虑漏风时除尘效率：η=（1-C2N/C1NK）×100%=90.3%考虑不漏风：η=（1-C2N/C1N）×100%=（1-0.34/4.2）×100%=91.9%EXAMPLE.2对于上题中给出的条件,已知旋风除尘器进口面积为0.24m2，除尘器阻力系数为9.8,进口气流温度为423K，气体静压力-490Pa,试确定该除尘器运行时的压力损失(假定气体成分接近空气)。EXAMPLE.33.解：首先计算气体的密度，用理想气体的状态方程：PV=mRT/Mρ=m/V=PM/RT=(101325-490)×29/(8.314×423×1000)=0.832kg/m3将标准状态下的进口气体流量转化为实际状态下的流量：Q＝TP0Q0/T0P0=（423×101325×10000）/〔273×（101325-490）〕＝15570m3/h计算进口气体流速：v1=Q/A=15570/0.24×3600=18.02m/s则此除尘器的压力损失：△P=ξρv12/2=9.8×0.832×18.022/2=1324Pa。EXAMPLE.3有一两级除尘系统,已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该除尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。EXAMPLE.4解：η=1-（1-η1）（1-η2）=1-（1-80%）（1-95%）=99%已知：C1N=22.2/2.22=10g/m3EXAMPLE.4代入式η=%100112NCC99%=%1001012NC∴排放浓度C2N=0.1g/m3排放量为：S2=C2N·Q=0.1×2.22=0.222g/s某燃煤电厂电除尘器的进口和出口的烟尘粒分布数据如下,若除尘器除尘效率为98%,试绘出分级效率曲线。粒径间隔/μm0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频率/%进口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.0EXAMPLE.5粒径间隔/μm4~55~66~88~1010~1220~30质量频率/%进口g113.02.02.03.011.08.0出口g26.02.02.02.58.57.0解：通过效率P=1-η=2%以0.6～0.7μm为例计算：ηi=1-P=1-2%×1.0/0.4=95%计算结果列表如下：（分级效率曲线图略）EXAMPLE.5粒径（µm）0.60.6～0.70.7～0.80.8～1.01～22～33～44～5分级效率/%93959591.49294.797.699.1粒径µm5～66～88～1010～2020～30分级效率/%989898.398.598.3平均粒径/μm0.251.02.03.04.05.06.07.08.010.014.020.023.5质量频率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分级效率/%83047.56068.575818689.5959899100某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下,试确定总除尘效率。EXAMPLE.6解：以粒径0.25μm为例计算：（g1iη1）=0.1×8%=0.8×10-4计算结果列表如下：粒径所以：η=Σg1iη1=73.7%EXAMPLE.6计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度,以及每种颗粒在30秒种内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为0.4、40、4000μm，空气温度为387.5K，压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。EXAMPLE.7解：空气温度为387.5K，压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。空气密度为0.912kg/m3，粘度2.3×10-5Pa·s空气分子的算术平均速度：EXAMPLE.7smsmMRTv/2.532/102914.35.387314.8883mmv85105.92.532912.0499.0103.2499.0475.0104.0105.92268pdKn空气分子的平均自由程：（1）对于粒径为0.4μm的颗粒，努森系数坎宁汉修正系数C：EXAMPLE.7616.1)]475.010.1exp(4.0257.1[475.01)]10.1exp(400.0257.1[1KnKnC1102.26spepudRmtuhs451023.4301041.1计算这种情况下的雷诺数：故假设成立假设颗粒处于斯托克斯区域，其沉降速度为：smgCdgCupps/1041.11852EXAMPLE.71139.0spepudRmtuhs63.2301075.82计算这种情况下的雷诺数：故假设成立smgdgupps/1075.81822（2）对于粒径为40μm的颗粒，坎宁汉修正系数可以忽略，假设颗粒处于斯托克斯区域，其沉降速度为：EXAMPLE.75002743spepudRmtuhs519303.17计算这种情况下的雷诺数：故假设成立smgdupps/3.17)(74.1（3）对于粒径为400μm的颗粒，坎宁汉修正系数可以忽略，假设颗粒处于牛顿区域，其沉降速度为：直径为200μm、真密度为1850kg/m3的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K和压力101325Pa的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：①恰好能吹起颗粒时的气速；②在此条件下的颗粒雷诺数；③作用在颗粒上的阻力和阻力系数。EXAMPLE.8293K时，空气的密度ρ=1.205kg/m3。粘度μ=1.81×10-5Pa·s。恰好能吹起颗粒时，气流在颗粒上造成的阻力刚好等于颗粒的重力。若以气流为参照系，等同于颗粒在气流中以末端速度进行重力沉降，这个末端沉降速度就是恰好能吹起颗粒时的气速。假定颗粒处于牛顿区，有：smgdupps/02.3205.18.9)205.11850(10274.1)(74.14EXAMPLE.8计算这种情况下的雷诺数：5002.401081.102.3102205.154spepudR假设不成立，雷诺数表明颗粒处于过渡区。需重新假设，假定颗粒处于过渡区，有：smgdupps/03.1205.1)1081.1(8.9)205.11850(0002.0153.0)(153.0286.0428.05714.0714.014.1286.0428.0714.0714.014.1EXAMPLE.8计算这种情况下的雷诺数：150071.131081.103.1102205.154且spepudR假设成立845.371.135.185.186.06.0epDRC恰好能吹起颗粒的气流速度为1.03m/s。Re＝13.71NuACFpDD82221072.703.1205.10002.014.341845.32121阻力系数为某种粉尘真密度为2700kg/m3，气体介质（近于空气）温度为433K，压力为101325Pa，试计算粒径为10和500μm的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度。已知离心力场中颗粒的旋转半径为200mm，该处的气流切向速度为16m/s。EXAMPLE.9（1）对于粒径为10μm的尘粒，假设处于斯托克斯区域，则依据离心力与阻力达到平衡时EXAMPLE.9解答cpDudF3验证假设134.0RecpudRudFtpCp236可得颗粒的沉降末速度2.01618)10(27001822522ctppcaRudu其中sPaPT561057.210)]8280/(0536.011.17[smuc/747.02.02561057.218102700510假设成立（2）对于粒径为500μm的尘粒，假设处于斯托克斯区域，则依据离心力与阻力达到平衡时EXAMPLE.9解答cpDudF3假设牛顿区RudFtpCp236可得颗粒的沉降末速度smRudutppc/7.18672.0161057.218)105(270018252322FC=FD上述两式联立，可得平衡时的沉降末端速度验证假设143058Recpud假设不成立处于牛顿区，非stokes区，需重新假设22055.0cpudFDRudFtpCp236EXAMPLE.9解答smuRdutppc/11.80162.0815.033.01052700055.064验证假设5005.1226Recpud处于牛顿区，故假设成立旋风除尘器的除尘效率:水村木夫经验公式)](6931.0exp[150cpidpiddd——尘