《大氣污染控制的基礎(chǔ)知識(shí).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大氣污染控制的基礎(chǔ)知識(shí).ppt（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、1,3.大氣污染控制基礎(chǔ)知識(shí),介紹氣體及顆粒物的基本性質(zhì)，氣態(tài)污染物及顆粒污染物控制的基礎(chǔ)理論知識(shí)。3.1氣體的物理性質(zhì)3.1.1氣體狀態(tài)方程 對(duì)理想氣體,2,3.1.2氣體的基本物理性質(zhì),則理想氣體混合物平均摩爾質(zhì)量和密度可由下式求得：,1 密度 單位體積氣體的質(zhì)量當(dāng)為理想氣體時(shí)，可用理想氣態(tài)方程計(jì)算,對(duì)氣態(tài)污染物和空氣的混合物，其平均摩爾質(zhì)量是混合物各組分摩爾質(zhì)量的加權(quán)平均值,3,顆粒污染物和空氣混合物的密度也可用下列方程式,空氣體積濃度與顆粒物體積濃度關(guān)系如下：,2. 比熱,摩爾物質(zhì)溫度升高一度所需要的熱量，比熱有恒壓比熱和恒容比熱兩種。,對(duì)理想氣體：,4,比熱比,空氣、其態(tài)污染物和顆粒

2、混合物的平均比熱是個(gè)組分比熱的加權(quán)平均值，加權(quán)函數(shù)是組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。用C表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)，平均比熱可由下列各式求得：,恒壓平均比熱：,恒容平均比熱：,5,3粘度,對(duì)非均勻流動(dòng)的氣體，在相鄰流層接觸面上，存在著切向作用力，稱為內(nèi)摩擦力。,單位面積上的內(nèi)摩擦力或剪應(yīng)力為：,氣體與溫度的關(guān)系在常壓下表示為：,u0T=273K時(shí)的氣體粘度,6,若混合物中含有等速運(yùn)動(dòng)的球形液滴，其粘度可用泰勒方程式計(jì)算：,式中： Cvp液滴的體積分?jǐn)?shù)； p 液滴的粘度,氣體污染物與空氣混合物的平均粘度在低壓下可用下式計(jì)算：,7,對(duì)球形固體顆粒，上式可簡(jiǎn)化為：,對(duì)不同顆粒物污染與空氣污染物的混合物的粘度，由于顆粒粘度對(duì)混合物

3、粘度影響不大，故可用總體積粘度代替方程式中的Cvp,8,3.2物料恒算與能量恒算,3.2.1物料恒算 1物料恒算式 物料恒算是研究某一個(gè)體系內(nèi)進(jìn)出物料量及組成的變化，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)特定體系，輸入體系的物料量等于輸出體系的物料量加上體系內(nèi)積累的物料量之和。,即：輸入的物料量=輸出的物料量+積累的物料量,若體系內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則對(duì)任一組分或元素做恒算時(shí)，必須把反應(yīng)消耗或生成的量也包含在內(nèi)，故：,輸入的物料量反應(yīng)生成或消耗的物料量=輸出的物料量+積累的物料量,式中：對(duì)反應(yīng)物作恒算時(shí)，由反應(yīng)而消耗的量，取減號(hào)； 對(duì)生成物作恒算時(shí)，由反應(yīng)而生成的量，取加號(hào)。,9,若體系為連續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，則積累的物料

4、量為零，對(duì)無(wú)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，則：輸入的物料量=輸出的物料量對(duì)有化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，則：輸入的物料量反應(yīng)生成或消耗的物料量=輸出的物料量2 物料恒算的基本步驟1） 搜集計(jì)算數(shù)據(jù)：如流量、溫度、壓力、濃度等；2） 畫(huà)出物料流程圖；流向、變量等3） 確定恒算體系；4） 寫(xiě)出所有化學(xué)反應(yīng)式；5） 列出物料恒算式，進(jìn)行數(shù)學(xué)求解。,10,3. 連續(xù)性方程 對(duì)可壓縮流體作穩(wěn)定管流運(yùn)動(dòng)時(shí)的連續(xù)性方程：,對(duì)不可壓縮流體作穩(wěn)定管流運(yùn)動(dòng)時(shí)的連續(xù)性方程：,當(dāng)過(guò)流斷面為圓形時(shí)，則有：,11,一般認(rèn)為，氣體為可壓縮性流體，液體是不可壓縮性流體。當(dāng)流速較低時(shí)，氣體的流動(dòng)可近似認(rèn)為是在做不可壓縮流動(dòng)。 判定氣體是否作不可壓縮流動(dòng)

5、的標(biāo)準(zhǔn)是馬赫數(shù)，其定義為流體流速與聲速之比，即：,若： 0.25 即：85.8m.s 可認(rèn)為是不可壓縮流動(dòng)。,3.2.2 能量恒算 1能量恒算的基本方程 根據(jù)能量守恒原理，能量恒算的基本方法為： 輸入系統(tǒng)的能量-輸出系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)內(nèi)積累的能量式中能量包括：內(nèi)能、動(dòng)能、勢(shì)能、熱能、功等等。當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)積累的能量等于零。如教材圖3-5 ，以系統(tǒng)進(jìn)、出口斷面為基準(zhǔn)可列出恒算式 ：,12,式中的 U+Pv 為流體的焓，故上式可寫(xiě)為：,令：,則：,13,3機(jī)械能恒算 在廢氣輸送過(guò)程中，往往傳熱量、內(nèi)能的變化相對(duì)較小，此時(shí)總能量恒算式可簡(jiǎn)化為：,因：,故：,14,則：上式可寫(xiě)為：,或：,

6、2熱量恒算 對(duì)于沒(méi)有功的傳遞，且動(dòng)能和位能差可以忽略的設(shè)備和過(guò)程，總能量恒算式可簡(jiǎn)化為：,若進(jìn)出設(shè)備的物料不止一種，則該式為：,15,3機(jī)械能恒算 在廢氣輸送過(guò)程中，往往傳熱量、內(nèi)能的變化相對(duì)較小，此時(shí)總能量恒算式可簡(jiǎn)化為：,因：,故：,16,在流體輸送過(guò)程中，內(nèi)能變化應(yīng)等于過(guò)程中交換的熱量Q和由于摩擦作用使部分機(jī)械能變成熱能損失之和，即：,則：,若沒(méi)有摩擦損失和其他設(shè)備對(duì)流體做功,則：,此為理想流體伯努里方程,17,或：,由于流體阻力客觀存在，實(shí)際流體伯努里方程為：,18,3.3顆粒粒徑及粒徑分布,3.3.1粒徑,顆粒群.由大小不同、形狀各異、物理和化學(xué)性能不同的微小粒子構(gòu)成的混合體。其粒徑

7、分為反映單個(gè)顆粒大小的單一粒徑及反映顆粒群粒子尺寸的平均粒徑。1單個(gè)顆粒的粒徑三種表示方法：1) 投影粒徑2）幾何當(dāng)量粒徑3）物理當(dāng)量粒徑 見(jiàn)表3-1,19,1平均粒徑反映顆粒群特性的粒徑平均值。定義：對(duì)一個(gè)不同粒徑的顆粒群，與一個(gè)均勻球形顆粒的顆粒群，若其具有相同的物理性質(zhì)，則球形顆粒的粒徑即為實(shí)際顆粒群的平均粒徑。表3-2,3.3.2 粒徑分布表示法1） 粒數(shù)分布2） 質(zhì)量分布,表示方法：表格法、圖形法、函數(shù)法,20,（1）頻率分布 指某直徑范圍的顆粒質(zhì)量占總顆粒質(zhì)量的百分比,（2）頻率密度分布（頻度分布）指單位粒徑間隔的頻率分布，或單位粒徑間隔質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比,（3）篩上累計(jì)頻率分布

8、指大于某一粒徑的全部顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比,21,22,若已知分布曲線函數(shù)，可計(jì)算特定粒徑1）加權(quán)平均徑指f（dP）曲線下形心位置的的直徑，為常用平均粒徑。,2） 眾徑d0m位于f（dP）曲線最高點(diǎn)的直徑3） 中位徑d50 R=D50%處的直徑,23,篩下累計(jì)頻率分布,由累計(jì)頻率分布的定義，進(jìn)行積分，則：,24,25,26,27,3.3.3粒徑分布函數(shù)1 對(duì)數(shù)正態(tài)分布,2 羅辛-拉姆勒（R-R）分布,28,3.4粉體顆粒的物理性質(zhì)3.4.1 密度1.真密度 排除內(nèi)部空氣后測(cè)得的粉塵密度2.堆積密度 包含間隙空氣的粉體密度3.4.2比表面積 單位體積或體積物體所具有的表面積,29,3.4.3顆

9、粒的濕潤(rùn)性能 粉塵粒子與液體附著難易程度的性質(zhì) 當(dāng)塵粒與液體一旦接觸就能擴(kuò)大濕潤(rùn)表面而相互附著的粉塵稱為濕潤(rùn)性（親水性）粉塵；如水泥、飛灰、石灰；適于濕式除塵。 反之，稱為非濕潤(rùn)性（疏水性）粉塵；如煤粉、石墨粉.；不適于濕式除塵。,30,3.4.3顆粒的荷電性與導(dǎo)電性 1、顆粒的荷電性 粉塵顆粒獲得電荷的能力 運(yùn)動(dòng)顆粒的破碎、碰撞、摩擦等；進(jìn)入氣體電離化電場(chǎng)中；均可獲得電子。其性能取決于內(nèi)部化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)、及外部荷電條件。,2粉塵的導(dǎo)電性 粉塵顆粒傳輸電荷的能力通常用比電阻表示：,31,3.4.5休止角（堆積角、滑動(dòng)角） 粉塵自然堆積后，錐體母線與水平面的夾角表示粉塵的流動(dòng)性，休止角越小，流動(dòng)

10、性越好。3.4.6顆粒的黏附性 顆粒之間及與其他物體的團(tuán)聚和附著性能。黏附性好，收塵效率高，但又一黏附在器（管）壁 上形成堵塞。,32,3.5氣體中的顆粒動(dòng)力學(xué)3.5.1球形顆粒的阻力 顆粒在流體中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力主要有重力、流體浮力及運(yùn)動(dòng)阻力運(yùn)動(dòng)流體阻力可表示為CD阻力系數(shù)，為顆粒雷諾數(shù)Rep的函數(shù)，圖3-11為球形顆粒CDRep關(guān)系曲線可分三個(gè)區(qū)域,33,1） 斯托克斯區(qū)：Rep1，顆粒處于層流狀態(tài),Bird公式,2） 過(guò)渡區(qū)：1Re500，流體運(yùn)動(dòng)向湍流過(guò)渡,34,（3）渦流區(qū)：500Re2105，顆粒處于與湍流狀態(tài),3.5.2康寧漢修正因子 但顆粒尺寸與分子平均自由程相當(dāng)時(shí)，顆粒與表面

11、氣體形成速度差，形成滑動(dòng)，顆粒所受阻力下降。 故引入康寧漢修正系數(shù)C,35,式中：Kn努森數(shù)，,對(duì)常壓下空氣，卡爾努特方程,36,3.6凈化裝置的性能3.6.1凈化裝置的性能指標(biāo)1處理氣體量 經(jīng)由凈化器處理的氣體流量 由于漏風(fēng)緣故，用平均處理量表示,其漏風(fēng)率為,37,2、凈化效率 單位時(shí)間內(nèi)凈化裝置去除污染物的量與進(jìn)入裝置的污染物的量之比 3、壓降（阻力損失） 凈化裝置進(jìn)出口截面流體靜壓差,其表達(dá)式為：,38,3.6.2凈化效率計(jì)算 1總凈化效率,如圖3-12,39,根據(jù)凈化效率的定義,或：,若裝置不漏風(fēng)，則：,若凈化裝置串聯(lián)使用，則系統(tǒng)總效率為：,40,1分級(jí)效率 除塵裝置對(duì)某一特定粒徑或該粒徑某一范圍內(nèi)粉塵顆粒的除塵效率。設(shè)除塵器進(jìn)口、出口及捕集口顆粒dpi 的質(zhì)量流量分別為S1i 、S2i S3i 則粒徑 dpi 顆粒的分級(jí)效率為：,當(dāng)d1=50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的顆粒，成為除塵器的分（切）割粒徑，一般表示為dc50 。,41,1 分級(jí)效率與總除塵效率的關(guān)系 （1）由總除塵效率求分級(jí)效率,設(shè)除塵器進(jìn)口、出口及捕集口的粒徑頻率分布分別為D1i 、D 2i 、D 3i ，則根據(jù)粒徑頻率分布的定義有,根據(jù)分級(jí)效率的定義：,或：,42,43,若以頻率密度表示，則：,（2）分級(jí)效率求總效率,例表3-5,若分級(jí)效率為函數(shù)，則總除塵效率為：,