水污染計(jì)算題整理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——水污染計(jì)算題整理3、例題6-2（P171）

[例6—2]已知XZT—90型旋風(fēng)除塵器在選取入口速度v1=13m/s時(shí)，處理氣體量Q=1.37m/s。試確定凈化工業(yè)鍋爐煙氣（溫度為423K，煙塵真密度為2.1g/cm3）時(shí)的分割直徑和壓力損失。已知該除塵器筒體直徑0.9m，排氣管直徑為0.45m，排氣管下緣至錐頂?shù)母叨葹?.58m，423K時(shí)煙氣的粘度(近似取空氣的值)μ=2.4×10-5Pa·s。

解：假設(shè)接近圓筒壁處的氣流切向速度近似等于氣流的入口速度，即V1=13m／s,取內(nèi)外渦旋交界圓柱的直徑d0=0.7de,根據(jù)公式（n=1-[1-0.67(D)](T/283)）得

0.140.3

n=1–〔1-0.67（D）〕〔T／283〕=1–〔1-0.67（D0.14）〕〔423／283〕0.3=0.62

由公式（6-9：VTR=常數(shù)）得氣流在交界面上的切向速度VT0=13×[0.9／（0.7×0.45)]=24.92m／sVr由公式（6-12：Vr=Q／2πr0h0）計(jì)算：Vr=Q／2πr0h0=1.37／（2π×0.7×0.225×2.58）=0.54m／s

根據(jù)式（6-16）dc=︱18Vrr0／pvt0︱

=[（18×2.4×10-5×0.54×0.7×0.225）／（2100×24.922）]1/2=5.31×10-6m=5.31m

此時(shí)旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5.31m根據(jù)（6-13：△p=0.5v12）計(jì)算旋風(fēng)除塵器操作條件下的壓力損失：423k時(shí)煙氣密度可近似取為

=1.293×273/423=0.834kg/m3

=16A/dc2=16×1.37/(13×0.452)=8.33

△p=0.5VT12=0.5×8.33×0.834×132=587Pa

2.1已知重油元素分析結(jié)果如下：C：85.5%H：11.3%O：2.0%N：0.2%S：1.0%，試計(jì)算：1）燃油1kg所需理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；

2）干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度；

3）當(dāng)空氣的過剩量為10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。解：1kg燃油含：

重量（g）摩爾數(shù)（g）需氧數(shù)（g）

C85571.2571.25H113－2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.250N元素忽略。

1）理論需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg

設(shè)干空氣O2：N2體積比為1：3.78，則理論空氣量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。

煙氣組成為CO271.25mol，H2O55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。

理論煙氣量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg22.4/1000=11.27m3N/kg重油。

2）干煙氣量為502.99－56.50=446.49mol/kg重油。

重油。即

502.99×

2

1／2

0.62

n

0.14

0.3

3

0.3125?100%?0.07%，

446.4971.25空氣燃燒時(shí)CO2存在最大濃度?100%?15.96%。

446.49SO2百分比濃度為

3）過?？諝鉃?0%時(shí)，所需空氣量為1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1×10.62=12.33mN/kg重油。

2.6煤炭的元素分析按重量百分比表示，結(jié)果如下：氫5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃燒條件為空氣過量20%，空氣的濕度為0.0116molH2O/mol干空氣，并假定完全燃燒，試計(jì)算煙氣的組成。解：按1kg煤進(jìn)行計(jì)算

重量（g）摩爾數(shù)（mol）需氧數(shù)（mol）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5

H2O83.254.6250需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol

設(shè)干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則干空氣量為73.86×4.78×1.2=423.66mol，含水423.66×0.0116=4.91mol。

煙氣中：CO263.17mol；SO20.5mol；H2O4.91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.86×3.78=279.19mol；過剩干空氣0.2×73.86×4.78=70.61mol。

實(shí)際煙氣量為63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2

3

63.170.5?100%?14.25%；SO2?100%?0.11%；

443.38443.3829.91279.19?0.79?70.61H2O?100%?6.74%；N2?100%?75.55%。

443.38443.38

5.12直徑為200?m、真密度為1850kg/m3的球形顆粒置于水平的篩子上，用溫度293K和壓力101325Pa的空氣由篩子下部垂直向上吹篩上的顆粒，試確定：1）恰好能吹起顆粒時(shí)的氣速；2）在此條件下的顆粒雷諾數(shù)；3）作用在顆粒上的阻力和阻力系數(shù)。

解：在所給的空氣壓強(qiáng)和溫度下，??1.205kg/m3,??1.81?10?5Pa?s。dp=200?m時(shí)，

考慮采用過渡區(qū)公式，按《大氣污染控制工程》P150（5－82）：

us?.140.7140.7140.153d1gp(?p??)?0.428?0.2860.153(200?10?6)1.1418500.7149.810.714??1.03m/s

(1.81?10?5)0.4281.2050.286200?10?6?1.03?1.205Rep??13.85，符合過渡區(qū)公式。?51.81?10阻力系數(shù)按P147（5－62）CP?18.05?3.82。阻力按P146（5－59）.6RepFp?

6.8欲設(shè)計(jì)一個(gè)用于取樣的旋風(fēng)分開器，希望在入口氣速為20m/s時(shí)，其空氣動力學(xué)分割直徑為1?m。

1）估算該旋風(fēng)分開器的筒體外徑；2）估算通過該旋風(fēng)分開器的氣體流量。

11?CDAp?u2??3.82?(200?10?6)2?1.205?1.032?7.83?10?8N。224?NVcD2?p?單位1000D2?(?p單位取kg/m3)，故解：公式??1?exp[?()]。因2??p?pDpa9Wi?2；由題意，當(dāng)??50%,Vc?20m/s。取??1.82?10?5Pa?s，N=10，D2?p＝1000Dpa代入上式50%?1?exp[?(??10?20?(1.0?10?6)2?10009Wi?1.82?10－3

3

?5)]，解得Wi=5.5mm。

根據(jù)一般旋風(fēng)除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2Wi=1.1cm。

氣體流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×10m/s

6.13某板式電除塵器的平均電場強(qiáng)度為3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場中離子濃度為108個(gè)/m3，離子質(zhì)量為5×10－26kg，粉塵在電場中的停留時(shí)間為5s。試計(jì)算：1）粒徑為5?m的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為0.2?m的粉塵的荷電量；3）計(jì)算上述兩種粒徑粉塵的驅(qū)進(jìn)速度。

假定：1）煙氣性質(zhì)近似于空氣；2）粉塵的相對介電系數(shù)為1.5。解：1）由《大氣污染控制工程》P183（6－31）電場荷電為

q?3????22?0dpE0?3?1.5?8.85?10?12?(5?10?6)2?3.4?105?3.04?10?16C3.5擴(kuò)散荷電按P184（6－32）計(jì)算，與電場荷電相比很小，可忽略。因此飽和電荷值3.04×10－16C。2）電場荷電為

q?3????22?0dpE0?3?1.5?8.85?10?12?(0.2?10?6)2?3.4?105?4.86?10?19C3.5擴(kuò)散荷電與電場荷電相比很小，可忽略，故粉塵荷電量4.86×10－19C。3）取??2.5?10Pa?s

?53.04?10?16?3.4?105??0.088m/s；dp=5?m時(shí)，w?3??dp3??2.5?10?5?5?10?64.86?10?19?3.4?105?3??3.51?10m/sdp=0.2?m時(shí)，w??5?63??dp3??2.5?10?0.2?10qEpqEp、6.25利用清潔濾袋進(jìn)行一次試驗(yàn)，以測定粉塵的滲透率，氣流通過清潔濾袋的壓力損失為250Pa，300K的氣體以1.8m/min的流速通過濾袋，濾餅密度1.2g/cm，總壓力損失與沉積粉塵質(zhì)量的關(guān)系如下。試確定粉塵的滲透率（以m2表示），假使濾袋面積為100.0cm2。3

?p/PaM/kg6120.0026660.0047740.0109000.029900.02810620.03411520.042解：當(dāng)T=300K時(shí)，??1.86?10?5Pa?s，v=1.8m/min=0.03m/s。

M??xpS，xp??p?b?MMM??3?4?S1.2?10?100?1012M?1.86?10?5?0.03/Kp。利用所給數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬和，12M?p?13146x?616.51，即?1.86?10?5?0.03/Kp?13146，Kp=3.53×10－12m2。

128.1某新建電廠的設(shè)計(jì)用煤為：硫含量3%，熱值26535kJ/kg。為達(dá)到目前中國火電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)，采用的SO2排放控制措施至少要達(dá)到多少的脫硫效率？解：火電廠排放標(biāo)準(zhǔn)700mg/m。

3%硫含量的煤煙氣中SO2體積分?jǐn)?shù)取0.3%。

3

3?64?103?8571mg；22.48571?700?100%?91.8%因此脫硫效率為

8571則每立方米煙氣中含SO2

8.3一冶煉廠尾氣采用二級催化轉(zhuǎn)化制酸工藝回收SO2。尾氣中含SO2為7.8%、O2為10.8%、N2為81.4%（體積）。假使第一級的SO2回收效率為98%，總的回收效率為99.7%。計(jì)算：1）其次級工藝的回收效率為多少？

2）假使其次級催化床操作溫度為420C，催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=300，反應(yīng)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為多少？其中，K?。

ySO3ySO2?(yO2)0.5。

解：1）由?T?1?(1??1)