第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 布ωd和ωd,即可按上式计算出分级效率。如果对式(4-19)右边分子、分母同 除以Δφ,由式(4-3)的关系,粉尘的分级效率可用除尘器入口及捕集的粉尘 的频度分布fd、fd表示,即: na n 而总除尘效率从整个粒径范围的分级效率求和得到: ∑ 分级效率nd与粒径d的关系,一般以指数函数形式表示 式中,a和m为由实验确定的系数。分级效率l随a和m值的增大而提高, α值越大,粉尘逃逸量越小;而m值愈大,表明如对nd的影响越大。m值一般 在0.33~1.20。 (3)透过率P。一些除尘器的除尘效率非常高,可达99%以上,总效率的 变化难以判断除尘效果及排放对环境效应的影响,有时用从除尘器中逃逸的粉尘 质量与进入的粉尘质量之比的质量分数,即透过率P来表示: P=x0×100=100-7 如两台除尘器的除尘效率分别为999%和990%,则前者P=0.1%,后者P =1.0%,后者的透过率为前者的10倍。 (4)除尘器串联运行的除尘总效率。设n,m2,…,n分别为第1,2,…, n级除尘器的除尘效率,则n级除尘器串联后的总除尘效率为: 7=100-(00-)(00-n2)…(100-mn) 三、重力沉降 重力沉降是利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理,将颗粒 污染物与气体分离的过程。特点是结构简单,造价低,便于维护管理,阻力小 且可以处理高温气体,但是效率低,一般只能去除50微米以上的颗粒。因此, 重力沉降室主要作为高效除尘器的预处理。 l颗粒沉降速度 在重力场的作用下,粒子在静止流体中作自由沉降运动。假设粒子为球形, 直径为dp。粒子受到重力Fw以及流体的浮升力Fb和阻力F的共同作用,其合 力为F=F Fd,其中 F-F=dp(p,-p (6-15) F,=C 第6页
第 6 页 布ωid 和ωcd，即可按上式计算出分级效率。如果对式(4－19)右边分子、分母同 除以Δdp，由式（4－3）的关系，粉尘的分级效率可用除尘器入口及捕集的粉尘 的频度分布 fid、fcd 表示，即： d cd % id f f = (6－10) 而总除尘效率从整个粒径范围的分级效率求和得到： = d id % (6－11) 分级效率ηd 与粒径 dp 的关系，一般以指数函数形式表示： m p ad d e − = 1− (6－12) 式中，α 和 m 为由实验确定的系数。分级效率 ηd 随 α 和 m 值的增大而提高， α 值越大，粉尘逃逸量越小；而 m 值愈大，表明 dp 对 ηd 的影响越大。m 值一般 在 0.33～1.20。 （3）透过率 P。一些除尘器的除尘效率非常高，可达 99％以上，总效率的 变化难以判断除尘效果及排放对环境效应的影响，有时用从除尘器中逃逸的粉尘 质量与进入的粉尘质量之比的质量分数，即透过率 P 来表示： o 100 100 % i M P M = = − (6－13) 如两台除尘器的除尘效率分别为 99.9％和 99.0％，则前者 P＝0.1％，后者 P ＝1.0％，后者的透过率为前者的 10 倍。 （4）除尘器串联运行的除尘总效率。设 η1，η2，…，ηn 分别为第 1，2，…， n 级除尘器的除尘效率，则 n 级除尘器串联后的总除尘效率为： ( )( ) ( ) 1 2 = − − − − 100 100 100 100 % n (6－14) 三、重力沉降 重力沉降是利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒 污染物与气体分离的过程。特点是结构简单，造价低，便于维护管理，阻力小， 且可以处理高温气体，但是效率低，一般只能去除 50 微米以上的颗粒。因此， 重力沉降室主要作为高效除尘器的预处理。 1.颗粒沉降速度 在重力场的作用下，粒子在静止流体中作自由沉降运动。假设粒子为球形， 直径为 dp。粒子受到重力 Fw 以及流体的浮升力 Fb 和阻力 Fd 的共同作用，其合 力为 F＝Fw―Fb―Fd，其中： ( ) 3 6 F F d g w b p p − = − （6－15） 2 2 d f p v F C A = (6－16)
第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 式中pp及p一粒子及流体的密度,kg/m3; Cr流体的阻力系数 γ一粒子对流体的相对运动速度,m/s; Ap一粒子垂直于气流方向的投影面积,对于球形颗粒,Ap=x424, 粒子在重力作用下,克服流体的浮升力和阻力从起始位置开始作加速下降运 动,即F>0。由于流体阻力Fd随加速沉降速度ν的不断增加大而增大,当Fd 增大到使合力F=0时,加速过程结束,尘粒开始作均速下降运动。此时的尘粒 沉降速度达到了恒定的最大值ws,称为终末沉降速度,简称沉降速度。由式(4 7)和(4-8)可得 4dp(Pp-p)g (6-17 流体阻力系数Cr随流动状态而变化,即与粒子雷诺数Re=vdp/μ有关 式中μ为流体的动力粘度,Pa·s。球形粒子Cr的研究结果如下: 24/Re 层流区( Stokes区)Re≤10 185/Re6过渡区(Aln区)1.0<Re≤500 湍流区( Newton区)Re>500 对处于不同流动区域的粒子,将相应的C代入式(4-9),得到三种流动状况 下的终末沉降速度。例如,对于d=1~100μm的较小颗粒,一般处于层流区, 其终末沉降速度为: dp(pp-p)g 由式(6-19)可知,v∝d2,越细小的粉尘,其沉降速度越小,则越难以分离 含尘气流的温度增高,其密度减小而粘度增加,沉降速度减小,也不易分离。式 (6-1)的斯托克斯粒径d即由式(6-19)求解得到。 此外,颗粒形状、粒子的凝并、髙浓度时颗粒之间相互作用、容器壁面等因 素对颗粒的沉降也有影响。对实际工作中的非球形通常近似按球形粒子处理。 2重力沉降室的设计 重力沉降室是利用重力沉降作用使粉尘从气流 中分离的装置,如图6-1所示,图中L、H、B分别 为沉降室的长、高、宽。当含尘气流进入后,由于 流通面积扩大,流速下降,尘粒借本身重力作用以 沉降速度κ向底部缓慢沉降,同时以气流在沉降室 内的水平速度w继续向前运动。如果气流通过沉降 室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需的 时间,即L/he≥Hv,则具有沉降速度为v的尘粒能够全部沉圆61重力沉示圈 降。 当沉降室的结构尺寸、含尘气体的性质和流量Q一定时确定后,如果粒子 第7页
第 7 页 式中 ρp 及ρ—粒子及流体的密度，kg／m3； Cf—流体的阻力系数； v—粒子对流体的相对运动速度，m／s； Ap—粒子垂直于气流方向的投影面积，对于球形颗粒，Ap＝πdp 2 /4， m2。 粒子在重力作用下，克服流体的浮升力和阻力从起始位置开始作加速下降运 动，即 F＞0。由于流体阻力 Fd 随加速沉降速度 v 的不断增加大而增大，当 Fd 增大到使合力 F＝0 时，加速过程结束，尘粒开始作均速下降运动。此时的尘粒 沉降速度达到了恒定的最大值 vs，称为终末沉降速度，简称沉降速度。由式（4 －7）和(4－8)可得： 4 ( ) 3 p p s f d g v C − = (6－17) 流体阻力系数 Cf 随流动状态而变化，即与粒子雷诺数 Re＝vdpρ/μ有关， 式中μ为流体的动力粘度，Pa·s。球形粒子 Cf 的研究结果如下： 0.6 24 / Re Stokes Re 1.0 18.5/ Re 1.0 Re 500 0.44 Re 500 层流区（ 区） 过渡区（Allen区） 湍流区（Newton区） (6－18) 对处于不同流动区域的粒子，将相应的 Cf 代入式(4－9)，得到三种流动状况 下的终末沉降速度。例如，对于 dp＝1～100μm 的较小颗粒，一般处于层流区， 其终末沉降速度为： ( ) 2 18 p p s d g v − = (6－19) 由式(6－19)可知，vs∝dp 2，越细小的粉尘，其沉降速度越小，则越难以分离； 含尘气流的温度增高，其密度减小而粘度增加，沉降速度减小，也不易分离。式 (6－1)的斯托克斯粒径 ds 即由式(6－19)求解得到。 此外，颗粒形状、粒子的凝并、高浓度时颗粒之间相互作用、容器壁面等因 素对颗粒的沉降也有影响。对实际工作中的非球形通常近似按球形粒子处理。 2.重力沉降室的设计 重力沉降室是利用重力沉降作用使粉尘从气流 中分离的装置，如图 6－1 所示，图中 L、H、B 分别 为沉降室的长、高、宽。当含尘气流进入后，由于 流通面积扩大，流速下降，尘粒借本身重力作用以 沉降速度 vs 向底部缓慢沉降，同时以气流在沉降室 内的水平速度 vo 继续向前运动。如果气流通过沉降 室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需的 时间，即 L/vo≥H /vs，则具有沉降速度为 vs 的尘粒能够全部沉 降。 当沉降室的结构尺寸、含尘气体的性质和流量 Q 一定时确定后，如果粒子