Rep?dp?u?4000?10?6?0.912?17.34??2750?500，假设成立。

2.3?10?5当dp=0.4?m时，忽略坎宁汉修正，us?2dp?p18?g?0.088m/s。经验证Re<1，符合Stokes公式。

p

考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近us，因此计算沉降高度时可近似按us计算。 dp=0.4?m h=1.41×10×30=4.23×10m；

－5

－4

dp=40?m h=0.088×30=2.64m； dp=4000?m h=17.35×30=520.5m。

5.11 欲通过在空气中的自由沉降来分离石英（真密度为2.6g/cm）和角闪石（真密度为3.5g/cm）的混合物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。试确定完全分离时所允许的最大石英粒径与最小角闪石粒径的最大比值。

设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，1.743

3

dp1?p1?g?1.74dp2?p2?g

故

dp1dp2?p23.5???1.35。 ?p12.63

5.12 直径为200?m、真密度为1850kg/m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。 解：在所给的空气压强和温度下，??1.205kg/m3,??1.81?10?5Pa?s。d=200?m时，

p

考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：

us?.140.7140.7140.153d1(???)gpp?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，符合过渡区公式。

1.81?10?5阻力系数按P147（5－62）CP?18.5?3.82。阻力按P146（5－59） 0.6RepFp?11?CDAp?u2??3.82?(200?10?6)2?1.205?1.032?7.83?10?8N。 2243

－4

5.13 欲使空气泡通过浓盐酸溶液（密度为1.64g/m，粘度1×10Pa.s），以达到干燥的目的。盐酸装在直径为10cm、高12m的圆管内，其深度为22cm，盐酸上方的空气处于298K和101325Pa状态下。若空气的体积流量为127L/min，试计算气流能够夹带的盐酸雾滴的最大直径。 解：圆管面积A?12?d?7.85?10?3m2。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度 4Q127?10?3us???0.27m/s。考虑利用过渡区公式：

A7.85?10?3?60

us?.140.7140.7140.153d1gp(?p??)?0.428?0.286

代入相关参数??1.19kg/m3,?p?1.64?103kg/m3,??1.82?10?5Pa?s及u=0.27m/s

s

可解得dp=66?m。

66?10?6?1.19?0.27Rep??1.17?1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大直径为?51.82?1066?m。

5.14 试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最大距离。水泥粉尘是从离地面4.5m高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为25～500?m，真密度为1960kg/m，风速为1.4m/s，气温293K，气

3

压为101325Pa。

解：粒径为25?m，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：

us?t?2dp?p18?g?3.69?10?2m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间

H4.5??122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。 ?2us3.69?103

5.15 某种粉尘真密度为2700kg/ m，气体介质（近于空气）温度为433K，压力为101325Pa，试计算粒径为10和500?m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。 解：在给定条件下??0.815kg/m3,??2.5?10?5Pa?s。

当dp=10?m，粉尘颗粒处于Stokes区域：

2dp?put2(1?10?6)2?2700162uc?????0.768m/s。 ?518?R0.218?2.5?10ut213d=500?m，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55??du??dp?p?6Rp

2p2c。因此

uc?

3.03dp?put2R??80.2m/s。经验证，Re=1307>500，假设成立。

p

第六章 除尘装置

6.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流速为1.2m/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21。 解：计算气流水平速度v03

?Q1.2??2.87?10?2m/s。设粒子处于A9.14?4.57Stokes区域，取

??1.82?10?5Pa?s。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

dmin18?v0H18?1.82?10?5?2.87?10?2?4.57?6???17.2?10m?17.2?m 3?pgL1.21?10?9.81?12.19即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2 直径为1.09?m的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm，长50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能得到80%的操作效率。

解：按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

?1n1?80??n2?n12?18??22.2，因此需要设置23层。 ?2n2?164.96.3 有一沉降室长7.0m，高12m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。 解：?3

?0.067kg/(m.h)?1.86?10?5Pa?s

dmin18?v0H18?1.86?10?5?0.3?12?5???8.4?10m?84?m?100?m，符合层3?pgL2.5?10?9.81?7流区假设。

6.4 气溶胶含有粒径为0.63和0.83?m的粒子（质量分数相等），以3.61L/min的流量通过多层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，?h=0.129cm，??1.05g/cm3，W=20cm，

?0.000182g/(cm.s)，n=19层。

解：设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：

v?8RT8?8.314?298??466.6m/s， ?3?M3.142?28.97?102?6.6?10?21.82?10?5?8?0.21 ????6.6?10m，Kn?0.630.499?v0.499?1.185?466.6?C?1?0.21[1.257?0.4e?1.100.21]?1.264。故us?2dp?p18?gC?1.58?10?5m/s

usLW(n?1)1.58?10?5?0.5?0.2?20?i???0.525。用同样方法计算可得?3Q3.61?10/600.83?m粒子

的分级效率为0.864。 因此总效率 ?i?0.5(0.525?0.864)?0.695

6.5 试确定旋风除尘器的分割直径和总效率，给定粉尘的粒径分如下：

平均粒径范围/?m 质量百分数/% 0~1 3 －5

1~5 20 5~10 15 10~20 20 20~30 16 30~40 10 40~50 6 50~60 3 >60 7 已知气体粘度为2×10，颗粒比重为2.9，旋风除尘器气体入口速度为15m/s，气体在旋风除尘器内的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为3m，入口宽度76cm。

?NVcD2?p解：按《Air Pollution Control Engineering》公式 ??1?exp[?()]。

9Wi?令?=50%，N=5，Vc=15m/s，?p=2.9×10kg/m，W=0.76m，?3

3

代入上式得d=11.78?m。 ?2?10?5Pa?s，

c

利用《大气污染控制工程》P170（6－18）?i?(dpi/dc)21?(dpi/dc)2 计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效

率????igi?55.3%

3

6.6 某旋风除尘器处理含有4.58g/m灰尘的气流（?分析试验得到下列结果。 粒径范围/?m 0~5 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 >45 ，其除尘总效率为90%。粉尘?2.5?10?5Pa?s）

捕集粉尘的质量百分数/% 0.5 1.4 1.9 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 84.0 逸出粉尘的质量百分数/% 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 0.5 0.4 0.3 1.1 1）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。 解：根据《大气污染控制工程》P144（5－53）?i表所示：

粉尘间隔/?m 质量 频率 /% 捕集g3 出口g2 0~5 0.5 5~10 1.4 10~15 1.9 4.5 15~20 2.1 2.1 20~25 2.1 1.5 25~30 2.0 0.7 30~35 2.0 0.5 35~40 2.0 0.4 40~45 2.0 0.3 >45 84.0 1.1 ????Pg2i/g3i（P=0.1）计算分级效率，结果如下

76.0 12.9 ?i/% 5.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85