烟气中颗粒沉降计算公式
沉降室构造和设计要点
沉降室构造和设计要点0000水平气流沉降室的构造主要是由室体、进气口、出气口和集灰斗组成。
含尘气体在室体内缓慢流动，小粒借助自身重力作用被分离而捕集下来。
为了提高沉降室的除尘效率，有的在室内加装一些垂直挡板，如图4-2所示。
其目的，一方面是为了改变气流的运动方向，由于粉尘颗粒惯性较大，不能随同气体一起改变方向，撞到挡板上，失去继续飞扬的动能，沉降到下面的集灰斗中;另一方面是为了延长粉尘的通行路程，使它在重力作用下逐渐沉降下来。
有的采用百叶窗形式代替挡板，效果更好;有的还将垂直挡板改为"人"字形挡板，如图4-3所示，使气体产生一些小股涡旋，尘粒受到离心力作用，与气体分开，并碰到室壁上和挡板上，使之沉降下来。
对装有挡板的沉降室，气流速度可以提高到6~8m/s。
多段降尘室设有多个室段，这样相对地降低了尘粒的沉降高度。
沉降室的技术性能可按下述原则进行判定:①沉降室内被处理气体速度(基本流速)越低，越有利于辅集细小的尘粒，但装置相对庞大;②基本流速一定时，沉降室的纵深越长，则除尘效率也就越高，但不宜延长至10m以上;③在气体入口处装设整流板，在沉降室内装设挡板，使沉降室内气流均匀化，增加惯性碰撞效应，有利于除尘效率的提高。
综上所述.通常基本流速选定为1~2m/s，实用的捕集粉尘粒径为40μm以上，压力损失比较小，当气流温度为250~300℃，气体在沉降室人口和出口处的流速为12~16m/s沉降总阻力损失为100~120Pa。
沉降室在许多情况下作为多级除尘器使用。
2、沉降室设计计算在实际沉降室设计中，通常用近似计算求得沉降室的主要结构尺寸。
在近似计算中设烟气为水平均匀气流，并假设尘粒具有与烟气相同的速度。
沉降室的结构尺寸就使烟尘通过沉降室长度L时的流速υ能使粒子借自身重力作用，按沉降速度叫下降到沉降室的底部(见下图)。
为此，尘粒沉降到底部的时间应小于或等于烟气通过沉降室的时间。
设烟气通过沉降室的时间为t，则t=L/υ式中L--沉降室长度，m;u---烟气流速，m/s;设尘粒沉降到底部的时间为ta，则ta=H/w式中H---沉降室高度，m;w--尘粒沉降速度，m/s;由于尘粒通过沉降室截面的流速并不均匀，按上式求得的沉降室尺寸必须适当放大其长度的宽度。
试验二烟气流量及尘浓度测定
实验二烟气流量及含尘浓度的测定一、实验目的和意义和目的大气污染的主要来源是工业污染源排出的废气，其中烟道气造成的危害极为严重。
因此，烟道气（简称烟气）测试是大气污染源监测的主要内容之一。
测定烟气的流量和含尘浓度对于评价烟气排放的环境影响，检验除尘装置的功效有重要意义。
通过本实验应达到以下目的：（1）掌握烟气测试的原则和各种测量仪器的试用方法；（2）了解烟气状态（温度、压力、含湿量等参数）的测量方法和烟气流速流量等参数的计算方法；（3）掌握烟气含尘浓度的测定方法二、实验原理（一）采样位置的选择正确的选择采样位置和确定采样点数目对采集有代表性的并符合测定要求的样品是非常重要的。
采样位置应取气流平稳的管段，原则上避免弯头部分和断面形状急剧变化的部分，与其距离至少是烟道直径的1.5倍，同时要求烟道中气流速度在5m/s以上。
而采样孔和采样点的位置主要依据烟道的大小和断面的形状而定。
下面说明不同形状烟道采样点的布置。
1.圆形烟道采样点分布见图1（a）。
将烟道的断面划分为适当数目的等面积同心圆环，各采样点均在等面积的中心线上，所分的等面积圆环数由烟道的直径大小而定。
2.矩形烟道将烟道断面分为等面积的矩形小块，各块中心即采样点。
见图1（b）。
不同面积矩形烟道等面积分块数，见表1。
表1矩形烟道的分块和测点数烟道断面面积/m2等面积分块数测点数<1 1~4 4~9 2×23×34×349123.拱形烟道分别按圆形烟道和矩形烟道采样点布置原则，见图1（c）。
图1 烟道采样点分布图（a ）圆形烟道；（b ）矩形烟道；（c ）拱形烟道（二）烟气状态参数的测定烟气状态参数包括压力、温度、相对湿度和密度。
1.压力测量烟气压力的仪器为S 型毕托管，适用于含尘浓度较大的烟道中。
毕托管是由两根不锈钢管组成，测端做成方向相反的两个互相平行的开口，如图2所示，测定时将毕托管与倾斜压力计用橡皮管连好，一个开口面向气流，测得全压；另一个背向气流，测得静压；两者之差便是动压。
CEMS污染物、颗粒物、流量的计算和折算公式
CEMS污染物、颗粒物、流量的计算和折算公式1、烟气流量的计算公式：-V S= K V﹡-V PQ Sn干=3600﹡F﹡-V S﹡273﹡(B a+P S)﹡(1-X SW)/(273+t S)/101325 Q Sn----标态干基流量，单位Nm3/hF----烟道截面积，单位m2（π﹡r2）-V S----湿态平均流速，单位m/sQ S----工况湿态流量，单位m3/hB a----大气压力，单位PaP S----烟气静压，单位Pa（压力的测量值）X SW----烟气湿度，单位%（湿度的测量值）t S----烟气温度，单位℃（温度的测量值）K V----速度场系数，一般取1.1~1.2-V P----cems测得流速，单位m/s（流量测量值）2、颗粒物的折算计算公式：C S干=C湿/(1-X SW)C Sn干= C S干﹡(273+t S)﹡101325 /273/(B a+P S)C折= C Sn干﹡(21-C O2S)/ (21-C VO2干)C折----折算成实际的污染物排放浓度，单位mg/Nm3C Sn干----标态干基颗粒物，单位mg/Nm3C S干----工况干基颗粒物，单位mg/m3C湿----工况湿基颗粒物，单位mg/m3X SW----烟气湿度，单位%（湿度的测量值）B a----大气压力，单位PaP S----烟气静压，单位Pa（压力的测量值）t S----烟气温度，单位℃（温度的测量值）C O2S----行业内氧气基准值，单位%（火电厂6%，垃圾焚烧11%，钢铁烧结机16%）C VO2干----烟气中含氧量干基体积浓度，单位%（氧气的测量值）3、气态污染物的折算计算公式：（SO2、HCL、HF、NO﹡、CO、）C S干=C湿/(1-X SW)C Sn干= C S干﹡(273+t S)﹡101325 /273/(B a+P S)C折= C Sn干﹡(21-C O2S)/ (21-C VO2干)C折----折算成实际的污染物排放浓度，单位mg/Nm3C Sn干----标态干基污染物，单位mg/Nm3C S干----工况干基污染物，单位mg/m3C湿----工况湿基污染物，单位mg/m3X SW----烟气湿度，单位%（湿度的测量值）B a----大气压力，单位PaP S----烟气静压，单位Pa（压力的测量值）t S----烟气温度，单位℃（温度的测量值）C O2S----行业内氧气基准值，单位%（火电厂6%，垃圾焚烧11%，钢铁烧结机16%）C VO2干----烟气中含氧量干基体积浓度，单位%（氧气的测量值）。
水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数值模拟
水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数值模拟唐智;方正;袁建平;王骏横【摘要】基于火灾双层模型思想及基本物理定律,通过分析单个水颗粒与热气流的相互作用,研究水颗粒群对火灾烟气层的影响,建立了水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数学模型,模型与实验值的对比误差为±0.3m.利用该模型模拟研究发现:增大喷头流量速率、减小水颗粒喷射夹角、减小水颗粒粒径会加剧烟气层沉降;在同一喷水条件下,低温、薄烟气层更易于沉降,当烟气层厚度薄于某一临界值时,烟气沉降距离会大幅度增加;常用的12.7 mm喷淋喷头的工作压力不宜大于20m.该模型可有效缓解喷水对实际火灾烟气层的沉降作用.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(043)012【总页数】7页(P71-76,84)【关键词】喷头;水颗粒;火灾;烟气;沉降【作者】唐智;方正;袁建平;王骏横【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072;武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072;武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072;武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU892;X34与传统水灭火方式相比，灭火喷头把水生成颗粒形态，增大水的比表面积，使之具有较强的火场冷却、灭火能力.然而，喷出的水颗粒会影响烟气稳定性，加剧烟气沉降，并不利于火场人员疏散及救援，其原因一方面是水颗粒冷却作用减小了烟气层浮力，另一方面是水颗粒降落过程中对烟气施加的向下拖曳力.不少学者建立了理论模型描述喷头水颗粒与火灾烟气相互作用的现象，模型通常忽略烟颗粒对火灾烟气流动的影响，将火灾烟气视为理想气体.Chow等[1]建立了单个灭火喷头水颗粒与热气层相互作用的一维模型.Jackman[2]建立了常用喷淋灭火喷头与火灾烟气层相互作用的“Splash”模型.然而，上述模型并未涉及上层热烟气流入下部冷空气层后的流动特征.为了量化烟气流入冷空气层的沉降距离，Heskestad[3]采用流体射流理论建立了相应模型.Cooper[4]则在文献[3]的基础上，把喷水条件下的烟气流态划分为6种情况分别进行建模，但模型较为复杂且缺乏实验数据验证.此外，为了判断烟气层在灭火喷头作用下是否发生沉降，Bullen[5]从喷水区域烟气竖向力学平衡角度提出了烟气沉降的临界判据，但该判据与实验对比的结果并不理想.Li等[6- 7]继而考虑了烟气层竖向温度梯度及水颗粒空间分布不均等因素，修正了Bullen判据.水颗粒对烟气的冷却作用使得喷水区域内烟气较区域外热烟气具有更大的密度，从而形成向下的烟气浮力(体积力)，这在前人的理论模型中并未指出.因此，文中将首先从微观上考虑单个水颗粒在热气层中的运动特性及吸热蒸发，再考虑整个颗粒群对热烟气层的动量、能量传递，描述喷水区域内烟气体积力的变化特征，建立水颗粒作用下火灾烟气层沉降数学模型，在与实验结果对比的基础上，利用该模型研究单个喷头水颗粒对火灾烟气层沉降的影响规律.1.1 模型基本假设为了简化模型，提出以下基本假设：(1)基于火灾双层模型思想，认为上层热烟气层和下层冷空气层分别具有相同的温度值Ts,o和Ta,o，喷水区域内烟气温度为Ts,i，并产生沉降，如图1所示.模型中仅考虑烟气特性沿竖向(z向)的变化，且假定烟气符合理想气体定律.(2)喷头生成的水颗粒被简化为具有相同的粒径及速度大小，水颗粒喷射夹角为θ，其方位角在0°～360°间均匀分布，形成的水颗粒群为空心锥形，如图1所示.(3)水颗粒为球形，不考虑颗粒形变、破碎及相互间碰撞.(4)由于水颗粒在空中运动时间短，忽略水颗粒穿越烟气层时的温升.1.2 水颗粒的运动方程根据动量定理，单个水颗粒在径向r及竖向z的运动方程可表示为式中：径向r及竖向z参见图1；md为单个水颗粒的质量，kg，由粒径Dd和水密度ρd表示为；ρs,i为喷水区域内烟气的密度；vd,z和vd,r分别为水颗粒的竖向及径向分速度，合成水颗粒速度为；Fd,z和 Fd,r分别是水颗粒在运动中所受到的竖向及径向阻力，其值由阻力合力Fd分解得到：式中，ρs,i(，其中s,i是水颗粒与周围烟气的相对速度，CD为颗粒阻力系数，其值与雷诺数Re有关，可表示为[1]另外，水颗粒径向位移随竖向位移的变化情况描述如下：由于水颗粒的径向位移构成喷水区域的径向半径，式(4)还用于计算喷水区域边界.1.3 水颗粒的蒸发根据水颗粒温度不变的假定，水颗粒从周围吸收的热量均用于蒸发，并忽略火场热辐射对水颗粒的影响，建立相应的能量守恒方程：[(Ts,i-Td)]式中，Lv为水的蒸发潜热，J/kg；Ts,i、Td分别为喷水区域烟气温度及水颗粒温度；hc为对流传热系数，W/(m2·K)，为烟气的热传导系数，Nu为努塞尔数，由Ranz和Marshall方程[8]给出：Nu=2+0.6Re1/2Pr1/3由于普朗特数Pr与温度关系不大，模型中将Pr统一取为0.7[9].1.4 喷水区域烟气的运动方程取任意体积微元Δz为研究对象，见图1.根据动量定理及烟气特性仅沿竖向变化的假定，烟气流经Δz的动量改变来源于其所受的竖向合力，故式中：vs,i、s,i分别为流经的烟气流速及质量速率，且s,i=ρs,ir2vs,i；是水颗粒在体积微元中对烟气施加的竖向总拖曳力，其值与颗粒运动过程中所受阻力大小相等，可表示为式中，w为喷头体积流量速率，m3/s.局部烟气浮力()的表达式为r2(ρs,i-ρo(z))g式中，r为z高度处喷水区域的径向半径，m；ρo(z)为喷水区域外z高度处气体密度，kg/m3.根据理想气体定律，有ρo(z)在模型中，参考气体温度及密度分别设置为Tr=293 K、ρr=1.2 kg/m3.因此，对于0≤z≤h，由于水颗粒的冷却作用，喷水区域内烟气的密度ρs,i>ρo(z)，故产生向下的烟气浮力.而当z>h时，ρs,i<ρo(z)，烟气具有向上的浮力.1.5 喷水区域烟气能量方程同样取任意体积微元为研究对象，如图1所示，其热量的变化一方面来自水颗粒对烟气的直接冷却，另一方面来自喷水区域内、外间的热量传递.根据能量守恒定律，建立如下方程：式(12)可计算出喷水区域内烟气的温度分布，其中c是水颗粒对烟气的冷却速率，相应的为(Ts,i-Td)式中，d为喷头单位时间喷出的水颗粒个数.1.6 模型求解及结果输出综合式(1)、(4)、(5)、(8)、(9)、(10)、(12)、(13)，组成一个一阶微分方程组，运用Matlab工具对该方程组进行编程和数值求解，求解函数采用‘ode15i’，函数通过对各微分方程的变量从喷头位置(z=0)沿竖向逐步向下积分，得到不同竖向距离处的变量值，包括水颗粒竖向分速度vd,z、水颗粒径向分速度vd,r、区域的径向半径(水颗粒的径向位移)r、水颗粒粒径Dd、水颗粒对烟气施加的竖向总拖曳力FD,z、烟气浮力FB、喷水区域烟气沉降速度vs,i及温度Ts,i、水颗粒与烟气间的热交换速率c.此外，上层烟气在水颗粒作用下发生沉降，但进入下层冷空气后，浮力大幅度增加，沉降速度逐渐减小，减小至0 m/s后不再继续沉降，甚至向上蔓延.该现象已被实验结果所证实[7].因此，模型计算出的烟气沉降速度可用于进一步判断得到烟气沉降距离.为了说明模型预测烟气沉降的准确性，将模型与实验结果进行了对比.Li等[7]通过实验研究了喷淋作用下的烟气沉降特性，其实验台能形成4.2 m(长)×4.2 m(宽) ×2.0 m(厚)的烟气层，采用了ZSTP-15喷淋灭火喷头，喷头直径为12.7 mm，流量特性系数为80±4，安装于烟层顶部的中央位置，实验测量了喷水前后烟气层温度及烟气沉降距离.实验详细描述见文献[7].在模拟参数设定中，烟气层温度、空气层温度及水温根据测量结果直接设定，喷头流量根据喷水压力及流量特性系数设定.然而，水颗粒的平均粒径及喷射角度并无直接的实验值，其中平均粒径与Cm值有关，文献[7]中推荐Cm=2.33.此外，根据Sheppard[10]的实验结果，孔径小于25 mm的喷淋灭火喷头在θ=150°处具有最大喷水通量.因此，文中采用Cm=2.33计算喷头的水颗粒粒径，水颗粒喷射夹角则采用θ=150°，模拟计算结果表明，模型预测不同喷水压力下烟气沉降距离的结果与实验数据较为吻合，误差范围在±0.3 m以内，详见表1.为了分析和研究单个灭火喷头作用下火灾烟气层沉降的规律，利用文中建立的数学模型开展了一系列的数值模拟.模拟了温度为318 、338 和368 K的烟气层，其厚度变化范围为0.5～4 m，烟气层底部离地面均为5 m.模拟分析的喷头参数包括喷头流量速率w、水颗粒喷射夹角θ和粒径Dd.图2显示了不同喷水条件下烟气沉降距离随烟气层特性的变化情况.其中，图2(a)的喷头模拟参数设置是:/s，θ=90°、vd=5 m/s、Dd=1 000μm、Td=293 K，而图2(b)-2(d)则在图2(a)基础上将喷头模拟参数分别改变为.2 L/s、Dd=1 500 μm、θ=189°，其他参数值保持不变.4.1 喷头流量速率对烟气沉降的影响图2(a)、2(b)对应的喷头流量速率w分别为1 L/s和0.2 L/s,而喷头其它参数相同.对比图2(a)、(b)，发现对于同一特性烟气层，即具有相同温度、厚度的烟气层，喷头流量速率越大造成越严重的烟气沉降.原因很显然，当喷头流量速率越大时，产生的水颗粒数量越多，与烟气相互作用的表面积增大，对烟气向下拖曳及冷却作用也越强.4.2 水颗粒初始粒径对烟气沉降的影响对比图2(a)、2(c),分别采用1 000和1 500 μm的水颗粒作为模拟对象,喷头其它参数相同，对于同一烟气层，水颗粒粒径越小造成的烟气沉降距离越大.原因主要有以下两点：(1)在相同喷头流量速率条件下，水颗粒粒径越小时具有更大的比表面积，因此与烟气相互作用的总表面积越大；(2)水颗粒的径向位移随着粒径减小而逐渐缩短，意味着喷水区域缩小，使得区域内烟气体积及相应的总浮力随之减小，从而导致烟气更易沉降.图3显示了338 K烟气层中不同粒径水颗粒形成喷水区域的径向半径.4.3 水颗粒喷射夹角对烟气沉降的影响图2(a)、2(d)对应的水颗粒喷射夹角θ分别取90°和179°，喷头的其他参数相同.对比图2(a)、2(d)，发现对于同一特性烟气层，水颗粒喷射夹角越小时造成的烟气沉降距离更大，同理是因为较小的水颗粒喷射夹角形成较小的喷水区域，图4显示了在338 K烟气层中具有不同θ喷头所形成的喷水区域径向半径.4.4 烟气层特性对烟气沉降的影响分析图2可发现，烟气沉降距离与烟气层温度及厚度存在一定的规律.在同一喷水条件下，烟气层温度越低，烟气沉降距离越大，表明烟气越易沉降，这是因为低温烟气的浮力相对较低，例如图2(a)中318 K烟气层均沉降至地面位置.此外，当烟气层厚度由厚变薄时，相应的烟气沉降距离呈先减小后增大的趋势，当烟气层厚度减小到一定程度时，即烟气层厚度小于某一临界值时，烟气沉降距离会急剧增大，而临界值与水颗粒粒径、喷水流量、喷水夹角及烟气层温度等因素有关.分析其原因，是因为烟气层厚度小于临界值后，空气更容易被卷吸进入到沉降烟气中，使得烟气温度急剧降低，浮力减小，从而不断沉降.图5分别显示了一定喷水条件( w=1 L/s，θ=90°，vd=5 m/s，Dd=1 000 μm，Td=293 K)下1 m、1.5 m厚烟气层(338 K)的沉降距离与空气卷吸速率的关系.由图可知，与1.5 m厚烟气层相比，喷水作用到1 m厚的烟气层后，由于空气被不断地卷吸进入沉降烟气，使得烟气沉降距离不断增加.该发现具有重要的实际意义，因为实际火灾烟气层在蓄积初期具有较薄的厚度及较低的温度，此时开启自动喷水灭火系统，烟气很可能会发生严重沉降.为了进一步量化说明实际喷头对火灾烟气层的沉降程度，下面将以常用的12.7 mm喷淋喷头为模拟对象.在模拟参数设置中，由于喷头感温元件的设置温度范围为338～373 K，从易于火灾烟气沉降的角度，认为实际喷头开启时火灾烟气温度为343 K.此外，根据我国现行规范[11],要求喷头的工作压力不应小于5 m，故喷水压力分别选取了5、10、15、20、25和30 m.模拟结果见图6，可知随着烟气层厚度的减小和喷水压力的增大，烟气沉降均会逐渐加剧，而当烟气层厚度≥0.5 m、喷水压力≤20 m时，烟气沉降距离均小于0.5 m,可认为喷淋对烟气的沉降作用并不严重.因此，为了缓解12.7 mm喷淋喷头对实际火灾烟气的沉降作用，在实际自动喷水系统的设计中，喷水压力不宜大于20 m.文中建立了单个灭火喷头水颗粒作用下的火灾烟气层沉降模型，模型能输出水颗粒在热烟气层中的特性变化、烟气与水颗粒的热交换速率及烟气沉降距离等结果，模型的正确性建立在物理过程合理描述及计算结果合理性分析之上，与实验值的对比误差为±0.3 m.同时，利用所建立的模型，模拟分析了水颗粒作用下火灾烟气层沉降现象，得到的主要规律性结论有：(1)对于同一特性火灾烟气层，喷头流量速率增大、水颗粒粒径减小、水颗粒喷射夹角减小均会使得烟气沉降加剧，表现为烟气沉降距离增加.由于实际灭火喷头在高喷水压力时，喷头流量速率会相应增大，而水颗粒平均粒径会随之减小，因此，减小实际灭火喷头的喷水压力及选用水颗粒喷射夹角较大的喷头将有利于火灾烟气层保持分层和稳定.(2)在同一喷水条件下，烟气沉降距离随着烟气层温度升高而减小，而随着烟气层厚度减小呈先减小后增大的趋势，当烟气层厚度小于某一临界值时，烟气沉降距离会急剧增大.因此，针对火灾初期的火灾烟气层具有厚度薄及温度低的特点，火灾初期开启自动喷水灭火系统，易造成烟气严重沉降.(3)对于12.7 mm喷淋喷头，当烟气层厚度≥0.5 m、喷水压力≤20 m时，烟气沉降距离均小于0.5 m,建议在实际自动喷水系统的设计中，喷水压力不宜大于20 m.† 通信作者：袁建平(1981-)，男，副教授，博士，主要从事建筑防火技术研究.E-mail:**************.cn【相关文献】[1] Chow W K，Yao B.Numerical modeling for interaction of a water spray with smoke layer [J].Numerical Heat Transfer，Part A，2001，39:267- 283.[2] Jackman L A.Sprinkler spray interactions with fire gases [D].London:South Bank University，1992.[3] Heskestad G.Sprinkler/hot layer interaction [M].Gaithersburg:National Institute of Standards and Technology，1990.[4] Cooper L Y.The interaction of an isolated sprinkler spray and a two-layer compartment fire environment [J].International Journal of Heat Mass 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烟气折算公式
烟气折算公式流速Vs = Kv ＊Vp其中Vs 为折算流速Kv为速度场系数Vp 为测量流速粉尘1 粉尘干基值DustG = Dust / ( 1 – Xsw / 100 )其中DustG 为粉尘干基值Dust 为实测的粉尘浓度值Xsw 为湿度2 粉尘折算DustZ = DustG ＊Coef其中DustZ 为折算的粉尘浓度值DustG 为粉尘干基值Coef 为折算系数，它的计算方式如下:Coef = 21 / ( 21 - O2 ）/ Alphas其中O2 为实测的氧气体积百分比。
Alphas 为过量空气系数（燃煤锅炉小于等于45.5MW折算系数为1。
8；燃煤锅炉大于45.5MW折算系数为1。
4；燃气、燃油锅炉折算系数为1.2)3粉尘排放率DustP = DustG ＊Qs / 1000000其中DustP 为粉尘排放率Dust 为粉尘干基值Qs 为湿烟气流量，它的计算方式如下：Qs = 3600 * F * Vs其中Qs 为湿烟气流量F 为测量断面面积Vs 为折算流速SO21 SO2干基值SO2G = SO2 / （1 – Xsw / 100 ）其中SO2G 为SO2干基值SO2 为实测SO2浓度值Xsw 为湿度2 SO2折算SO2Z = SO2G * Coef其中SO2Z 为SO2折算率SO2G 为SO2干基值Coef 为折算系数，具体见粉尘折算3 SO2排放率SO2P = SO2G ＊Qsn / 1000000其中SO2P 为SO2排放率SO2G 为SO2干基值Qsn 为干烟气流量，它的计算方式如下：Qsn = Qs ＊273 / （273 + Ts ) * （Ba + Ps ）/ 101325 * ( 1 – Xsw / 100 )其中Qs 为湿烟气流量Ts 为实测温度Ba 为大气压力Ps 为烟气压力Xsw 为湿度NO1 NO干基值NOG = NO / （1 – Xsw / 100 ）其中NOG 为NO干基值NO 为实测NO浓度值Xsw 为湿度2 NO折算NOZ = NOG * Coef其中NOZ 为NO折算率NOG 为NO干基值Coef 为折算系数，具体见粉尘折算3 NO排放率NOP = NOG * Qsn / 1000000其中NOP 为NO排放率NOG 为NO干基值Qsn 为干烟气流量，它的计算方式如下:Qsn = Qs ＊273 / ( 273 + Ts ) ＊（Ba + Ps ）/ 101325 ＊（1 – Xsw / 100 ）其中Qs 为湿烟气流量Ts 为实测温度Ba 为大气压力Ps 为烟气压力Xsw 为湿度。
烟气行业颗粒物流量工况与标况换算计算公式
工况烟气与标况烟气换算公式：101325273273Xsw -1C'Cw s a s P B t +⨯+⨯⨯=）（Cw —实际烟气状况下颗粒物断面浓度平均值，3/mg m ；C ’—标准状态下颗粒物断面浓度平均值，3/mg m ；Ts —测定断面平均烟温，℃；a B —测定期间的大气压，Pas P —测定断面烟气静压，Pa；Xsw —测定断面烟气平均含湿量，%。
标况到折算的换算公式：σαα⨯=C'C C —折算成过量空气系数为α时的颗粒物或气态污染物排放浓度，3/mg m ；C’—标准状态下颗粒物或气态污染物实测平均浓度，3/mg m ；α—在测点实测的过量空气系数；s α—有关排放标准中规定的过量空气系数。
标准过量空气系数的换算公式：2s 2121Xo -=α2Xo —有关排放标准中规定的基准氧含量。
排放率换算公式：-610Qsn c'G ⨯⨯=G —颗粒物或气态污染物排放率，kg/h;C’—标准状态下颗粒物或气态污染物实测平均浓度，3/mg m ；Qsn —标准状态下干排烟气量，h m /3。
标况烟气流量：∑-=n 1QsnQ n Q —标准状态下干烟气排放总量；Qsn —标准状态下干排烟气量，h m /3。
工况流量与标况流量换算公式：)1(101325273273Xsw Ps Ba t Qs Qsn s-⨯+⨯+⨯=Qsn —标准状态下干烟气流量，h m /3；Ba —大气压力，Pa；Ps —烟气静压，Pa；s t —烟温，℃；Xsw —烟气中含湿量，%。
湿烟气流量：VsF 3600Qs ⨯⨯=Qs —工况下湿烟气流量，h m /3；F —测定断面的面积，2m 。
烟气流速的计算：Vp Kv Vs ⨯=Vs—测点断面的湿排气平均流速，m/s;Kv—速度场系数；Vp—测定断面某一固定点或测定线上的湿排气平均流速，m/s。
大气污染课后答案5章
第五章 颗粒污染物控制技术基础5.1 根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。
解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d 84.1=61.0m μ、d 50=16.0m μ、d 15。
9=4.2m μ。
81.3501.84==d d g σ。
作图略。
5.2 根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。
污染源 质量中位直径 集合标准差 平炉 0.36 2.14 飞灰6.8 4.54 水泥窑 16.5 2.35 化铁炉 60.0 17.65 解：5.3 已知某粉尘粒径分布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积－解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d 50（MMD ）=10.3m μ、d 84.1=19.1m μ、d 15。
9=5.6m μ。
85.1501.84==d d g σ。
按《大气污染控制工程》P129（5－24）m NMD NMD MMD g μσ31.3ln 3ln ln 2=⇒+=；P129（5－26）m d NMD d L g L μσ00.4ln 21ln ln 2=⇒+=； P129（5－29）m d NMD d sv g svμσ53.8ln 25ln ln 2=⇒+=。
5.4 对于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m 3，填充空隙率0.7，试确定其比表面积（分别以质量、净体积和堆积体积表示）。
解：《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示g cm d S Psv m /107.3623⨯==ρP135（5－38）按净体积表示323/1003.76cm cm d S svV ⨯==P135（5－40）按堆积体积表示323/1011.2)1(6cm cm d S svb ⨯=-=ε。
化工原理分章试题与解答第三章
第三章一、填空题1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。
(＞，＜，＝) 答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u <热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u <2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。
（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。
ρξρρ3)(4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加，p nRTV =，所以气体的体积流量减小，气体的停留时间A V L u L t s /==，气体体积流量减小，故停留时间变大。
最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-=s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2，1η 2η。
答：小于，小于5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数：1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；1）0. 5；2）0.707；3）1s p -∆∝1)/(1τ，可得上述结果。
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重力沉降公式
一、颗粒运动状态
μρu d p p =
Re (1-1)
式中：p Re -----雷诺数
p d -----颗粒直径 m
ρ--------空气密度 3/m kg
u--------颗粒运动速度 m/s
μ-------空气粘度 P a ·s
在293K 和101325 P a 下，干空气粘度1.81×10-5 P a ·s
干空气密度1.2053/m kg
1、层流区：p Re ≤1。
2、滑动区：p Re ≤1，颗粒尺寸很小，与气体分子平均自由程差不多。
3、过渡区：1＜p Re ＜500。
4、湍流区：500＜p Re ＜2×105。
二、颗粒沉降速度
1、层流区
g d u p p s μρ182= (1-2)
式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
p d -----颗粒直径 m
p ρ--------颗粒密度 3/m kg
g--------重力加速度 m/s 2
μ-------空气粘度 P a ·s
公式(1-2)对粒径为 1.5~75m μ的单位密度（p ρ=10003/m kg ）的颗粒，计算精度在±10%以内。
2、滑动区
gC d u p
p
s μρ182= (1-3)
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫
⎝⎛-++=n n K K C 10.1exp 400.0257.11 (1-4)
p
n d K λ
2
= (1-5)
v ρμ
λ499.0= (1-6)
M RT
v π8= (1-7)
式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
p d -----颗粒直径 m
p ρ--------颗粒密度 3/m kg
g--------重力加速度 m/s 2
μ-------空气粘度 P a ·s
C-----坎宁汉修正系数
Kn -----努深数
λ--------气体分子平均自由程 m
ρ--------空气密度 3/m kg
v -------气体分子的算术平均速度 m/s
R-----通用气体常数，8.31411--∙∙K mol J
T--------气体温度, K
M--------气体摩尔质量 m o l
kg / 粗略估计，坎宁汉修正系数在293K 和101325 P a 下，
C=1+0.165/p d (1-8)
式中：C-----坎宁汉修正系数
p d -----颗粒直径 m μ
公式(1-3)对粒径p d ≥0.001m μ的微粒，计算是精确的。
3、过渡区
286.0428.0714.0714.014.1)
(153.0ρμρρg d u p p s -= (1-9)
式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
p d -----颗粒直径 m
p ρ--------颗粒密度 3/m kg
g--------重力加速度 m/s 2
μ-------空气粘度 P a ·s
ρ--------空气密度 3/m kg
4、湍流区 ()ρρρ/74.1g d u p p s -= (1-9)
式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
p d -----颗粒直径 m
p ρ--------颗粒密度 3/m kg
g--------重力加速度 m/s 2
ρ--------空气密度 3/m kg
三、层流式重力沉降室
1、颗粒的分级除尘效率
Q
LW u H v L u s s i ==0η (1-10) 式中：i η-----颗粒的分级除尘效率
s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
L--------沉降室长度 m
H--------沉降室高度 m
0v -------气体初始流速 m/s
W-----沉降室宽度 m
Q-----处理烟气量 m3/s
2、多层沉降室颗粒的分级除尘效率
()
Q n
LW u s i 1+=η
(1-11) 式中：i η-----颗粒的分级除尘效率
s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
L--------沉降室长度 m
W-----沉降室宽度 m
n-------水平隔板层数 一般n 在3以下。
Q-----处理烟气量 m3/s
3、重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径 gWL Q
gL H
v d p
p ρμρμ18180min == (1-12)
式中：min d ---重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径 m
μ-------空气粘度 P a ·s
0v -------气体初始流速 m/s
L--------沉降室长度 m
H--------沉降室高度 m
p ρ--------颗粒密度 3/m kg
g--------重力加速度 m/s 2
W-----沉降室宽度 m
Q-----处理烟气量 m3/s
公式（1-2）和(1-12)的计算值与试验值在293K 和101325 P a 下，对于颗粒密度p ρ=10003/m kg ，粒径p d ＜100m μ的粒子是一致的。
四、湍流式重力沉降室
颗粒的分级除尘效率
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--=Q LW u H v L u s s i exp 1exp 10η (1-13) 式中：i η-----颗粒的分级除尘效率
s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s
L--------沉降室长度 m
H--------沉降室高度 m
0v -------气体初始流速 m/s
W-----沉降室宽度 m
Q-----处理烟气量 m3/s。