大气污染控制的基础知识.方案.ppt

§3.大气污染控制基础知识 介绍气体及颗粒物的基本性质，气态污染物及颗粒污染物控制的基础理论知识。 §3.1气体的物理性质 §3.1.1气体状态方程 对理想气体 §3.1.2气体的基本物理性质 则理想气体混合物平均摩尔质量和密度可由下式求得： §3.4粉体颗粒的物理性质 §3.4.1 密度 1.真密度 ——排除内部空气后测得的粉尘密度 2.堆积密度 ——包含间隙空气的粉体密度 §3.4.2比表面积 ——单位体积或体积物体所具有的表面积 * 1．? 密度 单位体积气体的质量当为理想气体时，可用理想气态方程计算 对气态污染物和空气的混合物，其平均摩尔质量是混合物各组分摩尔质量的加权平均值 颗粒污染物和空气混合物的密度 也可用下列方程式 空气体积浓度与颗粒物体积浓度关系如下： ?2. 比热 ——摩尔物质温度升高一度所需要的热量， 比热有恒压比热和恒容比热两种。 对理想气体： 比热比 空气、其态污染物和颗粒混合物的平均比热是个组分比热的加权平均值，加权函数是组分的质量分数。 用C表示质量分数，平均比热可由下列各式求得： 恒压平均比热： 恒容平均比热： 3．粘度 对非均匀流动的气体，在相邻流层接触面上，存在着切向作用力，称为内摩擦力。 单位面积上的内摩擦力或剪应力为： 气体与温度的关系在常压下表示为： u0—T=273K时的气体粘度 若混合物中含有等速运动的球形液滴，其粘度可用泰勒方程式计算： 式中： Cvp—液滴的体积分数； μp —液滴的粘度 气体污染物与空气混合物的平均粘度在低压下可用下式计算： 对球形固体颗粒，上式可简化为： 对不同颗粒物污染与空气污染物的混合物的粘度，由于颗粒粘度对混合物粘度影响不大，故可用总体积粘度代替方程式中的Cvp §3.2物料恒算与能量恒算 §3.2.1物料恒算 1．物料恒算式 物料恒算是研究某一个体系内进出物料量及组成的变化，根据质量守恒定律，对特定体系，输入体系的物料量等于输出体系的物料量加上体系内积累的物料量之和。 即：输入的物料量=输出的物料量+积累的物料量 若体系内发生化学反应，则对任一组分或元素做恒算时，必须把反应消耗或生成的量也包含在内，故： 输入的物料量±反应生成或消耗的物料量=输出的物料量+积累的物料量 式中：对反应物作恒算时，由反应而消耗的量，取减号； 对生成物作恒算时，由反应而生成的量，取加号。 若体系为连续稳定状态，则积累的物料量为零， ? 对无化学反应的过程， 则：输入的物料量=输出的物料量 ? 对有化学反应的过程， 则：输入的物料量±反应生成或消耗的物料量=输出的物料量 ? 2．? 物料恒算的基本步骤 1）? 搜集计算数据：如流量、温度、压力、浓度等； 2）? 画出物料流程图；流向、变量等 3）? 确定恒算体系； 4）? 写出所有化学反应式； 5）? 列出物料恒算式，进行数学求解。? 3. 连续性方程 对可压缩流体作稳定管流运动时的连续性方程： 对不可压缩流体作稳定管流运动时的连续性方程： 当过流断面为圆形时，则有： 一般认为，气体为可压缩性流体，液体是不可压缩性流体。当流速较低时，气体的流动可近似认为是在做不可压缩流动。 判定气体是否作不可压缩流动的标准是马赫数，其定义为流体流速与声速之比，即： 若： 0.25 即：85.8m.s 可认为是不可压缩流动。 §3.2.2 能量恒算 1．能量恒算的基本方程 根据能量守恒原理，能量恒算的基本方法为： 输入系统的能量-输出系统的能量=系统内积累的能量 式中能量包括：内能、动能、势能、热能、功等等。 当系统连续稳定运行时，系统内积累的能量等于零。 如教材图3-5 ，以系统进、出口断面为基准可列出恒算式 ： 式中的 U+Pv 为流体的焓，故上式可写为： 令： 则： 3．机械能恒算 在废气输送过程中，往往传热量、内能的变化相对较小，此时总能量恒算式可简化为： 因： 故： 则：上式可写为： 或： 2．热量恒算 对于没有功的传递，且动能和位能差可以忽略的设备和过程，总能量恒算式可简化为： 若进出设备的物料不止一种，则该式为： 3．机械能恒算 在废气输送过程中，往往传热量、内能的变化相对较小，此时总能量恒算式可简化为： 因： 故： 在流体输送过程中，内能变化应等于过程中交换的热量Q和由于摩擦作用使部分机械能变成热能损失之和，即： 则： 若没有摩擦损失和其他设备对流体做功 则： 此为理想流体伯努里方程 或： 由于流体阻力客观存在，实际流体伯努里方程为