通风除尘作业及答案.doc

1.3 粉尘有哪些基本性质？粉尘爆炸应具备哪些条件？影响粉尘爆炸的主要因素有哪些？ （1）基本性质1.悬浮性；2.凝聚与附着性；3.湿润性；4.自燃性和爆炸性；5.粒度及分散度特性；6.荷电性；7.光学特性；8.磨损性。（2）粉尘爆炸的条件 必须同时具备以下三个条件：粉尘本身具有爆炸性。粉尘悬浮在一定氧含量的空气中，并达到一定浓度。 有足以引起粉尘爆炸的起始能量，即点火源。（3）影响粉尘爆炸的主要因素粉尘的化学组分及性质；粒度及分散度；氧含量；灰分及水分；可燃气含量；点火能量；粉尘粒子形状和表面状态。1.4 试述粉尘进入人体的过程。经历以下四个过程：（1）在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使粒径大于10m的尘粒首先沉降在内，经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外；（2）在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使510m的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外，因此，真正进入下呼吸道的粉尘，其粒径均小于5m；（3）在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分25m的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外；（4）其余的细小粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内。 1.风道直径250mm，长15m，风道内空气温度40。求维持层流运动的最大流速和相应的摩擦阻力。（计算）解：管道内流动的状态的变化，可用无量纲雷诺数Re来表征。层流状态下，Re2300，故最大流速为Re=2300时的流速。空气温度在40时，其密度和动力粘度分别为：1.128 kg/m3、1.92 Pas10-5。则最大流速为： m/s相应的摩擦阻力为： Pa2.有一钢板制矩形风道，其断面尺寸为宽300mm、长600mm，长10m，风道内流过的风量L=4000 m3/h。求风道的总摩擦阻力。（查图或表）解：矩形风管内空气流速 m/s流速当量直径 m由 v =6.17 m/s，De=400 mm，查图得单位摩擦阻力：hb0=1.25 Pa/m所以 hb=Lhb0=101.25=12.5 Pa 3已知某梯形风道摩擦阻力系数=0.0177 Ns2/m4，风道长L=200m，净断面积S=5m2，通过风量Q=720 m3/min，求摩擦风阻与摩擦阻力。解：梯形风道的周长U与断面积S之间满足 ，其中C=4.16，则可得U=4.16*50.5=9.30 m由风道的摩擦风阻为 ，带入上述数值可得Rr=0.263 kg/m7或Ns2/m8。则风道摩擦阻力为 Pa4兰州市某厂有一通风系统，风管用薄钢板制作。已知风量L=1500 m3/h（0.417 m3/s），管内空气流速v=15 m/s，空气温度 t=100，求风管的管径和单位长度的沿程损失。解：由线算图查得：D=200 hb0=14.8 Pa/m， 兰州市大气压力：B=82.5 kPa 由图2-3-3查得： Kt=0.82， KB=0.86 所以， hb=KtKBhb0=0.820.8314.8=10. 07 Pa/m5.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。解：由于全压差为局部阻力，已知静压差为550Pa，大断面平均动压为100Pa，由 ，则 m/s；由风量不变可知Q1=Q2，即S1v1=S2v2，则，有 m/s，则小断面平均动压为 Pa，故动压差为：-404.6 Pa，则全压差为：550-404.6=145.4则有对于大断面来说，局部阻力系数1=1.456一矩形薄钢板风管（K=0.15 mm）的断面尺寸为400mm200mm，管长8m，风量为0.88 m3/s，在t=20的工况下运行，试分别用流速当量直径和流量当量直径计算其摩擦阻力。如果采用矿渣混凝土板（K=1.5 mm）制作风管，再求该风管的摩擦阻力。如果空气在冬季加热至50，夏季冷却至10，该矩形薄钢板风管的摩擦阻力有何变化？解：（1）先求该风管内空气流速v： m/s再求流速当量直径Dv： m由v=11 m/s，Dv=270 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：h=hb0l=5.48=43.2 pa流量当量直径DL：M由L=0.88 m3/s=3168 m3/h，DL=300 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：h=hb0l=5.48=43.2 pa则两种方法结果相同。（3）矿渣混凝土风管K=1.5， 则，h=Krhb0l=5.4*2.02*8=87.26（3）又由图2-3-3查得温度修正系数： 当t=50，Kt1=0.93；当t=10，Kt2=1.04所以，该矩形风管在冬季和夏季时的摩擦阻力分别为：h冬=Kt1hb0l=0.935.48=40. 18 Pa/mh夏=Kt2hb0l=1.045.48=44. 93 Pa/m6.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。解：（1）大断面平均动压为=100 Pa，=1.2 kg/m，则大断面上的平均风速为：m/s（2）由于两断面上的风量相等，则有 m/s故小断面上的平均动压为 Pa则大小断面的平均动压差为：404.6 Pa。两断面上的全压差为：已知两断面静压差为550Pa，动压差为404.6Pa，则全压差为145.4Pa。（3）局部阻力为两断面的全压差，由局部阻力计算公式可知，则局部阻力系数为：则此处的局部阻力系数为3.离心式和轴流式通风机的个体特性曲线有哪些区别？马鞍形“驼峰” 从两种曲线可看出，轴流式通风机的H-Q特性曲线出现马鞍形“驼峰”区，风机在该段工作，有时会出现风量、风压和电动机功率的急剧波动，产生喘振现象。N-Q特性曲线：在其稳定工作区内，功率随风量的增大而减小，故应在工作风阻最小即风量最大时启动。离心式通风机的H-Q特性曲线比轴流式通风机工作段更为平缓；当管网风阻做相同量变化时，其风量变化比轴流式通风机要大。N-Q特性曲线：功率随风量的增加而增加，应在工作风阻最大时启动。12.大气运动造成的自然风压：，其中，vw=8 m/s，w=1.3 kg/m3，A=0.69。代入可得：HN=28.7 Pa。13.密度造成的自然风压：，其中，z=30m，g=9.8 m/s2，m1=1.212 kg/m3，m2=1.033kg/m3。代入可得：HN=52.6 Pa。13.解：全密闭罩的需要风量Qmb：Qmb=Qmb1+Qmb2其中，Qmb1物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/min； Qmb2由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/min。已知：Qmb1=0.2 m3/s，缝隙及工作孔面积S=0.08 m2，缝隙局部阻力系数=3.9，并使罩内形成hl=25 Pa的负压，则由： 可得：其中，空气密度=1.293 kg/m3，代入可得：Qmb2=0.08*3.15=0.252 m3/s，则可得全密闭罩的需要风量：Qmb=0.2+0.252=0.452 m3/s。若出现面积为0.08 m2的孔洞未及时修补，则在保证负压不变的情况下，Qmb2增大一倍为0.454 m3/s，即通过不严密缝隙吸入的空气量增大一倍，而全密闭罩需要风量增大为0.654 m3/s。14.解：已知D=200 mm，集气罩局部阻力系数为0.35，罩口尺寸AB=500 mm600 mm，=1.2 kg/m3。根据能量守恒方程，可得： (1)式中，P0、v0、h0与P、v、h分别表示集气罩口和风管中的压力、速度、阻力损失。已知，相对大气压P0=0 Pa，p= -55 Pa，且有： (2)根据以上条件可得：（1） Q=0.258 m3/s由Q=vS，可得：（2）v0=0.858 m/s；（3） Pa3.为获得良好的防尘效果，设计防尘密闭罩时应注意哪些问题？是否可认为罩内排除粉尘越多越好？全密闭罩形式、罩内吸风口的位置、吸风速度等要选择得当、合理。注意事项：（1）合理地组织罩内气流，排风点应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压。（2）排风口不能设在含尘气流浓度高的部位或侧区内，也不宜设在物料集中地点和飞溅区内。（3）设置的密闭罩应不妨碍工艺生产操作和方便维修。（4）罩内风速不宜过高。设置全密闭罩时，一方面要保证罩内负压，另一方面还要避免把物料过多地从排风系统排出。因此，不是罩内排出粉尘越多越好。P1514.紊流粗糙区流动的角联风网中如何判别角联分支的风向？ 由该判别式可以看出，简单角联风路中角联分支的风向完全取决于边缘风路的风阻比，而与角联分支本身的风阻无关。10.根据均匀送风管道的设计原理，说明下列三种结构形式为什么能达到均匀送风？在设计原理上有何不同？风管断面尺寸改变，送风口面积保持不变；风管断面尺寸不变，送风口面积改变；风管断面尺寸和送风口面积都不变。孔口出流流量为： 从上式可以看出，要使各侧孔的送风量Q0保持相等，必须保证各侧孔相等，实现的途径：1.保持 和 均相等 （1）保持各侧孔流量系数 相等，出流角尽量大（60o） （2）保持各侧孔相等，实现途径风管断面尺寸改变，送风口面积保持不变； a.各侧孔孔口面积f0相等，风道断面变化保持各侧孔静压pj相等。可保持各侧孔相等。风管断面尺寸不变，送风口面积改变； b.风道断面相等，各侧孔孔口面积f0变化使得相等。可保持各侧孔相等。 2. 变化，也随之变化风管断面尺寸和送风口面积都不变。 当送风管断面积和孔口面积f0均不变时，、pj沿风管长度方向将产生变化，这时可根据静压pj变化，在侧孔口上设置不同的阻体，使不同的孔口具有不同的压力损失（即改变流量系数），以满足各侧孔的相等。11.与传统的混合通风相比，置换通风有什么优点？置换通风具有气流扩散浮力提升、小温差、低风速、送风紊流小、温度/浓度分层、空气品质接近于送风、送风区为层流区的特点。优点： （1）可定量区分通风房间不同位置的空气质量 （2）存在热力分层，工作区域空气新鲜 （3）巧妙将自然通风与机械通风结合，且节省通风机电耗 （4）出现明显的垂直温度梯度和有害物浓度梯度 （5）混合通风以消除整个空间负荷为目标，而置换通风类似于自然通风，以消除工作区域负荷为目标。更有针对性。2.什么是喷雾降尘？其降尘机理是什么？影响降尘效果的因素有哪些？定义：指水在一定压力作用下，通过喷雾器的微孔喷出形成雾状水滴,并与空气中的浮游粉尘接触而捕捉沉降的方法。降尘机理：通过喷雾方式使液体形成液滴、液膜、气泡等形式的液体捕集体，并与尘粒接触，使液体捕集体和粉尘之间产生惯性碰撞、截留、布朗扩散、凝集、静电及重力沉降等作用，将粉尘从含尘气流中分散出来。影响喷雾降尘效果的主要因素： 1.粉尘的湿润性与密度；2.喷雾作用范围与质量；3.喷雾器型式与安装方式；4.粉尘与液体捕集体的相对速度；5.液体供给相关参数。3.磁水降尘的机理是什么？影响因素有哪些？机理：水经磁化处理后，其黏度降低，晶构变短，会使水珠变细变小，有利于提高水的雾化程度，因此，与粉尘的接触机遇增加，特别是对于吸附性粉尘的吸附能力加强。影响因素：（1）水流方向、流速及磁感应强度；（2）对水的磁化方式。4.荷电喷雾降尘的机理为何？影响荷电液滴捕尘效率的因素有哪些？机理：悬浮粉尘大部分带有电荷，如水雾上有与粉尘极性相反的电荷，则带水雾粒对带有相反极性电荷的尘粒具有静电引力，且对不带电荷尘粒具有镜像力，这样，水雾对尘粒的捕集效率及凝聚力显著增强，导致尘粒增重而沉降，从而提高降尘效果。影响荷电液滴捕尘效率的因素： （1）荷电液滴粒度； （2）荷电液滴喷射速度； （3）含尘风流的速度； （4）液滴荷电量； （5）粉尘荷电量； （6）喷雾器性能。14.型砂的真密度p=2700 kg/m3，在大气压力p=101.325 kPa、温度t=20的静止空气中自由沉降，计算粒径dp=3，7，11，16，28，55m时尘粒所受的阻力及沉降速度。解：其中，=1.808/1.82 10-5 Pas，p=2700 kg/m3，g=1.205 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故：（1）沉降速度公式,：dp=3，7，11，16，28，55m，分别得到的沉降速度为：dp=3m时，vs1=7.32410-4 m/s；dp=7m时，vs2=3.98810-3 m/s；dp=11m时，vs3=9.84810-3 m/s；dp=16m时，vs4=20.83510-3 m/s；dp=28m时，vs5=63.80810-3 m/s；dp=55m时，vs6=0.2462 m/s；（2）阻力计算公式根据雷诺数Re的不同而不同： dp=3m时，Re=1.4610-41.0，则F1=3*3.14*1.80810-5*3*10-6*vs1=3.7410-13 N。dp=7m时，；Re=1.8610-31.0，F2=3*3.14*1.80810-5*7*10-6*vs2=4.7510-12 N。dp=11m时，Re=7.2110-31.0，F3=3*3.14*1.80810-5*11*10-6*vs3=1.8410-11 N。dp=16m时，Re=2.2210-21.0，F4=3*3.14*1.80810-5*16*10-6*vs4=5.6810-11 N。dp=28m时，Re=1.1910-11.0，F5=3*3.14*1.80810-5*28*10-6*vs5=3.0410-10 N。dp=55m时，Re=9.0210-11.0，F6=3*3.14*1.80810-5*55*10-6*vs6=2.3110-9 N。15.计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30s内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为0.4、40、4000m，空气温度为387.5K，压力为101.325 Pa，飞灰真密度为2200 kg/m3。解：其中，=2.23 10-5Pas，p=2200 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故：dp=0.4，40，4000m，分别得到的沉降速度为：dp=0.4m时，vs1=8.6010-6 m/s；dp=40m时，vs2=8.6010-2 m/s；dp=4000m时，处于牛顿区域，则：，vs3=14.23 m/s。通过Re验证：，代入可得：Re=3292，属于牛顿区域。则，30s沉降高度为：h=vt，分别为：h1=2.5810-4m；h2=2.58m；h3=42.69m。16.直径为200m、真密度为1850 kg/m3的球形颗粒置于水平筛上，用温度293K 和压力为101325 Pa的空气由筛下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：恰好能吹起颗粒时的空气速度；在此条件下的颗粒雷诺数。解：即此时速度为颗粒的悬浮速度。=1.82 10-5Pas，p=1850 kg/m3，g=9.81 m/s2。由于尘粒和空气的密度相差很大，故 dp=200m，得到的空气速度为： vs=2.21 m/s；颗粒雷诺数 式中，g=1.29 kg/m3，故Re=26.8。17.某种粉尘的真密度为2600kg/m3，气体介质（近如空气）温度为433 K，压力为101325 Pa，试计算粒径为10和500m的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度。已知离心力中颗粒的旋转半径为200mm，该处的气流切向速度为16m/s。解：温度为433K时的空气粘度=2.4110-5Pas，（1）斯托克斯区域的离心沉降速度公式：代入可得：粒径为10m，vs1=0.767 m/s；通过Re验证：，代入可得Re=0.4112，属于斯托克斯区域。 （2）紊流区（牛顿区）的离心沉降速度公式：代入可得：粒径为500m，vs2=58.8 m/s。通过Re验证：，代入可得：Re=1500，属于牛顿区域。1.对某旋风除尘器进行现场测定，得到的数据为：除尘装置的入口含尘浓度为2800 mg/m3，除尘装置的出口含尘装置为400 mg/m3,除尘装置入口粉尘和出口粉尘的粒径分布列于下表中。粒径/m055101020204040除尘器进口质量分数/%2515102525除尘器出口质量分数/%8012620试计算该除尘装置的除尘总效率和分级效率。解：（1）总效率代入可得：=85.7%（2）分级效率0-5m，1=（1-80*400/25*2800）*100%=54.3%5-10m，2=（1-12*400/15*2800）*100%=88.6%10-