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大气污染控制工程实验指导书.docx
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2021-11-24
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《大气污染控制工程实验指导书》是一份详细的教学材料,主要针对大气污染控制工程课程中的实验部分,旨在帮助学生理解和掌握粉尘真密度的测定方法。粉尘真密度是衡量空气质量、评估除尘器性能和设计除尘系统的关键参数。实验的目的是通过实践操作来深化学生对真密度测定原理的理解,提高他们的实验技能。 实验原理基于真密度的概念,即粉尘在排除了颗粒表面和内部的空气后的实际密度。由于粉尘颗粒间的空隙和表面吸附的空气,自然状态下的粉尘体积并非其真实体积,因此测定的堆积密度并不能准确反映粉尘的本质属性。真空法则是利用抽真空装置去除这些空气,然后用已知密度的液体填充空隙,通过重量和体积的计算得出真密度。 实验过程中,首先需要清洁和干燥比重瓶,然后将经过烘箱处理的粉尘样品放入比重瓶,连接抽真空装置,确保剩余压力低于20mmHg。接着,向比重瓶注入特定浓度的六偏磷酸钠水溶液,以填充颗粒间的空隙。在恒温水浴中恒温一段时间后,通过精确称量计算真密度。 实验步骤详尽且严谨,包括比重瓶的预处理、粉尘的干燥、比重瓶的称量、液体的注入、恒温处理和最终的质量测量。实验结果需整理成实验记录表,并计算误差以确保数据的准确性。如果误差超过0.2%,则需要重新检查或重复实验。 实验讨论部分引导学生思考实验用浸液的选择理由、抽真空脱气的原因以及可能影响测定精度的操作环节。此外,鼓励学生识别实验中的问题并提出改进建议,以提升实验的可靠性和效率。 这份实验指导书提供了一个完整的学习框架,让学生能够通过实际操作理解大气污染控制中的关键概念,并培养他们严谨的科学态度和实践能力。
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大气污染控制实验指导书
课程名称:大气污染控制工程实验
上课班级: ________
教师姓名: _____________
实验一粉尘真密度的测定
、实验目的
了解测定粉尘真密度的原理及掌握真空法测定粉尘真密度的方法。
了解引起真密度测量误差的因素及消除方法,进一步提高实验技能。
、实验原理和方法
粉尘的真密度是指将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度。 真密度对于
以重力沉降、惯性沉降和离心沉降为主要除尘机制的除尘装置的除尘性能影响很大,是进行除尘理 论计算和除
尘器选型的重要参数。测定粉尘真密度,可为除尘器的选择和除尘系统的设计提供必要 的参数。粉尘的真密度
是指粉尘的干燥质量与其真体积 (总体积与其中空隙所占体积之差) 的比值,
单位为 g/cm
3
。
在自然状态下,粉尘颗粒之间存在着空隙, 有些种类粉尘的尘粒具有微孔, 另外由于吸附作用,
使得尘粒表面为一层空气所包围。在此状态下测出的粉尘体积,空气体积占了相当的比例,因而并 不是粉尘本
身的真实体积, 根据这个体积数值计算出来的密度也不是粉尘的真密度, 而是堆积密度。
用真空法测定粉尘的真密度,是使装有一定量粉尘的比重瓶内造成一定的真空度,从而除去了粒子 间及粒子本
体吸附的空气,用一种已知真密度的液体充填粒子间的空隙,通过称量,计算出真密度
实验用粉尘真密度计算公式为:
_M _ M _ M _ Mp
(
PP _ V — G ~ ~ M + W -R
PL PL
式中 M ――粉尘尘样的质量,g ;
W—— 比重瓶加液体的总质量, g ;
R——比重瓶加剩余液体加粉尘的总质量, g;
G――排出液体的质量,g ;
V――粉尘的真体积,cm
3
;
PL-----液体的密度,g/cm
3
;
3
p――粉尘的真密度,g/cm
。
三、实验装置和仪器
1、仪器设备
抽真空装置、比重瓶、恒温水浴、烘箱、干燥器等。
2、试剂
六偏磷酸钠水溶液,浓度为 0.003mol/L。它适用于大多数的无机粉尘。六偏磷酸钠分 子式为
(NaPO
6
,相对分子质量为 611.8。
3、实验流程
真空法测定粉尘真密度装置
四、实验步骤
1) 把比重瓶清洗干净,放入电烘箱内烘干,然后在干燥器中自然冷却至室温。
2) 取有代表性粉尘试样 40~80g,放入电烘箱内,在(110± 5)C 下烘 1h 或至恒重, 然后在干
燥器中自然冷却至室温。
3) 取 3~4 个干燥过的比重瓶,分别放在天平上称量,以 M
i
表示。
4) 在每个比重瓶中放入 5~10g 的干燥粉尘,分别在天平上称量,以 M
2
表示。M
2
- M
i
=M,M 为
粉尘试样的质量。
5) 连接抽真空装置。开泵抽真空,观察真空装置的剩余压力(绝对压力) ,当剩余压
力小于 20mmHg(ImmHg = 133.322Pa,下同)时,方可进行下一步操作,否则应 找出原
因,直至使剩余压力小于 20mm 汞柱为止
6) 把装在有粉尘的比重瓶放入真空缸(或真空箱)内,将比重瓶口对准注液管,向
贮液器注入 900mL 浓度为 0.003mol/L 的六偏磷酸钠水溶液。关闭活塞 9、10,打 开活塞 8,
开动真空泵,当真空缸内的剩余压力达到 20mmHg 以下时,再继续抽
气 20min
。
7) 关闭活塞 8,开启活塞 9,关闭真空泵。
8) 依次打开活塞 10,分别向比重瓶中注水溶液,大约为比重瓶容积的 3/4 时停止注
液。静置 5~10min,当液面上没有粉尘飘浮时,再注液至低于瓶口 12~15mm。从
真空缸中拿出比重瓶,慢慢地盖上瓶塞,使瓶内及瓶塞的毛细管中无气泡。
9) 把比重瓶放入恒温水浴中,使恒温水浴水面低于比重瓶口 10mm 左右,在(20 ±
0.5)°C 的温度下恒温 30~40min。然后,拿出比重瓶,用滤纸吸掉比重瓶塞毛细管 口上高
出的一滴液体(但切勿将毛细管中液体吸出),仔细擦干比重瓶的外部,并 立即称量,准确
到 0.0001g,其质量以 R 表示。
10) 把比重瓶中液体倒掉,清洗干净,再用六偏磷酸钠水溶液冲洗几次。然后把比重
瓶放入真空缸中,对准注液管,开启活塞 10 向比重瓶中注入水溶液,使液面低于 瓶口
12~15mm,盖上瓶塞。
11) 把装满水溶液的比重瓶放入恒
温水浴中恒温,按本步骤 9 进行操作,最后称出比
重瓶加水溶液的质量,以 W 表示。
12) 计算粉尘的真密度。
13) 取三个试样的实验结果的平均值作为粉尘真密度的报告值,数值取至小数点后第 二位。
五、实验结果的整理
完成实验记录表,并用下式计算误差,要求平行测定误差小于 0.2%。若平行测定误
差大于 0.2%,则应检查记录和测定装置,找出原因。如不是计算错误应重做实验
六、讨论
1) 对实验用浸液有哪些要求?为什么?
2) 浸液为什么要抽真空脱气?
3) 粉尘真密度的测定误差主要来源于哪些实验操作或步骤?
4) 你认为实验中还存哪些问题,应如何改进?
yw“
pv
(式
J P 「十 JPT + ... +J P
(式
式中:
Pn——
动压的测点数。
实验二旋风除尘器性能测定
一、 实验目的
旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力,将尘粒从气流中分离出来的一种气固分离装
置。教学上通过本装置实验, 进一步提高学生对旋风除尘器结构形式和除尘机理的认识; 掌握旋风除尘
器主要性能指标测定内容和方法, 并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解; 通过实验方
案设计和实验结果分析,加强学生综合应用和创新能力的培养。
(1) 管道中各点流速和气体流量的测定;
(2) 旋风除尘器的压力损失的测定;
(3) 旋风除尘器的除尘效率的测定。
二、 实验原理和方法
当含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间,形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉
尘在离心力的作用下移向器壁,并随外旋流转到除尘器下部,由排尘孔排出。
1、气体温度和含湿量的测定
由于除尘系统吸入的是室内空气,所以近似用室内空气的温度和湿度代表管道内气流的温度 ts 和
湿度 yw。由挂在室内的干湿球温度计测量的干球温度和湿度温度,可查得空气的相对湿度 ①,由干球
温度可查得相应的饱和水蒸气压力 Pv,则空气所含水蒸气的体积分数:
(式 1)
pa
式中:Pv-----饱和水蒸气压力,kPa; Pa--------当地大气压力,kPa。
2、管道中各点气流速度的测定
当干烟气组分同空气近似,露点温度在 35-55 C 之间,烟气绝对压力在 0.99 X 1O
5
-1.O3X 10
5
Pa 时,
可用下列公式计算烟气管道流速:
烟气管道流速,m/s ; KP――毕托管的校正系数,KP= 0.84;
T——烟气温度,C; P ——各动压方根平均值,Pa。
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