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1、实验一 烟气流量及含尘浓度的测定一、实验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) 的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使用方法；(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)掌根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地选择采样位置和确定采样点的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
2、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 化以上。而采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。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 1-1(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 1-1(b)。不同面积矩形烟道等面积分块数见表 1-1。表 1-1 矩形烟道的分块和测点数烟道断面面积/m 2 等面积分块数 测点数u0；(c)
3、 u0.910 5Pa，1 台5.烘箱：0150，1 台6.恒温水浴：200.5，1 只7. 干燥器：1 个8. 滴管：1 支9.标准煤粉尘试样、蒸馏水、滤纸各若干实验所用抽真空装置如图 3-2-2 所示：四、实验步骤1.将粉尘试样放入烘箱，在 105110下烘至恒重，然后放于干燥箱中冷却备用。2.将比重瓶洗净、编号，然后烘干至恒重，记下其质量（ ） 。0m3.将比重瓶中加入约占比重瓶容积三分之一的粉尘试样，然后盖上瓶塞，放到天平上准确称重（ ） 。3m减去 即为粉尘试样的质量（ ） 。3m0 cm4.用滴管向比重瓶内加入蒸馏水至比重瓶容积的一半左右，是粉尘浸润。5.比重瓶盖上瓶塞，连同蒸馏水
4、一起放入真空干燥箱中，关紧箱门。将真空泵抽气管同干燥箱连接，然后启动真空泵。当真空干燥箱上的真空表读数达到 0.9105Pa 时，拧紧抽气管上的管卡，从真空泵抽气上拔下抽气管，切断真空泵电源。6.经过 1520 分钟后，旋松干燥箱门的旋扭，缓缓松开抽气管管卡。待真空表读数回零后，打开箱门，取出比重瓶和蒸馏水，一起放入恒温水浴中恒温 30 分钟（恒温条件随室温而变，一般可调节恒温温度高出室温 5左右） 。7.从恒温水浴中取出比重瓶，用滴管向比重瓶内加入蒸馏水至瓶颈部，要求塞上瓶塞后有细小水珠从塞孔冒出而瓶内无气泡。用滤纸仔细擦去瓶外表面的水珠（注意不可将塞孔内的水吸出） ，然后放到天平上称重（
5、） 。2m8.倒空比重瓶，用自来水清洗后，再用蒸馏水冲洗 12 次。向瓶中加入蒸馏水至瓶颈部，要求塞上瓶塞后有细小水珠从塞孔冒出而瓶内无气泡。然后放入恒温水浴中恒温（恒温条件随室温而变，一般可调节恒温温度高出室温 5左右） ，经过 30 分钟后取出比重瓶，用滤纸擦干表面水珠（注意不可将塞孔内的水吸出） ，放到天平上称重（ ） 。1m9.查出蒸馏水在恒温水浴温度下的密度（ ） ，用给出的公式计算出粉尘的真密度（ ） 。sc五、实验数据的记录和处理平行做三个样品，要求三个样品的绝对误差不大于0.02g/cm 3，否则应重新测定。取三个样品的平均值作为粉尘真密度测定的结果，要求精确到 0.01 g/
6、cm3。实验数据的记录表格如下：表 3-2-1 粉尘真密度测定记录表 粉尘名称比重瓶编号比重瓶质量（g）比重瓶加粉尘质量（g）比重瓶加粉尘加水质量（g）比重瓶加水质量（g）粉尘质量（g）恒温水浴温度（）蒸馏水密度（g/cm 3）粉尘真密度（g/cm 3）平均测定人_ 审核人 _ 年 月 日六、实验结果讨论粉尘真密度测定的误差主要来源于实验操作，主要表现在：1.称重不准确；2.因经验不足导致加水不适，致使粉尘外逸出或塞孔内欠水，粉尘未被全部润湿等；3.因操作不慎，粉尘自比重瓶内被气泡带出；4.水中有残存气泡；5.在同一次测定中，恒温水浴的温度前后未能保持一致等等。结合你的测定结果，分析一下产生误
7、差的原因。实验四 移液管法测定粉尘粒径分布一、验意义和目的移液管法是测定粉尘粒径的基本方法之一，测得的是颗粒的斯托克斯直径，粒径测定范围为0.540m。通过本实验，可以深入了解移液管法的测定原理，加深对斯托克斯的理解，掌握移液管法测定粉尘粒径分布的具体测试方法。二、实验原理移液管法属液体沉降法之一，其原理是利用不同粒径的颗粒在液体介质中的重力沉降速度不同而使粉尘分级的。对于斯托克斯区域的颗粒，在液体介质中的重力沉降速度，可用斯托克斯公式表示：（m/s）18)(2gdups式中：液体的粘度，Pas；g重力加速度，m/s 2；粒子的真密度，/m 3；p液体的密度，/m 3；粉尘颗粒的直径，m 。p
8、d由于难以直接测定颗粒的沉降速度（ ） ，所以用沉降高度（H）和沉降时间（t）之比替换，则上式su变换为：（m ）gtHdpp)(18若液体介质的温度一定（即 和 一定） ，当给定了沉降高度，便可由上式计算出沉降时间为t1、t 2、t 3tn 时的粒径 d1、d 2、d 3dn。颗粒在液体中的沉降情况可用下图来表示。均匀分散在液体中大小不同的颗粒从液面开始沉降，沉降高度为 H，经过 t1、t 2、t 3tn 秒后，粒径为 d1、d 2、d 3dn 的颗粒将相应沉降到高度 H（虚线）以下。因而，若分别在 t1、t 2、t 3tn 时间，在沉降高度 H 处抽取一定量的悬浮液，测出其中所含小于d1、
9、d 2、d 3dn 的颗粒的质量 m1、m 2、m 3mn，即可求出小于粒径 d1、d 2、d 3dn 的颗粒的质量百分数，即粉尘的筛下累计频率分布：（%） （i=1,2,3n）0Gii式中： 原始悬浮液中（即沉降时间 t=0）所含粉尘的质量。0m三、实验装置、仪器设备和试剂（一）实验装置、仪器和材料1.分析天平：感量 0.0001g， 1 台2.恒温水浴：深 30cm，1，1 台3.电烘箱（带恒温控制）：1 台4. 磁力搅拌器：1 台5.秒表：1 只6.水银温度计：量程 050，分度值 0.1，1 支7.三管式移液管瓶装置：1 套8.注射器：1 个9.称量瓶：30ml，8 个10.干燥器：内
10、装硅胶，1 个11.烧杯：500 ml，2 个12.量筒：1000 ml，1 个13.洗瓶：塑料制，1 个14.其它：乳胶管、支架及夹子、纱布、玻璃搅拌器、漏斗、直尺等。（二）分散液与分散剂的选择本实验测定粒径分布的关键问题是使颗粒充分地分散于液体介质中。既要使粉尘在液体中保持原来的粒度状况，又不产生凝聚体，因此，选择适合的液体是很重要的，在许多情况下，还需在液体中加入少量防止粉尘凝聚的分散剂。分散液的选择主要是根据被测粉尘的物理、化学性质。所选液体应不与粉尘发生化学反应；不使粉尘物理溶解或产生凝聚沉淀；能充分润湿颗粒表面；黏度适中而使粒子的沉降速度不致过快等。常用的分散液与分散剂见表 3-4
11、-2。本实验粉尘试样采用滑石粉，分散液用蒸馏水，分散剂使用六偏磷酸钠 ,其分子量为3NaPO611.8，浓度为 0.02mol/l。四、实验方法和步骤（一）实验准备1.沉降管装置检定（1）沉降管有效内容积检定：插入吸液管，调节液面恰好处于 600ml 标线处，然后取出吸液管，将沉降管内的水倒入标准量筒内，测定其标线下有效容积，精确到 1ml，如此反复进行 5 次，取平均值。（2）吸液球内容积检定：加水到沉降管标线附近，待水温稳定后，测其温度。然后用吸液管和注射器吸液，准确到齐吸液球刻度线，关闭旋塞。最后使三通旋塞处于排出位置，用事先称量过的称量瓶承接，盖盖后用精密天平称重。反复进行 5 次，取
12、平均值作为吸液球内容积。（3）沉降管液面下降量检定：调节沉降管水位至 600ml 标线处，利用注射器、三通旋塞和吸液管由沉降管内吸液，每次准确取出 10ml，该取出 100ml，测定自 600ml 标线下降液面的高度，反复进行 5 次，取平均值作为沉降管液面的下降量。（4）吸液管有效长度测定：将吸液管正确安装在沉降管内的状态下，利用给沉降管壁外贴纸条等方法进行测定，分别确定出三根吸液管插入液面下的有效长度。2.把所需玻璃仪器等洗刷干净，将称量瓶编号后放入电烘箱内烘干，然后置于干燥器中自然冷却至室温备用。3.配置浓度为 0.02mol/l 的六偏磷酸钠 溶液作为分散液，数量多少按需要而定。3Na
13、PO4.用缩分法取有代表性的粉尘试样 3040g（如有较大颗粒，需用分样筛事先除去 86 以上的颗粒） ，m放入电烘箱中，在 1105的条件下烘 1 小时或至恒重，然后放入干燥箱内自然冷却至室温，或装入带磨塞的试样瓶中备用。5.把粉尘试样按粒径大小进行分组，例如 4030、3020、2010、105、52 等，按下式计算出每组内最大粒径粒子沉降到吸液管底部所需的时间，作为该粒径粒子的预定吸液时间，并记录到表中。（s）2)(18ppgdHt6.准备 1 只烧杯并装入蒸馏水，以备用来冲洗每次吸液后附在吸液球内壁面上的粉尘。7.调节恒温水浴温度，使与计算沉降时间时所用的温度相一致。若无恒温水浴，也可
14、在室温下进行实验。以下实验操作就是在室温下（不使用恒温水浴的条件下）进行的。（二）测定操作1.称取 610g 干燥过的粉尘试样（精确到 0.0001g） ，放入烧杯中，先向烧杯中加入数毫升分散液，用玻璃棒搅拌，使粉尘试样充分润湿。若有凝聚的团块，需事先完全解开，再逐渐加入分散液至300400ml，使尘粒完全分散开来，制成悬浮液。2.把制好的悬浮液放置在电磁搅拌机上搅拌 20 分钟后，倒入沉降管中，并用洗瓶把烧杯和玻璃棒上粘附的尘粒用分散液全部都冲洗到沉降管中。3.把吸液管插入沉降管中，由通气孔处继续加入分散液直到 600ml 标线。最后阶段液面的微调，需十分仔细，要恰好使液面准确达到标线。4.
15、堵住通气孔和吸液管上部端口，将沉降管上、下倒动与摇晃数次，使尘粒在分散液中充分分散均匀。停止摇动后，把沉降管正立于平台上，立即启动秒表记时，作为起始沉降时间（t=0） 。同时记下室温。5.按计算出来的预定吸液时间进行吸液。每次吸液时间时，注射器要均匀抽吸，分散液沿吸液管缓缓上升，当液面至吸液球上部 10ml 刻度线时，立即关闭三通旋塞。然后，使吸液球和排液管相通，缓缓推动注射器，把 10ml 悬浊液排入已称量好的称量瓶内。最后，再使用注射器由排液管抽吸蒸馏水冲洗液球，冲洗水也排入称量瓶中，反复冲洗 23 次。吸液时必须注意：（1）每次吸液 10ml 所需时间以 1020 秒为宜，不应过快或者过
16、慢。一般在 15 秒左右完成此项操作，因而，开始吸液时间应比预定吸液时间提前 7.5 秒。（2）每次吸液应力求达到 10ml 标线，偏离值应在3以内。否则该次抽样作废，应将已吸上的悬浊液从排管排出，而不应放回沉降管内。待 12 分钟后方可重新抽液，但必须更正相应的抽液时间。（3）每次抽液应均匀进行，且不允许吸液管内液体倒流，以防止扰乱沉降管内的自然沉降。（4）向称量瓶中排液时，应缓慢进行，不可过快、过猛，以防悬浊液溅出造成误差。遵照上述步骤和方法，按预定吸液时间依次进行操作，直到测定完最小粒径为止。记录室温。（5）将盛放抽液的称量瓶放入电烘箱中，先在小于 100的温度下烘干，待水分全部蒸发后，再调节至 1105的条件下烘 1 小时或至恒重。然后放入干燥器
