大气实验指导书

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1、1大气污染控制工程 实验指导书环境与材料工程学院2011 年 9 月2目录目录实验一 粉尘真密度的测定 1实验二 液体重力沉降法测定粉体粒径分布 3实验三 旋风除尘器性能测定 6实验四 袋式除尘器性能测定 8实验五 电除尘器除尘效率测定11实验六 碱液吸收气体中的二氧化硫143实验一 粉尘真密度的测定一、实验目的 粉尘的真密度是指将粉尘表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度。真密度是粉尘的一 个基本物理性质，在除尘系统的设计中有着重要作用。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。通过本实验了解 测定粉尘真密度的原

2、理并掌握排液法测定粉尘真密度的方法。 二、实验原理 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/cm3。 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，从而除去粒子 间激励资本身吸附的空气，用一种已知真密度的液体充填粒子间的空隙，通过称量，可换算出粉尘的 真密度。即：p.LM MWR式中 P 粉尘的真密度，g/cm3 ；L 液体的真密度，g/cm3 ；M 粉尘样品的质量，g； W 比重瓶加液体的总质量，g； R 比重瓶加粉尘及剩余液体总质量，g。 三、仪器设备和试剂 1. 仪器设备 （1）带磨口毛细管塞的比重瓶 34

3、个，每个容量为 100ml； （2）分析天平（感量 0.0001g） 1 台； （3）水银温度计（温度范围为 050，分度值为 0.1） 1 支； （4）恒温水浴（保持 200.5的恒温） 1 台； （5）电烘箱 1 台； （6）干燥器 1 个； （7）带活塞储液漏斗 34 个，每个容量为 200300ml； （8）真空容器一个，容量为 10002000ml； （9）真空抽气泵一台； 2. 试剂 六偏磷酸钠水溶液，浓度为 0.003mol/L。它适合于大多数的无机粉尘。六偏磷酸钠分子式为 （NaPO3）6，相对分子质量为 611.8。该浓度水溶液的真密度为 1.0016g/cm3。 3.本实验

4、用粉尘采用滑石粉或粉煤灰。 四、实验步骤 1.把比重瓶清洗干净，放入烘箱烘干，然后在干燥器中冷却至室温备用。 2.取有代表性的实验样品 4080g，放入烘箱内，在（1105）下烘 1h 或至恒重，然后在干 燥器中冷却至室温备用。 3.取 34 个干燥过的比重瓶，分别称量其质量，以 M1表示。 4.在每个比重瓶中放入 510g 的干燥粉尘，分别称量其质量，以 M2表示。M2M1=M，M 为粉4尘样品的质量。 5.将真空抽气泵与真空容器连接，打开抽气泵，观察真空容器的剩余压力（绝对压力） ，当剩余 压力小于 20mmHg 时，方可进行下一步操作，否则应找出原因，达到要求压力值为止。 6.把装有粉尘

5、的比重瓶放入真空容器中，将瓶口对准注液管，每个储液漏斗装入 200300ml 浓 度为 0.003mol/L 的六偏磷酸钠水溶液。关闭储液漏斗活塞，打开抽气泵，当真空容器中的剩 余压力达到 20mmHg 时，再继续抽气 20min。 7.关闭抽气泵，打开储液漏斗活塞，分别向比重瓶中注入水溶液，约为比重瓶 3/4 体积时停止 注液，静置 510min，当叶面没有粉尘漂浮时，再注液至低于瓶口 1215mm。从真空容器中 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。 8. 将比重瓶放入恒温水浴中，水浴中水面低于比重瓶口 10mm 左右，在（200.5）温度下 恒温 3040min。然后

6、拿出比重瓶，用滤纸吸掉比重瓶毛细管塞口多余的液体，仔细擦干比重 瓶外部，立即进行称量，准确到 0.0001g，其质量以 R 表示。 9.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 容器中，注入水溶液至低于瓶口 1215mm，盖上瓶塞。 10. 把装满水溶液的比重瓶放入恒温水浴中，按第 8 条步骤操作，并称量其质量，以 W 表示。 11. 按公式计算被测粉尘的真密度。 12. 取 34 个试样的实验结果的平均值作为粉尘真密度的报告值，数据取到小数点后两位。要求 平行实验结果误差不得超过 0.2%。 五、实验数据整理 有关实验数据和计算结果记入实验记录表 1-

7、1。 六、讨论 （讨论结果写入实验报告） 1.对实验用液体有何要求，为什么？ 2.粉尘真密度的测定误差主要来源于哪些实验操作或步骤？ 3.你认为实验中还存在哪些问题，应如何改进？表 1-1 粉尘真密度测定记录表比重瓶编号比重瓶质量M1/g比重瓶加试样质量M2/g试样质量M=M2M1/g比重瓶加溶液质量W/g比重瓶加试样和溶液质量 R/g真密度/（g/cm3）p.LM MWR1#2#3#4#平均值5实验二 液体重力沉降法测定粉体粒径分布一、实验目的 粉体粒径分布是粉体的重要物理特性，在粉尘净化处理及粉体性能研究等方面具有重要意义。 通过实验了解液体重力沉降法测定粉体粒径分布的基本原理，掌握液体重

8、力沉降法测定粉体粒径分布 的方法。 二、实验原理： 液体重力沉降法是根据不同大小的粒子在重力作用下，在液体中的沉降速度各不相同这一原理 而得到的。粒子在液体介质中作等速自然沉降时所具有的速度，称为沉降速度，可用斯托克斯公式表 示。2() 18PLP tgdV 式中 vt 粒子的沉降速度，cm/s； 液体的动力黏度，g/（cm.s） ； P 粒子的真密度，g/cm3； L 液体的真密度，g/cm3； d P 粒子的直径，cm。 对于同一种物质粒子的沉降速度只与粒子的直径和液体的性质有关，因此，粒径便可以根据其 沉降速度求得。但是，直接测得各种粒径的沉降速度是困难的，可用沉降高度与沉降时间的比值替

9、换 它。上式变为： 218 ()PLPHtgd 式中 H 粒子的沉降高度，cm；t 粒子的沉降时间，s。 粒子在液体中沉降情况如下所述。粉样放入玻璃瓶内某液体介质中，经充分搅拌均匀后，经过 t1时间后，因重力作用，液体中直径为 d1的大粒子全部沉降到瓶子下部（沉降高度为 H） ，这样可得到 t1、d1与 H 间的关系式。 同理，可得到不同粒级的粒子沉降高度为 H 的沉降时间。根据这种情况，在不同沉降时间，不 同沉降高度上取出一定量的液体，称量出所含有的粉体质量，便可以测定出粉体的粒径分布。 三、仪器设备和试剂 1.仪器设备 （1）液体重力沉降瓶 1 套（包括沉降瓶、移液管、带三通活塞的 10m

10、l 梨形容器） ； （2）灌肠注射器 1 支； （3）分析天平 1 台（分度值为 0.0001g） ； （4）烘干箱 1 台； （5）搅拌器 1 台； （6）称量瓶 8 个； 烧杯 2 个； （7）水银温度计 1 支（050） ； （8）秒表 1 块。 2.本试验的粉体采用滑石粉。分散液为六偏磷酸钠水溶液，浓度为 0.003mol/L。六偏磷酸钠相6对分子质量为 611.8。 四、实验步骤 1.准备工作 （1）把所需玻璃仪器清洗干净，放入烘箱内干燥，在干燥器中冷却至室温。 （2）取有代表性的粉体试样 3040g，在烘箱中（1105）干燥 1h 或至恒重，在干燥器中冷 却至室温。 （3）配制浓度

11、为 0.003mol/L 的六偏磷酸钠水溶液作为分散液，数量可根据需要而定。 （4）把干燥过的称量瓶分别编号，称量备用。 （5）测定沉降瓶的有效容积，将水充满到瓶上零刻度线处，用标准量筒测定水的体积。 （6）读出移液管底部刻度数值，测定移液管（长、中、短）有效长度，然后将自来水注满沉降 瓶至零刻度处，每吸 10ml 溶液，测定液面下降高度。 （7）将粉样按粒径大小分组（如 4030、3020、2010、105、51m） ，按前述公式计算出 每组最大粒径由所在液面沉降到移液管底部所需时间，即为该粒径的预定吸液时间，并填入记录表中。（8）在烧杯中装满蒸馏水，用于每次吸液后冲洗梨形容器。 2.操作步

12、骤 （1）准确称取 610g（精确至 0.0001g）干燥过的粉体，放入烧杯中，先向烧杯中加入 50100ml 的分散液，是粉体全部润湿后，再加液到 300ml 左右。 （2）将悬浮液搅拌 15min 左右，倒入沉降瓶中，把移爷管插入沉降瓶中，然后由通气孔继续 加分散液至零刻度线为止。 （3）将沉降瓶上下转动，摇晃数次，使粉粒在分散液中分散均匀，停止摇晃后，开始用秒表计 时，作为起始沉降时间。同时记下室温。 （4）按计算出的预定吸液时间进行吸液。要匀速向外拉注射器，液体沿移液管缓缓上升（防止 液体倒流） ，当吸到 10ml 刻度线时，立即关闭活塞，使吸出液体与排液管相通，再匀速向里推注射器，

13、使液体缓慢压入已称重的称量瓶内。然后由排液管吸蒸馏水冲洗梨形容器 23 次，洗液排入称量瓶中。按上述步骤根据计算的预定吸液时间依次操作，直到要求测的最小粒径为止，并记下室温。 （5） 把全部称量瓶放入烘箱中，在 100以下进行烘干，待水分蒸发后，再在 1105干燥 1h 或至恒重，在干燥器中冷却至室温，取出称重。 注意：每次吸液要在 15s 左右完成，实际吸液时间比计算时间要提前 78s。另外，每次吸液要 尽量准确到 10ml，太多或太少应作废。 五、实验结果整理 有关实验数据和计算结果记入实验记录表 2-1。 1.粒径小于 di的粉体质量（10ml 吸液）为：mi = m1m2m3式中 m1

14、，m2，m3分别是烘干后的称量瓶和残留物的质量，称量瓶的质量， 10ml 分散液中分散剂的质量（m3=0.0183g） ，g。 2.粒径为 di的粉体的筛下累积分布为 ：0100%i imDm式中 m0为 10ml 原始悬浮液中的粉体质量，g。 3. 粒径为 di的粉体的筛上累积分布为 Ri=100%Di 将各组粒径 di的筛下累积分布 Di的测定值标绘在特定的坐标线上，则实验点应落在一条直线上。 根据该直线可以方便地求出工程上需要的径相对频数分布及中位径等。7表 2-1 液体重力沉降法测定粉体粒径分布记录表吸液管编号吸管底部刻度H1/cm液面刻度H2/cm沉降高度H=H1H2吸液初始时间 t

15、1/s吸液终止时间t2/s实际吸液时间ti=1/2(t1t2)吸液中最大粒径di/m称量瓶编号称量瓶烘干后总质量m1/g称量瓶质量m2/g10ml分散液中分散剂质量m3/g10ml分散液中粉体 质量mi/g10ml初始分散液粉体质量m0/g筛下累积分布Di/%筛上累积分布Ri/%六、讨论 （讨论结果写入实验报告） 1.选用分散液有哪些要求，为什么？ 2.吸液时速度过大或过小对实验结果有何影响？ 3.影响实验误差主要因素有哪些？实验中如何减小测定误差？8实验三 旋风除尘器性能测定一、实验目的 通过本实验，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；掌握旋风除尘器性能测 定的实验方法；了解旋风除尘器压力损失及除尘效率的影响因素；熟悉旋风除尘器的应用条件。 二、实验原理 1.室内空气环境参数的测定 包括空气干湿球温度、相对湿度、当地大气压力等参数的测定。 由于除尘系统吸入的是室内空气，所以近似用室内空气温湿度代表管内气体的温湿度。由干湿球 温度计测量的干球温度和湿球温度，可换算出空气的湿度。由空盒式气压表可测得当地大气的压力。 2. 处理气体量和压力损失的测定和计算 （1）动压法测定气体流速 v 和气体处理量 Q 的计算：动压 （Pa）21 2dpPV K式中 Pd