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1、第四章大气污染物控制的基础知识在这一章里主要介绍大气中污染物——颗粒物和气态污染物的特性和控制的基础理论知识。重点：颗粒的粒径和颗径分布、净化装置的性能难点：物料衡算与能量衡算、气体中的颗粒动力学4、1气体的物理性质4、1、1气体的状态方程PV=mR0T/M（一般形式）R=R0/MPV=mRT（工程上应用的形式）式中：m——气体的总质量，kg;M——气体的摩尔质量，kg/mol;P——压力，Pa;R0=8.314J/(mol.K);应用条件：理想气体。实际中，只要压力不太大，温度不接近气体液化点时，也
2、可应用上述方程。注意：当压力单位取大气压时，R0=8.31Pa.m3/(mol.K)；当压力单位取kg/m2时，R0=0.848kg.m/(mol.K)4、1、2气体的基本物理性质1、密度理想气体混合物的平均密度：ρ=m/VPV=mR0T/M(1)理想气体混合物的平均密度公式式中：n——气体污染物的组分数；Ca,Ma——空气的体积分数和摩尔质量；Ci,Mi——某气态污染物的体积分数和摩尔质量；ρa,ρi——混合物总压下空气的密度和颗粒污染物的密度,kg/m3（2）颗粒污染物和空气混合物的平均密度公式2
3、、比热：一摩尔物质温度升高1K所需要的热量，分恒压比热（Cp）和恒容比热（Cυ）,二者的关系如下：Cp=Cυ+R（R=R0/M）比热比：K=Cp/Cυ比热与温度的关系：纯空气的比热随温度的升高而升高，而比热比随温度的升高而降低。平均比热：空气、气态污染物和颗粒混合物的平均比热是混合物各组分比热的加权平均值。（1）平均恒压比热（2）平均恒容比热式中：Cp,Cυ——混合气体恒压比热和恒容比热，J/(kg.K)Cpi,Cυi——某气体污染物的恒压和恒容比热,J/(kg.K)；Cma,Cmi——空气和气体污染
4、物的质量分数。ˉ3、粘度定义式：μ=（F/A）/（dυ/dy）式中：F——内摩擦力，NA——层间的接触面积,m2dυ——层间的相对速度,m/sdy——层间的垂直距离,mμ——动力粘度，简称粘度,Pa.s粘度产生的原因：一是气体分子间的引力，二是分子不规则的热运动而交换动量的结果。动力粘度（μ）与运动粘度（ν）的关系ν=μ/ρ式中：ρ—气体密度，kg/m3注意：在大气污染控制工程中，一般以空气的粘度来代替混合气体的粘度，可从有关的手册中查到。4、2物料衡算与能量衡算4、2、1物料衡算1、物料衡算式理论依
5、据：质量守恒定律物料衡算的一般形式：[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]2、物料衡算的基本方法搜集计算数据，如输入和输出物料的流量、温度、压力、浓度、密度等，使用统一的单位制；画出物料流程简图，标示所有物料线，注明所有已知和未知变量；确定衡算体系；写出化学反应方程式包括主反应和副反应，如无化学反应可省去；选择合适的计算基准。对连续流动体系，通常用时间作基准；列出物料衡算式，进行数学求解。例题：（见教材P36例3-1）用一逆流操作的埋料塔，将一尾气中的有害成分
6、从0.1%的含量降低到0.02%。液气流量分别为L=1×105mol/(m2.h)，总压P=1.013×105Pa，液体总摩尔浓度CT=56000mol/m3，水中加入组分B进行瞬间快速化学反应，组分B浓度较高CBL1=800，化学计量式为：A+B→C，试求出口水中B的浓度。填料塔PAG1PAG2CBL1CBL2解：据题意进行物料衡算（1）进入填料塔的物料量为G×PAG2/P（mol/(m2.h)）（2）流出填料塔的物料量为G×PAG1/P（mol/(m2.h)）（3）填料塔内无A物质生成（即A积累量
7、为0）（4）在填料塔内消耗的A物质量等于A与B的反应量，为L(CBL1－CBL2)/bCT（mol/(m2.h)）（5）列物料衡算式解得：3、连续性方程气体在变断面的管道中流动时，在稳定流的情况下，（1）以可压缩性流动时ρ1A1υ1=ρ2A2υ2=G（2）以不可压缩性流动时A1υ1=A2υ2=Q（ρ1=ρ2）式中：A1，A2——断面1、2的面积,m2；υ1，υ2——断面1、2处的流速,m/s；ρ1、ρ2——断面1、2处的气体密度,kg/m3；G——气体质量流量,kg/s（3）判断可压缩性流体是否进行不
8、可压缩性流动的依据：马赫数（MA）MA=υ/υa式中：υ，υa——分别是流体的流速和声速m/s判断：当MA﹤0.25时，这种流动可认为是不可压缩性流动；当MA>0.25时，这种流动是可压缩性流动4、2、2能量衡算1、能量衡算的基本方程输入的能量－输出的能量=积累的能量在大气污染控制工程中，物料的流动通常是连续稳定的，体系积累的能量等于0。即输入的能量－输出的能量=0具体的形式见教材P37图3-5、公式3-30所示。（1）内能：用U表示；（2）动能：υ2/
