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同学们好!这一讲我们介绍一种高效的湿式除尘装置
文丘里洗涤器
文丘里洗涤器的核心装置是文丘里管
这里给出了他的结构图示
文丘里管是由进气管、收缩管
喷嘴、喉管、扩散管和连接管组成的
此外，洗涤系统还包括除雾器、沉淀池和加压循环水泵
那么文丘里洗涤器的除尘过程是怎样的呢
首先是气体加速的过程：含尘气体进入收缩管
由于流动断面减小，流速逐渐增大
直到喉管入口处气体流速达到最大
一般可以达到50~180m/s
第二步是液滴的雾化：在喉管处或喉管前部
洗涤液通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入喉管中
由于气体速度非常快，而液滴的速度接近于零
所以液滴会被气流雾化，并且开始加速
第三步是颗粒的捕集：液滴在加速时
通过与颗粒进行惯性碰撞而实现颗粒的捕集
最后，在喉管下游的扩展管，气流速度减小
压力回升，液滴凝聚到一起，成为较大的液滴
被后面连接的除雾器去除
由于碰撞捕集的效率是随着相对速度的增加而增加的
因此要保证喉管内气流速度大
气流入口的速度就必须高一些，一般需要16~22m/s
文丘里管是文丘里洗涤器的核心
它的几何尺寸主要包括收缩管、喉管和扩散管的长度、直径
以及收缩管和扩散管的张开角度等
进气管的直径一般按上游与之相连的管道的直径确定
收缩管的收缩角一般取23~25度
喉管直径按喉管气速确定
而喉管气速的取值则需要考虑粉尘、
气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率
和阻力的要求等等因素
一般来说，喉管的截面积与进口管截面积之比典型值是1:4
扩散管的扩散角要比收缩管的收缩角小很多
一般只取5~7度，所以扩散管往往比收缩管长很多
出口管的直径按与之连接的除雾器要求的气速确定
另外，在扩散管后面进入除雾器之前
还需要连接1~2m长的直管道
它可以进一步起到液滴凝聚和恢复压力的作用
我们从文丘里洗涤器的除尘过程中可以看到
气体需要被加速，液滴需要被雾化而加速
因此文丘里洗涤器会消耗比较多的能量
体现为比较大的压力损失
文丘里洗涤器的压力损失的计算一直是
文丘里洗涤器研究的一个重要方面
很多人都提出过不同的计算模型
这里我们介绍Calvert等人发展的
文丘里洗涤器压力损失的计算公式
为了便于推导，他们假定:
1.气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴
2.在喉管内气流速度为常数
3.气体流动为不可压缩的绝热过程
4.在任何断面上液气比不变
5.液滴直径为常数
6.液滴周围压力是对称的，因而可以忽略
在这种情况下，推导出的文丘里洗涤器的压力损失
等于液体密度乘以喉管气速的平方，再乘以液气比
此外，海斯凯茨根据一些实验数据
也提出了一种计算文丘里洗涤器压力损失的经验公式
这里，A为喉管横断面积
海斯凯茨公式和前面的公式相似
也是压力损失与喉管气速平方成正比，并且和液气比相关
这两个公式是目前两个被广泛接受的
文丘里洗涤器压力损失计算公式
喉管气速对文丘里洗涤器的压力损失影响最为显著的
这个图给出了文丘里洗涤器压力损失随喉管气速的变化情况
可见喉管气速从60米每秒提升到80米每秒
压力损失从40厘米水柱提高到了70厘米水柱
文丘里洗涤器的效率也是很难通过理论计算出来的
文丘里洗涤器除尘效率的许多经验公式
都是根据接触功率建立的
即假定除尘效率仅是系统总能耗的函数
卡尔弗特等人作了一系列简化后
提出了计算文丘里洗涤器通过率的经验公式：
在这个公式中，ρL和ρP分别为洗涤液和粉尘的密度
dP是粉尘粒径；μg是气体的黏度
ΔP是文丘里洗涤器压力损失
公式中还有一个f是经验常数
它的引入是为了将理论计算的
简化假设中未能考虑到的因素考虑进来
比如除了惯性碰撞以外的其他捕集效应
对于憎水性粒子，f取0.25
对于亲水性粒子，f取0.4~0.5
对于大型文丘里洗涤器，一般f取0.5
可见，对于一定的烟气系统
文丘里洗涤器的除尘效率主要受到
粉尘粒径和压力损失的影响
在相同压力损失下，粒径越大
除尘效率越高
例如，压力损失为30英寸水柱时
粒径为0.5微米的颗粒物去除效率约为92%
而粒径为2微米的颗粒物去除效率大于99.9%
对于同一粒径的颗粒物，压力损失越大
除尘效率越高
例如，对于粒径为1微米的颗粒物
压力损失为20英寸水柱时的去除效率为95%
当压力损失增加到40英寸水柱时，去除效率就接近99.8%了
压力损失的大小取决于液气比和喉管气速
这张图给出了用分割粒径表示的文丘里洗涤器性能
与气流速度、液气比之间的关系
我们可以看到，液气比越大，喉管气速越高
分割粒径就越小，说明除尘效率就越高
下面我们来看看文丘里洗涤器的性能和应用
文丘里洗涤器的喉管气速不同，压力损失也有很大差异
因此根据其喉管气速和压力损失
可以将文丘里洗涤器分为
低能文丘里洗涤器和高能文丘里洗涤器两种
我们看到
低能文丘里洗涤器的气流速度一般为40~60米每秒
压力损失小于五千帕
而高能文丘里洗涤器的气流速度可以高达120米每秒
压力损失可以达到两万帕
文丘里洗涤器液气比的范围则一般在0.15~0.8之间
总体而言，文丘里洗涤器可去除0.1微米~100微米的颗粒
除尘效率可以高达99%
目前，文丘里洗涤器已经广泛应用于高温烟气的除尘和降温
并用于气态污染物的吸收过程
有关文丘里洗涤器的内容就介绍到这儿。同学们再见
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
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-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-2-6 其他污染物的生成
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-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
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-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
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-6-2 旋风除尘器--作业
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
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-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
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