文档介绍：室内空气质量模型
式中V-房间体积,m3;C-污染物浓度,g/m3;Q-空气进入房间的速率, m3/s;Ca-室外空气中污染物浓度, g/m3;E-从空气污染源进入房间内的污染物排放速率,g/s;k-污染物的反应速率常数,s-1。
第五章空气污染
上述方程式的一般解为:
部分污染物的衰减速率常数见下表:
固定源的空气污染控制
气态污染物
(1) 吸收作用
根据吸收作用原理制造的控制设备,可将污染物从气相转移至液相。这是一个气体溶于液体的传质过程。溶解过程可能会伴有与液体中成分间的化学反应发生。传质是一个扩散过程,污染物气体从高浓度处移向低浓度处。污染物气体的去除由三个步骤完成:
(1)污染气体扩散至液体表面;
(2)穿过气液界面(溶解);
(3)溶解气体离开界面扩散进入液体。
喷雾室,喷雾塔或喷雾柱是用来吸收污染气体的两种装置。喷雾室:利用液滴来吸收气体。喷雾塔:利用液体薄膜作为吸收介质。不论利用哪种类型的装置,污染物在液体中的溶解度必须相当高。若以水作溶质,对NH3、C12及SO2等少数无机气体的去除会受到限制。洗尘器的吸收效率较低,但具有能同时去除颗粒物的优点。喷雾塔效率较高,但易被颗粒物质堵塞。
非反应性溶液的吸收量受污染物的分压控制。污染控制系统中的稀溶液,其分压与溶液中气体浓度的关系,可用亨利定律(Henry’s law)表示:
Pg = KHCequil
式中:Pg —溶液中溶质在气相中的平衡分压,kPa;
KH —亨利常数, kPa•m3/g;
Cequil —液相中污染气体的浓度,g/m3。
该公式表明:当溶液中积累的污染物增加时,其气体分压也必然增加,否则污染物会从液体释放出来。当液体将污染物从气相中除去时,即当气体被净化时,其分压降低,但这与所期望发生的情形正好相反。
解决此问题最简单的方法是使气体和液体向相反方向流动,称为逆向流。这样,高浓度气体被吸收进入具有高污染物浓度的液体,低浓度气体将被吸收进入具有低污染物浓度的液体。逆向流吸收柱的质量平衡图。其质量平衡方程式为:
式中:Gm1和Gm2为进入和流出吸收柱的总气体(空气加上污染物)流量,kg或mol/h;y1和y2为柱人口和柱出口处气相中污染物的摩尔分数;Lm1和Lm2为进入和流出吸收柱的总液体(溶剂加上被吸收的污染物)流量,kg或mol/h;x1和x2为柱人口和柱出口处液相中污染物的摩尔分数。
气体流速、液体流速和塔高为设计填充塔的三个重要参数,这三个参数间相互关联。若考虑吸收塔中的一微分高度dZ,如“图6-25”所示,则质量传递的界面面积可定义为: 质量传递面积=αAdZ
式中:α—单位填充体积的表面积;A —柱的截面积。
可用下列微分方程式来描述气体i进入溶液的质量传递速率Ni:
式中:Ky —气体的总传质系数;y和y* —污染物在气相摩尔分数和在液相中的摩尔分数。
第i种气体的传质速率是:NiAαdZ
而质量等于气流通过微分高度dZ时气相所损失的质量:
损失的质量=d(Gmy)
单位面积的质量流速Gm’和摩尔比Y:
并注意有:
式中Gc是不含污染物时载气的质量流量。
令传递的质量等于损失的质量,得到:
或者:
吸收塔中任一位置的传质推动力(y-y*)可以写成:
y-y* = (1-y*)-(1-y)
定义:
dZ的表达式可以转化为:
传质单元高度Hog:
传质单元数Nog:
吸收塔柱高:Zt = Hog Nog
对于遵循亨利定律的稀溶液,总的气体传质单元数可按下式求得:
式中,y1,y2为吸收柱入口和出口处气相中污染物的摩尔分数;m为由亨利定律作出的平衡曲线的斜率,m=y*/x*(摩尔分数),无单位;x2为污染物在吸收柱液相中的摩尔分数;A = mQg/Ql, Qg和Ql分别为气体或液体的流速,kg或mol/(h或m2)。