《大氣污染治理工程》習(xí)題集

1、大氣污染控制工程作業(yè) 第一章 概論1.1 計(jì)算干潔空氣中n2、o2、ar和co2氣體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 解：由表1-1查得干潔空氣中各氣體的體積百分?jǐn)?shù)如下： n2 o2 ar co2 78.084 20.946 0.934 0.033 以n2為以例，計(jì)算其質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 已知n2分子量為28.016，干潔空氣平均分子量為28.966，n2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： 同理得： n2 o2 ar co2 體積百分?jǐn)?shù)（%） 78.084 20.946 0.934 0.033 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%） 75.52 23.14 1.29 0.05或按1mol干空氣計(jì)算，空氣中各組分摩爾比即體積比，故nn2=0.781mol，no2=

2、0.209mol，nar=0.00934mol，nco2=0.00033mol。質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為，1.2 根據(jù)我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)求so2、no2、co三種污染物二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)日平均濃度限值的體積分?jǐn)?shù)。 解：由表16查得三種污染物二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（日平均質(zhì)量濃度）為： so2 no2 co cm(mg/m3) 0.15 0.12 4.00 以so2為例計(jì)算體積分?jǐn)?shù)（以1m3空氣為基準(zhǔn)計(jì)算，將標(biāo)準(zhǔn)中的質(zhì)量濃度換算為體積濃度） 同理得： so2 no2 co體積百分?jǐn)?shù)（%） 0.05310-4% 0.05810-4% 3.2010-4%或由我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)查得三種污染物日平均濃度限值如下：so2：0.

3、15mg/m3，no2：0.12mg/m3，co：4.00mg/m3。按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3干空氣計(jì)算，其摩爾數(shù)為。故三種污染物體積百分?jǐn)?shù)分別為：so2：，no2：co：。1.3 設(shè)人體肺中的氣體含co為2.210-4，平均含氧量為19.5%。如果這種濃度保持不變，求cohb濃度最終將達(dá)到飽和水平的百分率。解：根據(jù)cohb與o2hb平衡濃度公式：或 ，cohb飽和度1.4 粉塵密度1400kg/m3,平均粒徑1.4m，在大氣中的濃度為0.2 mg/m3,對(duì)光的散射率為2.2，計(jì)算大氣的最大能見(jiàn)度。解：第二章 燃燒與大氣污染2.1 已知重油元素分析結(jié)果為：c：85.5% h：11.3% o：2.0%

4、 n：0.2% s：1.0% 試計(jì)算：燃燒1kg重油所需的理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；干煙氣中so2的濃度和co2的最大濃度；當(dāng)空氣的過(guò)剩量為10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。 解： 已知1kg重油中各成分的含量如下： 質(zhì)量/g 摩爾數(shù)/mol（按原子數(shù)計(jì)） 需氧數(shù)/mol 煙氣量/mol c 855 71.25 71.25 71.25 co2 h 113 113 28.25 56.5h2o n 2 0.143 0 0.0714n2 s 10 0.3125 0.3125 0.3125 so2 o 20 1.25 -0.625 0 所需理論氧氣量為： 71.25+28.25+0.3125-

5、0.625 =99.188mol/kg重油 需要的理論空氣量為： 99.188（1 + 3.78） =474.12mol/kg重油 即： 474.1222.4/1000 =10.62mn3/kg重油（標(biāo)態(tài)） 理論空氣量條件下的煙氣組成（mol）為： co2：71.25 h2o：56.5 sox：0.3125 n2：99.1883.78（空氣）+ 0.0714n2（燃燒產(chǎn)生） 理論煙氣量為： 71.25+56.5+0.3125+ 0.0714+99.1883.78 =503.06mol/kg重油轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積： 503.0622.4 10-3 =11.27mn3/kg重油 干煙氣量為：5

6、03.06-56.5 =446.56mol/kg重油 即： 446.5622.410-3 =10.00mn3/kg重油。燃料中s完全轉(zhuǎn)化成so2時(shí)，煙氣中so2的濃度最大，因此干煙氣中so2的最大濃度（體積分?jǐn)?shù)）為燃料中c完全轉(zhuǎn)化成co2時(shí)，煙氣中co2的濃度最大，因此干煙氣中co2的最大濃度（體積分?jǐn)?shù)）為 當(dāng)空氣過(guò)剩10%時(shí)，空氣過(guò)剩系數(shù)=1.1 則實(shí)際的空氣量為： 10.621.1=11.68 mn3/kg重油 實(shí)際煙氣量為：2.5 干煙道氣各組分的體積分?jǐn)?shù)為：co2 11%、o2 8% 、co 2%、so20.012%、顆粒物的質(zhì)量濃度為30.0g/m3（測(cè)定狀態(tài)下），煙道氣流量在933

7、10pa和443k條件下為5663.37m3/min，水汽體積分?jǐn)?shù)為8%。試計(jì)算：（1）過(guò)量空氣的百分?jǐn)?shù)；（2）so2排放的質(zhì)量濃度（單位：mg/m3）（3）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1.013105pa和273k），干煙氣的體積（4）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下顆粒物的 濃度。解：（1）n2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大氣污染控制工程p46 （211）空氣過(guò)剩（2）在測(cè)定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為；取1m3煙氣進(jìn)行計(jì)算，則so2120106m3，排放濃度為。（3）。（4）。或（1）由已知條件可得n2的體積含量為： 100%-11%-8%-2%-0.012% =79% 所以過(guò)量空氣百分?jǐn)?shù)為： 所以過(guò)量空

8、氣百分?jǐn)?shù)為：1.505-1=50.5% （2）在p=93310pa，t=443k下，so2的排放濃度為： 0.012%106 =195mg/m3 （3）在標(biāo)態(tài)下干煙氣的體積為： 5663.37(1-8%) （4）在標(biāo)態(tài)下顆粒物的濃度為： 2.6煤的元素分析結(jié)果如下（以質(zhì)量百分比表示）h5%，c75.8%；n1.5%；s1.6%，o7.4%；灰8.7%。在空氣過(guò)量20%的條件下燃燒，空氣濕度為0.0116molh2o/mol(干空氣)。假定完全燃燒，試計(jì)算煙氣的組成。解；以完全燃燒1kg煤為基準(zhǔn)，計(jì)算各組分的摩爾數(shù)，需要量和產(chǎn)生的煙氣量組分 質(zhì)量 摩爾數(shù)/mol（以原子數(shù)計(jì)）需氧分子數(shù)/mol

9、煙氣/mol h 50 50 12.5 25 h2oc 758 63.17 63.17 63.17 co2n 15 1.071 0 0.536 n2s 16 0.5 0.5 0.5 so2 o 74 4.625 -2.313 0 灰分 87 - 0 0 因此，燃燒1kg煤需要的理論氧氣量為：（12.5+63.17+0.5-2.313）mol=73.857mol需要的實(shí)際空氣量為：73.857（1+3.78）（1+20%）（1+0.0116）=428.56 mol 產(chǎn)生煙氣：（25+63.17+0.536+0.5）+428.56-73.857=443.9 mol煙氣的組成為co2：63.17/4

10、43.9=14.23%so2：0.5/443.9=0.11%h2o：（25+428.560.0116）/443.9=6.75%o2：（73.8570.2）/443.9=3.33%n2：（73.8573.781.2+0.536）/443.9=75.59%第三章 污染氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.2 在高塔下測(cè)得下列氣溫資料，試計(jì)算各層大氣的氣溫直減率：r1.5-10、r10-30、r30-50、r30-50、r1.5-50，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。高度z/m1.5103050氣溫t/k298297.8297.5297.3 解：已知r=-t/z rd=0.98k/100m 以r1.5-10為例計(jì)算 r1.5-1

11、0=-(297.8-298)/(10-1.5)=0.0235k/m=2.35k/100m 因?yàn)閞1.5-10rd ，所以大氣不穩(wěn)定 總的計(jì)算結(jié)果及判斷列于下表。r1.5-10r10-30r30-50r1.5-30r1.5-502.351.51.01.751.44不穩(wěn)定不穩(wěn)定中性不穩(wěn)定不穩(wěn)定或，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定。3.3 在氣壓為400 hpa處，氣塊溫度為230k,若氣塊絕熱下降到氣壓為600 hpa處，氣塊溫度變?yōu)槎嗌?？解：利用空氣的絕熱過(guò)程公式泊松方程：3.4 試用下列實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下表，計(jì)算該層大氣指數(shù)形式風(fēng)廓線的冪指數(shù)m的值高度z/m1020304050風(fēng)速u(mài)(m/s)

12、3.03.53.94.24.5解：指數(shù)形式風(fēng)廓線方程為：高度z/m1020304050lnz2.3032.9963.4013.6893.912lnu1.0991.2531.3611.4351.504以lnz為橫坐標(biāo)，以lnu為縱坐標(biāo)作圖，查圖得直線的斜率為0.25，即冪指數(shù)為m=0.25或 由大氣污染控制工程p80 （323），取對(duì)數(shù)得設(shè)，由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得 x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel進(jìn)行直線擬合，取截距為0，直線方程為：y=0.2442x故m0.2442。3.5 某市郊區(qū)地面10m高處的風(fēng)速為2m/s，估算50m、100

13、m、200m、300m、400m高度處在穩(wěn)定度為b、d、f時(shí)的風(fēng)速，并以高度為縱坐標(biāo)，風(fēng)速為橫坐標(biāo)作出風(fēng)速廓線圖。解：穩(wěn)定度為b時(shí)，m=0.07，。穩(wěn)定度d，m=0.15，。穩(wěn)定度f(wàn)，m=0.25，或 高度z/m1050100200300400風(fēng)速u(mài)/(m/s)b2.002.242.352.472.542.59風(fēng)速u(mài)/(m/s)d2.002.552.833.133.333.48風(fēng)速u(mài)/(m/s)f2.002.993.564.234.685.03第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式4.2 某發(fā)電廠煙囪高度120m，內(nèi)徑5m，排放速度13.5m/s，煙氣溫度為418k。大氣溫度288k，大氣為中性層結(jié)，源

14、高處的平均風(fēng)速為4m/s。試用霍蘭德、布里格斯（x10hs）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1320191中的公式計(jì)算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式布里格斯公式 x10hs。此時(shí) 。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t1320191中公式計(jì)算，因qh2100kw，tsta130k35k。（發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）或qh=0.35paqvt/ts =41858.3 kw按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)h=275.17m; 此時(shí)布里格斯公式h=327.3m 4.3 某污染源排出so2量為80g/s，有效源高為60m，煙囪出口處平均風(fēng)速為6m/s。在當(dāng)時(shí)的氣象條件下，正下風(fēng)方向500m處的，試求正下風(fēng)方向500m

15、處so2的地面濃度。解：由大氣污染控制工程p88（49）得地面軸線濃度：4.5 某一工業(yè)鍋爐煙囪高30m，直徑0.6m，煙氣出口速度為20m/s，煙氣溫度為405k，大氣溫度為293k，煙囪出口處風(fēng)速4m/s，so2排放量為10mg/s。試計(jì)算中性大氣條件下so2的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。解：由霍蘭德公式求得煙囪有效高度為。由大氣污染控制工程p89 （410）、（411）時(shí)，。取穩(wěn)定度為d級(jí)，由表44查得與之相應(yīng)的x=745.6m。此時(shí)。代入上式4.10 某硫酸廠尾氣煙囪高50m，so2排放量為100g/s。夜間和上午地面風(fēng)速為3m/s，夜間云量為3/10。當(dāng)煙流全部發(fā)生熏煙現(xiàn)象時(shí)，確定下風(fēng)

16、方向12km處so2的地面濃度。解：由所給氣象條件應(yīng)取穩(wěn)定度為e級(jí)或f 級(jí)。（1）穩(wěn)定度為e級(jí)，查表44得x=12km處，。，（2）穩(wěn)定度為f級(jí)，查表44得x=12km處，。同理f =303.7g/m34.12 試證明高架連續(xù)點(diǎn)源在出現(xiàn)地面最大濃度的距離上，煙流中心線上的濃度與地面濃度之比值等于1.38。解：高架連續(xù)點(diǎn)源出現(xiàn)濃度最大距離處，煙流中心線的濃度按 p由p89（411）地面軸線濃度。因此，得證。第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)5.4 已知真密度為1900kg/m3，填充空隙率0.7，粉塵的粒徑為28m, 試確定其比表面積（分別以質(zhì)量、凈體積和堆積體積表示）。解:大氣污染控制工程p135

17、（539）按質(zhì)量表示p135（538）按凈體積表示p135（540）按堆積體積表示。5.5 根據(jù)對(duì)某旋風(fēng)除塵器的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到：除塵器進(jìn)口的氣體流量為10000m3n/h，含塵濃度為4.2g/ m3n。除塵器出口的氣體流量為12000 m3n/h，含塵濃度為340mg/ m3n。試計(jì)算該除塵器的處理氣體流量、漏風(fēng)率和除塵效率（分別按考慮漏風(fēng)和不考慮漏風(fēng)兩種情況計(jì)算）。解：氣體流量按p141（543）；漏風(fēng)率p141（544）；除塵效率：考慮漏風(fēng)，按p142（547）不考慮漏風(fēng)，按p143（548）5.6 對(duì)于題5.5中給出的條件，已知旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積為0.24m2，除塵器阻力系數(shù)為9.8，進(jìn)口

18、氣流溫度為423k，氣體靜壓為490pa，試確定該處塵器運(yùn)行時(shí)的壓力損失（假定氣體成分接近空氣）。解：氣體方程得按大氣污染控制工程p142（545）。5.7 有一兩級(jí)除塵系統(tǒng)，已知系統(tǒng)的流量為2.22m3/s，工藝設(shè)備產(chǎn)生粉塵量為22.2g/s，各級(jí)除塵效率分別為80%和95%。試計(jì)算該處塵系統(tǒng)的總除塵效率、粉塵排放濃度和排放量。解：按大氣污染控制工程p145（558）粉塵濃度為，排放濃度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.220.1=0.222g/s。5.8 某燃煤電廠除塵器的進(jìn)口和出口的煙塵粒徑分布數(shù)據(jù)如下，若除塵器總除塵效率為98%，試?yán)L出分級(jí)效率曲線。粉塵間隔/0.60.60.

19、70.70.80.81.0122334質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉塵間隔/45566881010122030質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.0出口g26.02.02.02.58.57.0解：按大氣污染控制工程p144（552）（p=0.02）計(jì)算，如下表所示：粉塵間隔/23.5質(zhì)量頻率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分級(jí)效率/%83047.56068.575818689.5959899100解：按大氣污染控制工程p144（554）第六章 除塵裝置6.1 在298k的空氣中naoh飛沫用重力沉降室收集。沉降至大小為寬914cm，高457cm，長(zhǎng)1219cm?？諝獾捏w積流速為1.2m3/s。計(jì)算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設(shè)霧滴的比重為1.21。解：計(jì)算氣流水平速度。設(shè)粒子處于stokes區(qū)域，取。按大氣污染控制工程p162（64）即為能被1