大氣污染控制工程課后計算題答案

1、大氣污染控制工程課后計算題答案第一章 概論 習題P181.5 廢氣流量為1000 m3N/s，SO2的體積分數為1.610-4，試確定：SO2在混合氣體中的質量濃度；每天的SO2排放量（kg/d）。解： SO2的濃度=1.610264/22.4=457 mg/m3457 mg/ m31000 m3N/s 360024=39484.8 kg/d1.6成人每次吸入的空氣量約為500cm3，假定每分鐘呼吸15次，空氣中顆粒物的濃度為200 ug/m3，試計算每小時沉積于肺泡內的顆粒物質量。已知該顆粒物在肺泡中的沉降系數為0.12。解：500cm31560=450000 cm3=0.45 m30.45

2、 m3200 ug/m30.12=10.8 ug1.7 根據我國的環(huán)境空氣質量標準的二級標準，求出SO2、NO2、CO三種污染物的日均濃度限值的體積分數。解：SO2、NO2、CO環(huán)境空氣質量標準的日均濃度二級標準分別為0.15、0.12、4.0 mg/m30.15 mg/m3=0.1522.4/64=0.0525ppm=5.2510-80.12 mg/m3=0.1222.4/46=0.0584ppm=5.8410-84.0 mg/m3=4.022.4/28=3.20ppm=3.210-61.8在某市中心區(qū)的道路兩側監(jiān)測點測定的大氣污染物濃度分別為：CO 5.210-6（1小時值的日平均值）NO

3、2 0.0310-6（1小時值的日平均值）SO2 2.310-6（1小時值的日平均值）TSP 0.15 mg/m3（1小時值的日平均值）PM10 0.035 mg/m3（1小時值的日平均值）O3 0.0310-6（1小時值的日平均值）試問哪些大氣污染物超過我國頒布的環(huán)境空氣質量標準（GB3095-96）中規(guī)定的二級標準。解：指標1小時平均值換算mg/m3標準mg/m3是否達標CO5.210-66.510.0達標NO20.0310-60.0620.24達標SO22.310-66.570.50未達標TSP0.15 mg/m30.150.3*3=0.9達標PM100.035 mg/m30.0350.

4、15*3=0.45達標O30.0310-60.0640.20達標 第二章 燃燒與大氣污染 習題P482.1 已知重油元素質量分數分析結果為：C：82.3%，H：10.3%，O：2.2%，N：0.4%，S：4.8%，試計算：燃燒1kg所需的理論空氣量和產生的理論煙氣量；干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度（以體積分數計）；當空氣的過剩量為10%時，所需的空氣量及產生的煙氣量。解：理論空氣量可由式（2-2）得到：Va0 =8.881c,y+3.329s,y+26.457H,y-3.333o,y =（8.88182.3%+3.3294.8%+26.45710.3%-3.3332.2%）m3N/(k

5、g燃料) =10.121 m3N/(kg燃料)理論煙氣量可由式（2-7）得到：Vf0=1.866c,y+11.111H,y+0.699s,y+0.79 Va0+0.799N,y =（1.8660.823+11.1110.103+0.6990.048+0.7910.121+0.7990.004）m3N/(kg燃料) =10.713 m3N/(kg燃料)Vdf0=10.71311.1110.103=9.569 m3N/(kg燃料)干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度：SO2 =(0.6990.048/9.569) 100%=0.36%重油中碳與理論空氣中的氧完全燃燒時，則煙氣中的CO2濃度最大，

6、因此：CO2，max=(1.8660.823/9.569) 100%=16.1%10%過?？諝庀氯紵?1.1Va=1.110.121 m3N/(kg燃料)=11.133 m3N/(kg燃料)Vf=（10.713+1.01610.110.121）=11.741 m3N/(kg燃料)2.2 普通煤的各成分質量分數分析為：C：65.7%，灰分：18.1%，S：1.7%，H：3.2%，水分：9.0%，O：2.3%，含N量不計。計算燃煤1kg所需要的理論空氣量和SO2在煙氣中的濃度（以體積分數計）。解：理論空氣量由式（2-2）得到：Va0 =8.881c,y+3.329s,y+26.457H,y3.3

7、33o,y =（8.8810.657+3.3290.017+26.4570.0323.3330.023）m3N/(kg燃料) =6.662 m3N/(kg燃料)SO2在煙氣中的濃度：（忽略空氣中的濕含量）(含N量不計)理論濕煙氣量為：Vf0=1.866c,y+11.111H,y+1.24（Va0a+H,y ）+0.699s,y+0.79 Va0+0.799N,y =1.8660.657+11.1110.032+1.240.09+0.6990.017+0.796.662 =6.696 m3N/(kg燃料)m SO2 =11.7%2=0.034kgV煙氣=6.696 m3N/(kg燃料) 1kg=

8、6.696 m3SO2在煙氣中的濃度（以體積分數計）=0.6990.0174/6.696=0.00182=0.182%SO2在煙氣中的濃度（不以體積分數計）C= m SO2/ V煙氣=0.034/6.696=0.00508 kg/ m3=5080 mg/ m3第三章 大氣污染控制的基礎知識 習題P783.3某煙氣脫硫系統(tǒng)的煙氣處理量為100000 m3N/h，煙氣中含SO2為4500mg/ m3N。新鮮石灰中CaO含量為96%，系統(tǒng)在鈣硫比為1.2的情況下，欲使尾氣中SO2下降到650 mg/ m3N，試計算石灰的消耗量。解：在系統(tǒng)中，SO2與CaO發(fā)生化學反應： SO2+CaO+1/2O2=

9、CaSO464 561.2x G石灰0.96設需要石灰為G石灰（kg/h），對SO2作物料衡算：（1） 進入系統(tǒng)的SO2流率：4500mg/ m3N10-3100000 m3N/h=450 kg/h（2） 流出系統(tǒng)的SO2流率：650mg/ m3N10-3100000 m3N/h=65 kg/h（3） 系統(tǒng)中無SO2生成（4） 系統(tǒng)中SO2的消耗等于SO2與CaO的反應量。按鈣硫比為1.2計算，SO2的消耗量為：640.96G石灰(1.256) kg/h（5） 穩(wěn)態(tài)過程，GA=0，則按式（3-8）可得：450640.96G石灰(1.256) kg/h=65 kg/hG石灰=421.1 kg/h

10、3.9將兩臺除塵裝置串聯(lián)在一起凈化煙氣中的粉塵，其第一級除塵效率為=91.9%，第二級除塵效率為=82%，問改兩級串聯(lián)除塵系統(tǒng)的總除塵效率為多少？解：根據（3-63）可得：T=1(11)(12)= 1(191.9%)(182%)=98.542%第四章 顆粒物污染物的去除 習題 P1284.15 除塵器系統(tǒng)的處理煙氣量為10000 m3/h，初始含塵濃度為6g/m3，擬采用逆氣流反吹清灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進入除塵器的氣體溫度不超過393k，除塵器的壓力損失不超過1200 pa，煙氣性質近似于空氣。試確定：過濾速度；粉塵負荷；除塵器的壓力損失；最大清灰周期；濾袋面積；濾袋尺寸（長度

11、和直徑）和濾袋條數。解：本題為簡單的設計題，部分參數需要自己選定：由p122中，取過濾速度為 2 m/min，由p119中，取粉塵負荷為0.2 kg/m2，粉塵層比電阻=5 1010 m/kg，清潔濾料的阻力系數為0.5107m-1，氣體粘度查書本后面表格得：393k時的空氣粘度2.33 10-6kgs/m2。除塵器的壓力損失 P=Pc+Pf=1200+（0.5107+5 10100.2）2.33 10-62/60=1200+782=1982 pa最大清灰周期 按實際情況確定。濾袋面積 A=Q/u=10000 m3/h / 2 m/min=83.3 m2濾袋尺寸（長度和直徑）和濾袋條數。濾袋長

12、度取4 m，直徑取200 mm，則每個濾袋的面積為：A=dl40.22.512 m2濾袋條數 n83.3/2.51233.16 最后取n等于34個。第五章 吸收法凈化氣態(tài)污染物 習題 P1625.1試求303k，氫氣的分壓為2104Pa時氫氣在水中的溶解度。yizhi氫氣在水中的亨利系數EH2=7.39107Pa。解： xA=PA/EA=2104/7.39107=2.7110-4（摩爾分率）溶解度是指一定溫度下,100克溶劑中達到飽和時所能溶解的溶質的克數。 假設100克水中，則水的摩爾數為5.556mol，那么溶質氫氣的摩爾數為0.0015 mol，氫氣的溶解度為：0.0015 mol2g/

13、 mol=0.003 g5.7 已知某低濃度氣體溶質被吸收時，平衡關系服從亨利定律，氣膜吸收系數kG=2.7410-7 kmol/（m2skPa），液膜吸收系數kL=6.9410-5 m/s，亨利系數H=1.5kmol/（m3kPa）。試求吸收總系數KG，并分析該吸收過程的控制因素。解：1/KG=1/kG+1/（kLH）=3.66106KG=2.7310-7 kmol/（m2skPa）氣相傳質阻力：1/kG=3.6106液相傳質阻力：1/（kLH）=9.6103液相傳質阻力遠遠大于氣相傳質阻力，該吸收過程為氣膜控制步驟。第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物 習題 P1966.6 在直徑為D=1.4m的

14、立式吸附器中，裝有密度為=220kg/m3的活性炭，炭層厚度z=1.0m，含苯廢氣以1.4m/min的速率通過活性炭層，廢氣含苯的初始濃度0=39g/m3,設苯蒸氣被活性炭完全吸附，活性炭對苯的平均活性為7%，解吸后苯在活性炭中的殘余吸附量為0.8%，求：每次間歇操作的時間；每次吸附所能處理的廢氣量。解： m=V=220kg/ m3（1.4m/2）21.0m=338.492kg2=7% 1=0.8% =14m/min/60=0.233m/sA=（1.4m/2）=1.5386m2 1=39g/m3 2=0 所以B=m(21)/ A(12)=338.492(7%0.8%)1000/(0.2331.

15、538639)= 1501s=25min吸附苯的質量：G= m(21)= 338.492kg(7%-0.8%)=21kg 廢氣總量：V=25min14m/min（1.4m/2）2=538.51m36.8 某活性炭床被用來凈化含CCl4的廢氣，其操作條件是：廢氣流量為20 m3/min,溫度為25，壓力為101.33kPa，CCl4的初始含量為90010-6（體積分數），床深0.6m，空塔氣速為0.3m/s。假定活性炭的裝填密度為400kg/ m3，操作條件下的吸附容量為飽和吸附容量的40%，實驗測得其飽和容量為0.523kg（CCl4）/kg(活性炭)。求：當吸附床長寬比為2:1時，試確定長的

16、過氣截面；計算吸附床的活性炭用量；試確定吸附床穿透前能夠連續(xù)操作的時間。解： A=Q/V= 20 m3/min/(600.3m/s)=1.11m2 設長寬比2x，則寬為x， 2x2=1.11 求得x=0.74m 2x=1.48m m活性炭=400kg/ m30.6m0.74m1.48m=262.8kg假設吸附床穿透的吸附容量等于操作條件下的吸附量，則0.523kg40%=0.209 kg（CCl4）/kg(活性炭)能夠吸附CCl4的量為：0.209 kg（CCl4）/kg(活性炭) 262.8kg=54.93kgM(CCl4)=154 g/molC=90010-6 154/（22.4 10-3

17、）=6.2g/m3t=54.93kg 1000/(6.2 g/m320 m3/min)=443min第七章 催化法凈化氣態(tài)污染物 習題 P2227.6 用氨催化還原法治理硝酸車間排放含有NOx的尾氣。尾氣排放量為6500 m3N/h，尾氣中含有NOx為0.28%，N2為95%，H2O為1.6%，使用催化劑為直徑5mm球形粒子，反應器入口溫度為493K，空速為9000/h，反應溫度為533K，空氣速度為1.52 m/s，求催化固定床中氣固相的接觸時間；催化劑床層體積；催化劑床層高度；催化劑床層阻力。解：接觸時間=1/9000 h=0.4 sVR =tqv=6500/9000=0.72m3 截面積

18、：6500 m3N/h1.52 m/s=1.188 m2D2=4A/ D2=4A 孔隙率為0.92H=4 VR / (1-) D2=（40.72）/（0.0841.188） = 7.58 m 公式見P214。第八章 生物法凈化氣態(tài)污染物 習題 P2448.1生物法凈化氣態(tài)污染物的基本原理是什么？答：廢氣生物處理是利用微生物的生命過程把廢氣中的氣態(tài)污染物分解轉化成少害甚至無害的物質。在適宜的環(huán)境條件下，微生物不斷吸收營養(yǎng)物質，并按照自己的代謝方式進行新陳代謝活動，把廢氣中的污染物轉化成為簡單的無機物CO2和水，以及細胞物質。8.3溫度和pH對微生物生長的影響有哪些？答：溫度可以改變微生物的代謝速率，影響污染物的物理狀態(tài)，是的一部分污染物發(fā)生固-液-氣之間的轉換，從而影響生物凈化效果。每種微生物都有不同的pH要求，大多數微生物pH的適應范圍為4-10，最佳pH為6.5-7.5，一些有機物的降解會產生酸性物質，應采用添加石灰、大理石等來增加緩沖能力，調節(jié)pH。第十章 大氣擴散與污染控制 習題 P30010.3 電廠煙囪高度為40m，內徑為0.6m，排煙速度21m/s，煙氣溫度420k，環(huán)境溫