郝吉明第三版大氣污染控制工程課后答案完整版

1、大氣污染控制工程課后答案（第三版） 主編：郝吉明 馬廣大 王書肖目錄第一章 概 論第二章 燃燒與大氣污染第三章 大氣污染氣象學第四章 大氣擴散濃度估算模式第五章 顆粒污染物控制技術基礎第六章 除塵裝置第七章 氣態(tài)污染物控制技術基礎第八章 硫氧化物的污染控制第九章 固定源氮氧化物污染控制第十章 揮發(fā)性有機物污染控制第十一章 城市機動車污染控制第一章 概 論1.1 干結空氣中N2、O2、Ar和CO2氣體所占的質量百分數是多少？ 解：按1mol干空氣計算，空氣中各組分摩爾比即體積比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。質

2、量百分數為，；，。1.2 根據我國的環(huán)境空氣質量標準的二級標準，求出SO2、NO2、CO三種污染物日平均濃度限值的體積分數。解：由我國環(huán)境空氣質量標準二級標準查得三種污染物日平均濃度限值如下：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按標準狀態(tài)下1m3干空氣計算，其摩爾數為。故三種污染物體積百分數分別為：SO2：，NO2：CO：。1.3 CCl4氣體與空氣混合成體積分數為1.50104的混合氣體，在管道中流動的流量為10m3N、/s，試確定：1）CCl4在混合氣體中的質量濃度（g/m3N）和摩爾濃度c（mol/m3N）；2）每天流經管道的CCl4質量是多

3、少千克？解：1）（g/m3N） c（mol/m3N）。2）每天流經管道的CCl4質量為1.03110360024103kg=891kg1.4 成人每次吸入的空氣量平均為500cm3，假若每分鐘呼吸15次，空氣中顆粒物的濃度為200/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：每小時沉積量200（5001560106）0.12=10.81.5 設人體肺中的氣體含CO為2.2104，平均含氧量為19.5%。如果這種濃度保持不變，求COHb濃度最終將達到飽和水平的百分率。解：由大氣污染控制工程P14 （11），取M=210，COHb飽和度1.6 設人體內

4、有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。從事重體力勞動的人的呼吸量為4.2L/min，受污染空氣中所含CO的濃度為104。如果血液中CO水平最初為：1）0%；2）2%，計算血液達到7%的CO飽和度需要多少分鐘。設吸入肺中的CO全被血液吸收。解：含氧總量為。不同CO百分含量對應CO的量為：2%：，7%：1）最初CO水平為0%時 ；2）最初CO水平為2%時 1.7 粉塵密度1400kg/m3，平均粒徑1.4，在大氣中的濃度為0.2mg/m3，對光的折射率為2.2，計算大氣的最大能見度。解：由大氣污染控制工程P18 （12），最大能見度為。第二章 燃燒與大氣污染2.1 已知重油元素分析結

5、果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，試計算：1）燃油1kg所需理論空氣量和產生的理論煙氣量； 2）干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度； 3）當空氣的過剩量為10%時，所需的空氣量及產生的煙氣量。解：1kg燃油含：重量（g） 摩爾數（g） 需氧數（g）C 855 71.25 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0N元素忽略。1）理論需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg設干空氣O2：N2體積比為1：3.78，則理論空氣量99.187

6、54.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。煙氣組成為CO271.25mol，H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2）干煙氣量為502.9956.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比濃度為，空氣燃燒時CO2存在最大濃度。3）過?？諝鉃?0%時，所需空氣量為1.110.62=11.68

7、m3N/kg重油，產生煙氣量為11.267+0.110.62=12.33 m3N/kg重油。2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N量不計）1）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）；2）假定煙塵的排放因子為80%，計算煙氣中灰分的濃度（以mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃燒技術加石灰石脫硫。石灰石中含Ca35%。當Ca/S為1.7（摩爾比）時，計算燃煤1t需加石灰石的量。解：相對于碳元素作如下計算：%（質量） mol/100g煤 mol/mol碳C 65.7 5.475 1H 3.2

8、 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.072 0.013灰分 18.1 3.306g/mol碳水分 9.0 1.644g/mol碳故煤的組成為CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩爾質量（包括灰分和水分）為。燃燒方程式為n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951）理論空氣量；SO2在濕煙氣中的濃度為2）產生灰分的量為 煙氣量（1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.4103=6.826m3/kg灰分濃度為mg/m3=2.12104mg/m33）需石灰石/t煤2.3 煤的元素分析

9、結果如下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。在空氣過剩20%條件下完全燃燒。計算煙氣中SO2的濃度。解：按燃燒1kg煤計算 重量（g） 摩爾數（mol） 需氧數（mol）C 795 66.25 66.25H 31.125 15.5625 7.78S 6 0.1875 0.1875H2O 52.875 2.94 0設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，所需理論空氣量為4.78（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。理論煙氣量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50m

10、ol N2總計66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤實際煙氣量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg煤，SO2濃度為。2.4 某鍋爐燃用煤氣的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空氣含濕量為12g/m3N，試求實際需要的空氣量和燃燒時產生的實際煙氣量。解：取1mol煤氣計算H2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0

11、.007mol 0.014mol共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則理論干空氣量為0.223（3.78+1）=1.066mol。取，則實際干空氣 1.21.066mol=1.279mol?？諝夂瑵窳繛?2g/m3N，即含H2O0.67mol/ m3N，14.94L/ m3N。故H2O體積分數為1.493%。故實際空氣量為。煙氣量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.2233.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1

12、.2981.493%+0.004=0.201mol故實際煙氣量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol2.5 干煙道氣的組成為：CO211%（體積），O28%，CO2%，SO2120106（體積分數），顆粒物30.0g/m3（在測定狀態(tài)下），煙道氣流流量在700mmHg和443K條件下為5663.37m3/min，水氣含量8%（體積）。試計算：1）過量空氣百分比；2）SO2的排放濃度（）；3）在標準狀態(tài)下（1atm和273K），干煙道體積；4）在標準狀態(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

13、 （211）空氣過剩2）在測定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為；取1m3煙氣進行計算，則SO2120106m3，排放濃度為。3）。4）。2.6 煤炭的元素分析按重量百分比表示，結果如下：氫5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃燒條件為空氣過量20%，空氣的濕度為0.0116molH2O/mol干空氣，并假定完全燃燒，試計算煙氣的組成。解：按1kg煤進行計算 重量（g） 摩爾數（mol） 需氧數（mol）C 758 63.17 63.17H 40.75 20.375 10.19S 16 0.5 0.5H2O 83.25 4.625 0需氧63.17+10.19+0.5

14、=73.86mol設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則干空氣量為73.864.781.2=423.66mol，含水423.660.0116=4.91mol。煙氣中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.863.78=279.19mol；過剩干空氣0.273.864.78=70.61mol。實際煙氣量為63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2 ；SO2 ；H2O ； N2 。O2 。2.7 運用教材圖27和上題的計算結果，估算煤煙氣的酸露點。解：SO2含量為0

15、.11%，估計約1/60的SO2轉化為SO3，則SO3含量，即PH2SO4=1.83105，lg PH2SO4=-4.737。查圖27得煤煙氣酸露點約為134攝氏度。2.8 燃料油的重量組成為：C86%，H14%。在干空氣下燃燒，煙氣分析結果（基于干煙氣）為：O21.5%；CO600106（體積分數）。試計算燃燒過程的空氣過剩系數。解：以1kg油燃燒計算，C 860g 71.67mol； H 140g 70mol，耗氧35mol。設生成CO x mol，耗氧0.5x mol，則生成CO2 （71.67x）mol，耗氧（71.67x）mol。煙氣中O2量?？傃趿?，干空氣中N2：O2體積比為3.

16、78：1，則含N2 3.78（106.67+24.5x）。根據干煙氣量可列出如下方程：，解得x=0.306故CO2%：；N2%：由大氣污染控制工程P46 （211）空氣過剩系數第三章 大氣污染氣象學3.1 一登山運動員在山腳處測得氣壓為1000 hPa，登山到達某高度后又測得氣壓為500 hPa，試問登山運動員從山腳向上爬了多少米？解：由氣體靜力學方程式，大氣中氣壓隨高度的變化可用下式描述： （1）將空氣視為理想氣體，即有 可寫為 （2）將（2）式帶入（1），并整理，得到以下方程：假定在一定范圍內溫度T的變化很小，可以忽略。對上式進行積分得： 即 （3）假設山腳下的氣溫為10。C，帶入（3）式

17、得：得即登山運動員從山腳向上爬了約5.7km。3.2 在鐵塔上觀測的氣溫資料如下表所示，試計算各層大氣的氣溫直減率：，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。高度 Z/m1.5103050氣溫 T/K298297.8297.5297.3解：，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：?.4 試用下列實測數據計算這一層大氣的冪指數m值。高度 Z/m1020304050風速u/m.s13.03.53.94.24.5解：由大氣污染控制工程P80 （323），取對數得設，由實測數據得 x0.3010.47

18、70.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel進行直線擬合，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高處的風速為2m/s，估算50m、100m、200m、300m、400m高度處在穩(wěn)定度為B、D、F時的風速，并以高度為縱坐標，風速為橫坐標作出風速廓線圖。解：，。穩(wěn)定度D，m=0.15，。穩(wěn)定度F，m=0.25，風速廓線圖略。3.6 一個在30m高度釋放的探空氣球，釋放時記錄的溫度為11.0。C，氣壓為1023 hPa。釋放后陸續(xù)發(fā)回相應的氣溫和氣壓記錄如下表所給。1）估算每一組數據發(fā)出的高度；2）以高度為縱坐標

19、，以氣溫為橫坐標，作出氣溫廓線圖；3）判斷各層大氣的穩(wěn)定情況。測定位置2345678910氣溫/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8氣壓/hPa10121000988969909878850725700解：1）根據Air Pollution Control Engineering可得高度與壓強的關系為將g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。當t=11.0。C，氣壓為1023 hPa；當t=9.8。C，氣壓為1012 hPa，故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=

20、283.4K，dP=1012-1023=11Pa。因此，z=119m。同理可計算其他測定位置高度，結果列表如下：測定位置2345678910氣溫/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8氣壓/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）圖略3），不穩(wěn)定；，逆溫；，逆溫；，逆溫；，穩(wěn)定；，穩(wěn)定；，穩(wěn)定；，穩(wěn)定。3.7 用測得的地面氣溫和一定高度的氣溫數據，按平均溫度梯度對大氣穩(wěn)定度進行分類。測定

21、編號123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應溫度/。C26.715.68.95.020.028.0解：，故，逆溫；，故，穩(wěn)定；，故，不穩(wěn)定；，故，不穩(wěn)定；，故，不穩(wěn)定；，故逆溫。3.8 確定題3.7中所給的每種條件下的位溫梯度。解：以第一組數據為例進行計算：假設地面大氣壓強為1013hPa，則由習題3.1推導得到的公式，代入已知數據（溫度T取兩高度處的平均值）即，由此解得P2=961hPa。由大氣污染控制工程P72 （315）可分別計算地面處位溫和給定高度處位溫：，故位溫梯度=同理可計算得到其他數據的位溫梯度，

22、結果列表如下：測定編號123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應溫度/。C26.715.68.95.020.028.0位溫梯度/K/100m2.220.27 0.17 0.02 1.02 1.42 3.9 假如題3.7中各種高度處的氣壓相應為970、925、935、820、950、930 hPa，確定地面上的位溫。解：以第一組數據為例進行計算，由習題3.1推導得到的公式，設地面壓強為P1，代入數據得到：，解得P1=1023hPa。因此同理可計算得到其他數據的地面位溫，結果列表如下：測定編號123456地面溫度/。

23、C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應溫度/。C26.715.68.95.020.028.0地面壓強/hPa102310121002104010061007地面位溫/。C292.2293.1288.4294.7302.5297.4第四章 大氣擴散濃度估算模式4.1 污染源的東側為峭壁，其高度比污染源高得多。設有效源高為H，污染源到峭壁的距離為L，峭壁對煙流擴散起全反射作用。試推導吹南風時高架連續(xù)點源的擴散模式。當吹北風時，這一模式又變成何種形式？解：吹南風時以風向為x軸，y軸指向峭壁，原點為點源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有現存

24、在峭壁，可考慮為實源與虛源在所關心點貢獻之和。實源虛源因此+=刮北風時，坐標系建立不變，則結果仍為上式。4.2 某發(fā)電廠煙囪高度120m，內徑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，源高處的平均風速為4m/s。試用霍蘭德、布里格斯（x=10Hs）、國家標準GB/T1320191中的公式計算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式。布里格斯公式 且x=2100kW，TsTa=130K35K。（發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.3 某污染源排出SO2量為80g/s，有效源高為60m，煙囪出口處平均風速為6m/s。在當時的氣象條件下

25、，正下風方向500m處的，試求正下風方向500m處SO2的地面濃度。解：由大氣污染控制工程P88（49）得4.4解：陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用大氣污染控制工程P95表44查得x=500m時。將數據代入式48得。4.4 在題4.3所給的條件下，當時的天氣是陰天，試計算下風向x=500m、y=50m處SO2的地面濃度和地面最大濃度。解：陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用大氣污染控制工程P95表44查得x=500m時。將數據代入式48得。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，煙囪出口處風速4m/s，SO2排放量為10mg/s。試計算

26、中性大氣條件下SO2的地面最大濃度和出現的位置。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，。取穩(wěn)定度為D級，由表44查得與之相應的x=745.6m。此時。代入上式。4.6 地面源正下風方向一點上，測得3分鐘平均濃度為3.4103g/m3，試估計該點兩小時的平均濃度是多少？假設大氣穩(wěn)定度為B級。解：由大氣污染控制工程P98 （431）（當，q=0.3）4.7 一條燃燒著的農業(yè)荒地可看作有限長線源，其長為150m，據估計有機物的總排放量為90g/s。當時風速為3m/s，風向垂直于該線源。試確定線源中心的下風距離400m處，風吹3到15分鐘時有機物的濃

27、度。假設當時是晴朗的秋天下午4：00。試問正對該線源的一個端點的下風濃度是多少？解：有限長線源。首先判斷大氣穩(wěn)定度，確定擴散參數。中緯度地區(qū)晴朗秋天下午4：00，太陽高度角3035。左右，屬于弱太陽輻射；查表4-3，當風速等于3m/s時，穩(wěn)定度等級為C，則400m處。其次判斷3分鐘時污染物是否到達受體點。因為測量時間小于0.5h，所以不必考慮采樣時間對擴散參數的影響。3分鐘時，污染物到達的距離，說明已經到達受體點。有限長線源距離線源下風向4m處，P1=75/43.3=1.732，P2=75/43.3=1.732；。代入上式得。端點下風向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得4.

28、8 某市在環(huán)境質量評價中，劃分面源單元為1000m1000m，其中一個單元的SO2排放量為10g/s，當時的風速為3m/s，風向為南風。平均有效源高為15m。試用虛擬點源的面源擴散模式計算這一單元北面的鄰近單元中心處SO2的地面濃度。解：設大氣穩(wěn)定度為C級，。當x=1.0km，。由大氣污染控制工程P106 （449） 4.9某燒結廠燒結機的SO2的排放量為180g/s，在冬季下午出現下沉逆溫，逆溫層底高度為360m，地面平均風速為3m/s，混和層內的平均風速為3.5m/s。煙囪有效高度為200m。試計算正下風方向2km和6km處SO2的地面濃度。解：設大氣穩(wěn)定度為C級。當x=2km時，xDx2

29、xD時，計算結果表明，在xD=x=162m。實際煙囪高度可取為170m。煙囪出口煙氣流速不應低于該高度處平均風速的1.5倍，即uv=1.51.6871700.25=9.14m/s。但為保證煙氣順利抬升，出口流速應在2030m/s。取uv=20m/s，則有，實際直徑可取為4.0m。4.12 試證明高架連續(xù)點源在出現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)點源出現濃度最大距離處，煙流中心線的濃度按 P88（47） （由P89（411）而地面軸線濃度。因此，得證。第五章 顆粒污染物控制技術基礎5.1 根據以往的分析知道，由破碎過程產生的粉塵的粒徑分布符合對數

30、正態(tài)分布，為此在對該粉塵進行粒徑分布測定時只取了四組數據（見下表），試確定：1）幾何平均直徑和幾何標準差；2）繪制頻率密度分布曲線。粉塵粒徑dp/0101020204040質量頻率g/%36.919.118.026.0解：在對數概率坐標紙上作出對數正態(tài)分布的質量累積頻率分布曲線， 讀出d84.1=61.0、d50=16.0、d15。9=4.2。作圖略。5.2 根據下列四種污染源排放的煙塵的對數正態(tài)分布數據，在對數概率坐標紙上繪出它們的篩下累積頻率曲線。污染源質量中位直徑集合標準差平爐0.362.14飛灰6.84.54水泥窯16.52.35化鐵爐60.017.65解：繪圖略。5.3 已知某粉塵粒

31、徑分布數據（見下表），1）判斷該粉塵的粒徑分布是否符合對數正態(tài)分布；2）如果符合，求其幾何標準差、質量中位直徑、個數中位直徑、算數平均直徑及表面積體積平均直徑。粉塵粒徑/0224466101020204040濃度/0.812.2255676273解：在對數概率坐標紙上作出對數正態(tài)分布的質量累積頻率分布曲線，讀出質量中位直徑d50（MMD）=10.3、d84.1=19.1、d15。9=5.6。按大氣污染控制工程P129（524）；P129（526）；P129（529）。5.4 對于題5.3中的粉塵，已知真密度為1900kg/m3，填充空隙率0.7，試確定其比表面積（分別以質量、凈體積和堆積體積表

32、示）。解：大氣污染控制工程P135（539）按質量表示P135（538）按凈體積表示P135（540）按堆積體積表示。5.5 根據對某旋風除塵器的現場測試得到：除塵器進口的氣體流量為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。試計算該除塵器的處理氣體流量、漏風率和除塵效率（分別按考慮漏風和不考慮漏風兩種情況計算）。解：氣體流量按P141（543）；漏風率P141（544）；除塵效率：考慮漏風，按P142（547）不考慮漏風，按P143（548）5.6 對于題5.5中給出的條件，已知旋風除塵器進口面積為0.24

33、m2，除塵器阻力系數為9.8，進口氣流溫度為423K，氣體靜壓為490Pa，試確定該處塵器運行時的壓力損失（假定氣體成分接近空氣）。解：由氣體方程得按大氣污染控制工程P142（545）。5.7 有一兩級除塵系統(tǒng)，已知系統(tǒng)的流量為2.22m3/s，工藝設備產生粉塵量為22.2g/s，各級除塵效率分別為80%和95%。試計算該處塵系統(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口和出口的煙塵粒徑分布數據如下，若除塵器總除塵效率為98%，試繪出分級

34、效率曲線。粉塵間隔/0.60.60.70.70.80.81.0122334質量頻率 /%進口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉塵間隔/45566881010122030質量頻率 /%進口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）計算，如下表所示：粉塵間隔/23.5質量頻率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分級效率/%83047.56068.575818689.5959

35、899100解：按大氣污染控制工程P144（554）。5.10 計算粒徑不同的三種飛灰顆粒在空氣中的重力沉降速度，以及每種顆粒在30秒鐘內的沉降高度。假定飛灰顆粒為球形，顆粒直徑分別為為0.4、40、4000，空氣溫度為387.5K，壓力為101325Pa，飛灰真密度為2310kg/m3。解：當空氣溫度為387.5K時。當dp=0.4時，應處在Stokes區(qū)域。首先進行坎寧漢修正：，。則，。當dp=4000時，應處于牛頓區(qū)，。，假設成立。當dp=0.4時，忽略坎寧漢修正，。經驗證Rep500，假設成立。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914

36、cm，高457cm，長1219cm。空氣的體積流速為1.2m3/s。計算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設霧滴的比重為1.21。解：計算氣流水平速度。設粒子處于Stokes區(qū)域，取。按大氣污染控制工程P162（64）即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。6.2 直徑為1.09的單分散相氣溶膠通過一重力沉降室，該沉降室寬20cm，長50cm，共18層，層間距0.124cm，氣體流速是8.61L/min，并觀測到其操作效率為64.9%。問需要設置多少層可能得到80%的操作效率。解：按層流考慮，根據大氣污染控制工程P163（65），因此需要設置23層。6.3 有一沉降室長7.0m，高12m，氣速30

37、cm/s，空氣溫度300K，塵粒密度2.5g/cm3，空氣粘度0.067kg/(kg.h)，求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。解：，符合層流區(qū)假設。6.4 氣溶膠含有粒徑為0.63和0.83的粒子（質量分數相等），以3.61L/min的流量通過多層沉降室。給出下列數據，運用斯托克斯定律和坎寧漢校正系數計算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=0.129cm，n=19層。解：設空氣溫度為298K，首先進行坎寧漢修正：，。故。用同樣方法計算可得0.83粒子的分級效率為0.864。因此總效率 6.5 試確定旋風除塵器的分割直徑和總效率，給定粉塵的粒徑分如下：平均粒徑范圍/01155101020

38、203030404050506060質量百分數/%32015201610637已知氣體粘度為2105，顆粒比重為2.9，旋風除塵器氣體入口速度為15m/s，氣體在旋風除塵器內的有效旋轉圈數為5次；旋風除塵器直徑為3m，入口寬度76cm。解：按Air Pollution Control Engineering公式 。令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9103kg/m3，W=0.76m，代入上式得dc=11.78。利用大氣污染控制工程P170（618） 計算各粒徑粉塵分級效率，由此得總效率6.6 某旋風除塵器處理含有4.58g/m3灰塵的氣流（），其除塵總效率為90%。粉塵分析試驗得到下

39、列結果。粒徑范圍/捕集粉塵的質量百分數/%逸出粉塵的質量百分數/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.34584.01.11）作出分級效率曲線；2）確定分割粒徑。解：根據大氣污染控制工程P144（553）（P=0.1）計算分級效率，結果如下表所示：粉塵間隔/05510101515202025253030353540404545質量頻率 /%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口g276.012.94.52.11.50.7

40、0.50.40.31.15.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85 據此可作出分級效率曲線。由上表可見，510去除效率為49.41。因此在工程誤差允許范圍內，dc=7.5。6.7 某旋風除塵器的阻力系數為9.9，進口速度15m/s，試計算標準狀態(tài)下的壓力損失。解：據大氣污染控制工程P169（613） 。6.8 欲設計一個用于取樣的旋風分離器，希望在入口氣速為20m/s時，其空氣動力學分割直徑為1。1）估算該旋風分離器的筒體外徑；2）估算通過該旋風分離器的氣體流量。解：根據Air Pollution Control Eng

41、ineeringP258公式 。因，故1000 ；由題意，當。取，N=10，代入上式，解得Wi=5.5。根據一般旋風除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H2 Wi=1.1cm。氣體流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21103m3/s6.9 含塵氣流用旋風除塵器凈化，含塵粒子的粒徑分布可用對數正態(tài)分布函數表示，且Dm=20，。在實際操作條件下該旋風除塵器的分割直徑為5，試基于顆粒質量濃度計算該除塵器的總除塵效率。解：按大氣污染控制工程P170（618）；。dg=20，代入上式，利用Matlab積分可得。6.10 在氣體壓力下為1atm，溫度為293K下運行的管式電除塵器。圓筒形集塵管直徑

42、為0.3m，L=2.0m，氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場強E=100kV/m，粒徑為1.0的粉塵荷電量q=0.31015C，計算該粉塵的驅進速度w和電除塵效率。解：驅進速度按大氣污染控制工程P187（633）。，Q=0.075m3/s，代入P188（634）。6.11 利用一高壓電除塵器捕集煙氣中的粉塵，已知該電除塵器由四塊集塵板組成，板高和板長均為366cm，板間距24.4cm，煙氣體積流量2m3/s；操作壓力為1atm，設粉塵粒子的驅進速度為12.2cm/s。試確定：1）當煙氣的流速均勻分布時的除塵效率；2）當供入某一通道的煙氣為煙氣總量的50%，而其他兩個各供入25%時

43、的除塵效率（參考圖627）。解：1）Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。2），查圖627得Fv=1.75故。6.12 板間距為25cm的板式電除塵器的分割直徑為0.9，使用者希望總效率不小于98%，有關法規(guī)規(guī)定排氣中含塵量不得超過0.1g/m3。假定電除塵器入口處粉塵濃度為30g/m3，且粒徑分布如下：質量百分比范圍/%02020404060608080100平均粒徑/3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式為，其中捕集效率；K經驗常數；d顆粒直徑。試確定：1）該除塵器效率能否等于或大于98%；2）出口處煙氣中塵濃度能否滿足環(huán)保規(guī)定；3）能否滿足使用者需要。解：1）由題意dp=3.5，dp=8.0，dp=13.0，故2），則=0.42g/m30.1g/m3。不滿足環(huán)保規(guī)定和使用者需要。6.13 某板式電除塵器的平均電場強度為3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場中離子濃度為108個/m3，離子質量為51026kg，粉塵在電場中的停留時間為5s。試計算：1）粒徑為5的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為0.2的粉塵的荷電量；3）計算上述兩種粒徑粉塵的驅進速度。假定：1）煙氣性質近似于空氣；2）粉塵的相對介電系數為1.5。解：1）由大氣污染控制工