大氣污染控制工程課后完整答案

1、大氣污染控制工程作業(yè)集第一章干潔空氣的平均分子量為 28.966，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(273.15K, 101325Pa)密度為1.293 kg / m3。1血紅蛋白暴露于CO和02兩種氣體混合物中所產(chǎn)生的 COHb和O2Hb的平衡濃度可用如下方程表示:COHbPc。M電OzHbPo2式中：pco、 Po2吸入氣體中co和O2的分壓；M 常數(shù)，在人的血液范圍中為200250。例：受污染的空氣中CO濃度為10010-6，如果吸入人體肺中的CO全部被血液吸收，試 估算人體血液中COHb的飽和濃度。解：設(shè)人體肺部氣體中氧的含量與環(huán)境空氣中氧含量相同，即為21%，取M=210，則有COHbO2HbPco21

2、0 1002 1 1 02理0.1即血液中CO與02之比為1:10則血液中CO的飽和度為y。091"1%COHb _ COHb/OzHb COHb O2Hb - 1 COHb /O2Hb這一值略為偏低，是因?yàn)槲肟諝庵械难醣煌Ａ粼诜沃械臍怏w所稀釋的緣故。2、假設(shè)光衰減只是由于微粒散射造成的，微粒為尺寸相同的球體，且分布均勻，則能見(jiàn)度可按如下近似方程估算:,2.6*pL(m)KP式中：視線方向上的顆粒濃度，mg/m3 ；顆粒的密度，kg/m3 ；dp 顆粒直徑， 丄m ；K 散射率，即受顆粒作用的波陣面積與顆粒面積之比。根據(jù)范德赫爾斯提出的數(shù)據(jù)，不吸收光的球體散射率K值一般在1.72.

3、5左右變化。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在空氣相對(duì)濕度超過(guò)70%時(shí)，按上式計(jì)算可能產(chǎn)生較大誤差。因?yàn)樘烊坏臍馊苣z微粒及很多大氣污染物都是吸濕的，在相對(duì)濕度70%80%的范圍內(nèi)開(kāi)始潮解或發(fā)生吸濕反應(yīng)，從而使顆粒粒徑增大。例：大氣中懸浮顆粒物的平均粒徑為1.0，密度為2500 kg / m3，如果散射率k=2，能見(jiàn)度為8000m時(shí)顆粒物的濃度是多少?解:、26'pdp2.6 2500 1.03-0.406mg / mKLv2x8000這是城市大氣中顆粒物濃度的典型值。當(dāng)大氣能見(jiàn)度低于8000m時(shí)，主要機(jī)場(chǎng)飛機(jī)的起降率則必須減少。3、空氣污染指數(shù)的計(jì)算方法污染物的分指數(shù)|k，可由其實(shí)測(cè)濃度值 ，按照分段線

4、性方程計(jì)算。對(duì)于第k種污染物的第j個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Pk,j，L,j）的分指數(shù)值Ik,j和相應(yīng)濃度值Pk,j，可查“空氣濃度指數(shù)分級(jí)濃度限值”表確定。| kk j當(dāng)?shù)趉種污染物濃度為k,j:,j i時(shí)，則其分指數(shù)為Ik二 （Ik,ji -Ik,j） Tk,jI k,j 卅-k,j式中：Ik 第k種污染物的污染分指數(shù)；3 第k種污染物平均濃度的監(jiān)測(cè)值，mg/mN ；I k,j 第k種污染物j轉(zhuǎn)折點(diǎn)的污染分指數(shù)值;lk,j卅一一第k種污染物j+1轉(zhuǎn)折點(diǎn)的污染分指數(shù)值;Ik,j)，m mPk,j 第j轉(zhuǎn)折點(diǎn)上k種污染物的濃度限值（對(duì)應(yīng)于Pk j卅一一第j+1轉(zhuǎn)折點(diǎn)上k種污染物的濃度限值（對(duì)應(yīng)于污染指數(shù)的計(jì)算

5、結(jié)果只保留整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值全部進(jìn)位。API，則該種污染物即各種污染物的污染分指數(shù)都計(jì)算岀以后，取最大者為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù) 為該區(qū)域或城市空氣中的首要污染物。APK50時(shí)，則不報(bào)告首要污染物。例：某城市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得污染物日平均濃度如下TSP = 0.35mgLmN " ，SO2 -0.18mmNNOx =0.12mg_mN "，請(qǐng)計(jì)算該城市的空氣污染指數(shù)api解: tsp： Ctsp =0.35mgLmN ，Ctsp,2 = 0.30mgLmN ' ，Ctsp,3 = 0.50mmN°1 TSP ,3= 200，1 TSP ,2= 100ITS

6、PCTSP CTSP,2CTSP,3-CTSP,2(ITSP,3-ITSP,2TSP,2(200-100) 100 = 125同理可得 I NO =1401 SO 2綜上可知，NOx為該城市空氣中的首要污染物，空氣質(zhì)量級(jí)別為山級(jí)，輕度污染表3.8空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值轉(zhuǎn)折上口 點(diǎn)號(hào)污染指數(shù)污染物濃度/ （mg- m-3）APISO2（日均值）NOx（日均值）PM10（日均值）TSP（日均值）SO2（小時(shí)均值）NO2（小時(shí)均值）CO（小時(shí) 均值）O3（小時(shí)均值）1500.0500.0800.0500.1200.250.1250.12021000.1500.1200.1500.3000.500.

7、24100.20032000.8000.2800.2500.5001.601.13600.40043001.6000.5650.4200.6252.402.26900.80054002.1000.7500.5000.8753.203.001201.00065002.6200.9400.6001.0004.003.751501.200表3.9空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)別污染指數(shù)質(zhì)量級(jí)別質(zhì)量描述對(duì)健康的影響對(duì)應(yīng)空氣質(zhì)量的適用范圍0 50I優(yōu)秀可正?；顒?dòng)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保 護(hù)的地區(qū)51 100n良好可正?；顒?dòng)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民 混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)

8、區(qū)和農(nóng)村101200m輕度污染長(zhǎng)期接觸，易感人群癥狀有輕度加 居腹健康人群岀現(xiàn)刺激癥狀特定工業(yè)區(qū)201300IV中度污染一定時(shí)間接觸后，心臟病和肺病患 者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降 低，健康人群普遍岀現(xiàn)癥狀> 300V重度污染健康人明顯強(qiáng)烈癥狀，降低運(yùn)動(dòng)耐 受力，提前岀現(xiàn)某些疾病1mg/L =1mg/1000g =1 10,質(zhì)量分?jǐn)?shù)）=1ppmjig / L =jig/1000g =1 10（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）=1ppbC p( ppm ) =22.4oM c ( mg/m )氣體分子量體積比氣體分子量Ar%0.00934 39.9428.97 1100% =1.29%CO2%0.00033 4

9、4.0128.97 1100% = 0.05%1.1干潔空氣中N2,02, Ar和CO2氣體所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?解：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=0.209mol, nAr=0.00934mol， nco2=0.00033mol。質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為07812821 10075.51%，28.97 102 % = 0.209 32.00 100% = 23.08%28.97 11.2根據(jù)我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，求出SQ、NO2、CO三種污染物日平均濃度限值的體積分?jǐn)?shù)。解：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

10、下：1 10322.4SO2 : 0.15mg/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=44.643mol。故三種污染物體積百分?jǐn)?shù)分別為:SO2：0.15 100.052 ppm，NO2： 0.12 100.058 ppm64 44.64346 44.6434.00 10”CO：3.20 ppm。28 44.643431.3 CCl4氣體與空氣混合成體積分?jǐn)?shù)為1.5 10的混合氣體，在管道中流動(dòng)的流量為10 mN / s，試確定：(1)CCl4在混合氣體中的質(zhì)量濃度 T(g/mN3)和摩爾濃度c(mol/mN3) ；(2)

11、每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量是多少千克?“150X：10 X：1543解：1) ： (g/m3N)=1 =1.031g/mN22.4X10c (mol/m 3n)50 10：".70 10fol/mN。22.4 102)每天流經(jīng)管道的 CCl4質(zhì)量為 1.031 X 10X 3600X 24X 103kg=891kg1.4設(shè)人體肺中的氣體含 co為2.2 10,，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：由大氣污染控制工程 P14(1 - 1),取M=210COHbOzHb=2102.2 10 丄=0.2369 ,COHb飽和度COHb

12、COHb O2HbCOHbQHb1 COHb/OzHb0.23691 0.2369= 19.15%Po219.5 10331.7粉塵密度1400 kg / m，平均粒徑1.4 .Lm，在大氣中的濃度為0.2 mg/m，對(duì)光的散射率為 2.2,計(jì)算大氣的最大能見(jiàn)度。解：由大氣污染控制工程 P18 (1 - 2),最大能見(jiàn)度為L(zhǎng)“26 皿K-2.6 1400 1.42.2 0.2=11581.8m1、要確切說(shuō)明煤的特性，必須同時(shí)指明百分比的基準(zhǔn)。常用的基準(zhǔn)有：收到基、空氣干燥基、干燥基和干 燥無(wú)灰基。(1) 收到基：以包括全部水分和灰分的燃料作為100%的成分，亦即鍋爐燃燒的實(shí)際成分(鍋爐爐前使用

13、 的燃料)可表示為：Car H ar Oar Nar Sar - Aar War =100% 角碼“ ar” 表示收到基成分。(2) 空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分。以角碼“ ad”表示。即 Cad Had Oad Nad Sad Aad Wad =100%(3) 干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，以角碼“ d”表示，即cd Hd od Nd sdAa =100%(4) 干燥無(wú)灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分。以角碼“ daf”表示，即daf daf 亠 daf. . dafJafC H ONS=100%2、理論空氣量：?jiǎn)挝涣咳剂习慈紵磻?yīng)方程式

14、完全燃燒所需要的空氣量。它由燃料的組成決定，可根據(jù)燃 燒方程式計(jì)算求得。建立燃燒化學(xué)方程式時(shí)，通常假定：(1) 空氣僅是有氮和氧組成的，其體積比為79.1/20.9 = 3.78;(2) 燃燒中的固定態(tài)氧可用于燃燒；(3) 燃料中的硫主要被氧化為SQ ；(4) 熱力型NOX的生成量較小，燃料中含氮量也較低，在計(jì)算理論空氣量時(shí)可以忽略；(5) 燃料中的氮在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為N2和NO，般以N2為主；(6)燃料的化學(xué)式為 cxhyszow。由此可得燃料與空氣中氧完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式:CxHySzOw+（x+Z+z-巴）O2378（x1+z-）N2xCO2 丄H20zSO, 3.78（x 工+z-蘭）

15、N2Q4242242其中Q代表燃燒熱。則理論空氣量為V° =22 4X4 78(x + Y+Z- W) / ( 12x+1.008y+32z+16w)a42= 107.1 (x y+z-w)/(12x+1.008y+32z+16w)m3 / kg423、空氣過(guò)剩系數(shù)一般把超過(guò)理論空氣量多供給的空氣量稱為過(guò)?？諝饬浚褜?shí)際空氣量Va與理論空氣量Va0之比定義為空氣過(guò)剩系數(shù)a，即a - 0通常a>1oVa4、空燃比(AF)空燃比定義為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，可由燃燒方程式直接求得。例如，甲烷在理論空氣量下的完全燃燒：CH4+2O2 7.56N2 > CO2 2H2

16、O 7.56N2空燃比：AF = 2 32+7.56 28=17.21165、 若已知燃料中氫和水的含量，低位發(fā)熱量qL可由高位發(fā)熱量qH減去水蒸氣的凝結(jié)熱而求得。若發(fā)熱 量以 kJ / kg 表示，則 qL =qH -25(9WH W)式中：Wh、Ww 燃料中氫和水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。6、煙氣體積計(jì)算在理論空氣質(zhì)量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積，以Vfg表示。煙氣成分主要是CO2、SQ、N2和水蒸氣。通常把煙氣中除了水蒸氣以外的部分稱為干煙氣， 把包括水蒸氣在內(nèi)的煙氣稱為濕煙氣。所以理論煙氣體積等于干煙氣體積和水蒸氣體積之和。理論水蒸氣體積，是由三部分構(gòu)成的：燃料中氫燃燒后生成

17、的水蒸氣體積，燃料中所含的水蒸氣體積和由供給的理論空氣量帶入的水蒸氣體積。大多煙氣可以視為理想氣體。若設(shè)觀測(cè)狀態(tài)下(溫度Ts、壓力PS )煙氣的體積為Vs、密度為's，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(溫度Tn、壓力Pn)煙氣的體積為Vn，密度為J，則由理想氣體狀態(tài)方程式可得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下的煙氣體積：Vn =Vu PS TnPn Ts標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣的密度："二，圧 TsPs Tn7、過(guò)?？諝庑Ｕ?yàn)閷?shí)際燃燒過(guò)程是有過(guò)?？諝獾?，所以燃燒過(guò)程中的實(shí)際煙氣體積應(yīng)為理論煙氣體積與過(guò)?？諝饬恐鸵蕴荚诳諝庵械耐耆紵秊槔鼵 O2 3.78N2 > C02 3.78N2煙氣中僅含有C02和n2，若空氣

18、過(guò)量，則燃燒方程式變?yōu)镃（ 1+a） 02（ 1+a）3.78N2 > C02 aO2+（ 1+a）3.78N2其中a是過(guò)?？諝庵械?02的過(guò)剩摩爾數(shù)。根據(jù)定義，空氣過(guò)剩系數(shù)：實(shí)際空氣量 （1+a）（ Q+3.76N2）a=1+a理論空氣量Q+3.76N2要計(jì)算a,必須知道過(guò)剩氧的摩爾數(shù)。若燃燒是完全的，過(guò)?？諝庵械难鮾H能夠以02的形式存在，假如燃燒產(chǎn)物以下標(biāo) p表示C -（ 1+a）02 （ 1+a）3.76N2 CO2p O2p+N2p其中，O2p =aO2，表示過(guò)剩氧量，N2p為實(shí)際空氣量中所含的總氮量。 假定空氣的體積組成為 20.9% 02和79.1% N2，則實(shí)際空氣量中所含

19、的總氧量為空目N2p=0.264N2p02p79.1 pp理論需氧量為0.264N2p-O2p,因此空氣過(guò)剩系數(shù)：a=1 +°.264N2p-O2p假如燃燒過(guò)程產(chǎn)生 co,過(guò)剩氧量必須加以校正，即從測(cè)得的過(guò)剩氧中減去氧化co為CO2所需要的氧。因此 Vfg 二 g V（a-1）式中各組分的量均為奧薩特儀所測(cè)得的各組分的百分?jǐn)?shù)。4-0.5 1例：奧薩特儀分析結(jié)果為：CO2=10% 02 = 4% CO =1%，那么N2=85%，則a=1+=1.180.264 漢85-（4-0.5"）考慮過(guò)?？諝庑Ｕ?，實(shí)際煙氣體積:Vfg=V； g V（ a-1 ）2.1已知重油元素分析結(jié)果

20、如下：C： 85.5% H: 11.3%0： 2.0% N : 0.2%S： 1.0%試計(jì)算：（1）燃油1kg所需的理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；（2）干煙氣中SQ的濃度和CO2的最大濃度；（3）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：1kg燃油含:重量（g）摩爾數(shù)（g）需氧數(shù)（g）C85571.2571.25H113-2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.250N元素忽略。1）理論需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg設(shè)干空氣O2： N2體積比為1: 3.78，則理論空氣量 99.1875X 4.78

21、=474.12mol/kg重油。即 474.12 X 22.4/1000=10.62m3N/kg 重油。煙氣組成為 CO271.25mol, H2O 55.25+11.25=56.50mol , SO20.1325mol, N23.78 X 99.1875=374.93mol。理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即 502.99 X 22.4/1000=11.27 m/kg 重油。2）干煙氣量為 502.99 - 56.50=446.49mol/kg 重油。SO2百分比濃度為 0.3125100% =0.07% ,446.4971 2

22、5空氣燃燒時(shí)CO2存在最大濃度100% =15.96%。446.493）過(guò)?？諝鉃?0%時(shí)，所需空氣量為1.1 X 10.62=11.68m3N/kg重油，產(chǎn)生煙氣量為 11.267+0.1 X 10.62=12.33 mf/kg 重油。2.2普通的元素分析如下：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(jì)）（1）計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和 SQ在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）解：相對(duì)于碳元素作如下計(jì)算：% （質(zhì)量）mol/100g 煤mol/mol 碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.01

23、0O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol 碳水分9.01.644g/mol 碳故煤的組成為 CHo.584So.O1ClOo.O13，燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為 100=18.26g/molC。燃燒方程式為5.475CH,84S0.010O0.013 + n（O2 +3.78N2）t CO2 +0.292H2O+0.010SO2 +3.78nN2n=1+0.584/4+0.010 - 0.013/2=1.14951)理論空氣量 1.1495 (13.78)1000 22.4 10m3/kg =6.74m'/kg ;0.01018.26SO2在濕煙氣中的濃度

24、為100% = 0.174%1.64410.2920.0103.78 1.1495182.3 煤的元素分析結(jié)果如下：S: 0.6% H : 3.7% C: 79.5% N : 0.9% O: 4.7%灰分：10.6% o在空氣過(guò)剩20%條件下完全燃燒。計(jì)算煙氣中SQ的濃度。解：按燃燒1kg煤計(jì)算摩爾數(shù)（mol）需氧數(shù)（mol）重量（g）C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875H2O52.8752.940設(shè)干空氣中N2 : O2體積比為3.78 : 1，所需理論空氣量為 4.78 x( 66.25+7.78+0.1875) =354.76mol

25、/kg 煤。理論煙氣量 CO2 66.25mol , SO2 0.1875mol , H2O 15.5625+2.94=18.50molN23.78354.764.78=280.54mol0.1875 100% =0.043% o436.43總計(jì) 66.25+'8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg 煤 實(shí)際煙氣量 365.48+0.2 x 354.76=436.43mol/kg 煤，SO2 濃度為2.5干煙道氣的組成為：CO211% （體積）,O2 8%, CO 2% , SQ 120 10（體積分?jǐn)?shù)），顆粒物3330.0 g / m （在測(cè)定狀態(tài)下），煙道氣

26、流流量在 700mmHg和443K條件下為5663.37 m / min，水汽含量8% （體積）。試計(jì)算：（1）過(guò)量空氣百分比；（2）SQ的排放濃度（Jg/m3）；（3）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1atm和273K），干煙道氣的體積；（4）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下顆粒物的濃度。解：1） N2%=1 11%-8% - 2%- 0.012%=78.99%由大氣污染控制工程P46 （2 - 11）空氣過(guò)剩100% =50.5%0.264 78.99 -（8 -0.5 2）2）在測(cè)定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為P1V1 t2T1P2101325 22.4 443273 700 133.322=39.46L/ mol120 10

27、3(1-8%) 64 =0.179 g/m3。39.46 1022.433)5663.37(1 -8%) =2957mN / min。39.464)39.46 330.052.85g /mN。22.42.8燃料油的重量組成為:C: 86% H : 14%。在干空氣下燃燒，煙氣分析結(jié)果（基于干煙氣）為:1.5% co： 600 10-6（體積分?jǐn)?shù)）。試計(jì)算燃燒過(guò)程的空氣過(guò)剩系數(shù)。解：以1kg油燃燒計(jì)算,C860g71.67mol ;H140g70mol，耗氧35mol 。設(shè)生成CO x mol，耗氧 0.5x mol，則生成 CO2 ( 71.67 x) mol，耗氧(71.67 x) mol。

28、煙氣中總氧量O 量 1.5% xO2量600 101.5%x0.5x (71.67 -x) 35 =106.67 24.5x，干空氣中 FQ體積比為 3.78: 600 101,則含N23.78x( 106.67+24.5x)。根據(jù)干煙氣量可列出如下方程：1.5%x71.67 3.78(106.67 24.5x)x 訂解得 x=0.306600 10 600 10斗71.67 0.306故 CO2%:100% =13.99% ;0.306600 10N2%: 3.78(24.5 0.306 106.67)100% =84.62%0.306600 10'由大氣污染控制工程P46 （2 1

29、1）1.5-0.5 0.06空氣過(guò)剩系數(shù)=1=1.070.264 ><84.62 (1.5 0.5匯 0.06)第三章1絕對(duì)濕度:3在1 m濕空氣中含有的水汽質(zhì)量（kg）。由理想氣體氣體狀態(tài)方程可得到:Pw( t-W( - WRWT3空氣的絕對(duì)濕度，kg/m ，濕空氣；RW 水汽的氣體常數(shù)，F(xiàn)W=461.4 J/(kg|_K)；pW 水汽分壓，Pa）2、相對(duì)濕度：空氣的絕對(duì)濕度-W與同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度之比，即Pw（pV 飽和空氣的水汽分壓，Pa）kg），也稱比濕。即3、含濕量：濕空氣中1kg干空氣所包含的水汽質(zhì)量（3式中：d空氣中的含濕量，kg （水汽）/kg （干空氣）；

30、：?d 干空氣密度，kg/m。4、由理想氣體狀態(tài)方程及上面三式可將含濕量表示成:d _ Rd Pw _ Rd LpWRd= 0.622PvP_%（p濕空氣的總壓力;Pd 干空氣分壓,Rd =287.0 J / (kgLK)5、工程中的空氣含濕量：d° 二 d 亠=0.804叢二 0.80PdP %Pd + PW = P）干空氣的氣體常數(shù)6、水汽體積分?jǐn)?shù):yw亠Pv血叮_p p 0.804 +d°0.804 +dpNd7、風(fēng)速u 3.02 F3（ U單位：km/h ； F表示風(fēng)力等級(jí)）8 國(guó)外云量 1.25=我國(guó)云量dP9、大氣熱力過(guò)程的微分方程：dQ二CPdT - RT P

31、P3.1 一登山運(yùn)動(dòng)員在山腳處測(cè)得氣壓為1000hPa,登山到達(dá)某高度后又測(cè)得氣壓為500hPa,試問(wèn)登山運(yùn)動(dòng)員從山腳向上爬了多少米？解：由氣體靜力學(xué)方程式，大氣中氣壓隨高度的變化可用下式描述：dP 二-g ' dZ ( 1)將空氣視為理想氣體，即有PV RT 可寫(xiě)為 Mm PMV RT將（2）式帶入（1），并整理，得到以下方程:dPgMRTdZ假定在一定范圍內(nèi)溫度 T的變化很小，可以忽略。對(duì)上式進(jìn)行積分得:gM “ 小 口P2gMln PZ C 即 In 2（Z2 -ZJ （3）RTPRT假設(shè)山腳下的氣溫為10。C，帶入（3）式得：5009.8 0.029In 二Z10008.314

32、 283得.：Z = 5.7 km即登山運(yùn)動(dòng)員從山腳向上爬了約5.7km。3.3在氣壓為400hPa處，氣塊溫度為230K。若氣塊絕熱下降到氣壓為600hPa處，氣塊溫度變?yōu)槎嗌?解:T|P1、0.288T0飛）T10"8沁需代沁磁3.7用測(cè)得的地面氣溫和一定高度的氣溫?cái)?shù)據(jù)，按平均溫度梯度對(duì)大氣穩(wěn)定度進(jìn)行分類。測(cè)定編號(hào)123456地面溫度/ 921.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應(yīng)溫度/匸26.715.68.95.020.028.0T26 721 1解: G111.22K /100m、0，故 1 = -G1 : 0，逆溫;心

33、乙 458T15 621 1G220.72K /100m，故 2 = -G2 =0.72K /100m ： d，穩(wěn)定;：z2763G3 二衛(wèi) 二89 156 =1.16K/100m，故 3 =-G3 =1.16K/100md，不穩(wěn)定;:z35801；=篤00!；05/叫，故宀"K/WOm d，不穩(wěn)定;G5 二= 20.0 30.0 - _2k /100m，故 -G5 = 2K /100m d，不穩(wěn)定; ：z5500T628.025.0料G6-0.43K /100m0，故 6 = _G6 : 0 逆溫：z6700第四章4.1污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多（見(jiàn)圖）。設(shè)有效源高為

34、 H，污染源到峭壁的距離為 L，峭壁對(duì)煙流擴(kuò)散其全反射作用。試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式。當(dāng)吹北風(fēng)時(shí)，這一模式又變成何種形式？解：吹南風(fēng)時(shí)以風(fēng)向?yàn)閤軸，y軸指向峭壁，原點(diǎn)為點(diǎn)源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有2 2 2'(x, y, z, H )二2"yjxp(2b)exp 一泮網(wǎng)一于現(xiàn)存在峭壁，可考慮為實(shí)源與虛源在所關(guān)心點(diǎn)貢獻(xiàn)之和。實(shí)源exp（2 二 U；y；z22：y)exp(Z2H)2 exp_2j(穢2虛源exp2 二 U；y；z2(2L -y)exp2才exp(z-H)因此exp（2-u；y；z2卸xp2 2(Z -H)、 r (z H ) n2 exp2

35、 +2j2j2exp-(2一exp2二 U；y；z2y(z-H)2yexp(- )+exp2 二 U；y；z2；y專5*刮北風(fēng)時(shí)，坐標(biāo)系建立不變，則結(jié)果仍為上式。4.2某發(fā)電廠煙囪高度 120m，內(nèi)徑5m，排煙速度13.5m/s，煙氣溫度418K。大氣溫度288K，大氣為中性 層結(jié)，源高處的平均風(fēng)速為 4m/s。試用霍蘭德、布里格斯 （X_1OHS）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13201 91的公 式計(jì)算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式VsDT s TaH (1.5 2.7 s -D)13.5 5(1.5 2.7 418 一288 5)=96.16m。418布里格斯公式Qh2.79.6 10°T

36、s Ta vsD2Ts2 7418 288313.5 52 = 29521kW21000kW9.6 10418且x<=10Hs。此時(shí)hB1362QH/3x2/3U"20.3695211/412.2.80x2/3按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T13201 - 91中公式計(jì)算，因 QH>=2100kW，Ts- Ta>=130K>35K。H 二 noQH ；2 u ' =1.303 295211/3 1202/344 = 244.93m（發(fā)電廠位于城市近郊，取 n=1.303，山=1/3，n 2=2/3）334.6地面源正下風(fēng)方向一點(diǎn)上，測(cè)得3分鐘平均濃度為3.4 10

37、g/m，試估計(jì)該點(diǎn)兩小時(shí)的平均濃度是多少？假設(shè)大氣穩(wěn)定度為 b級(jí)。p2解：匚y2（二）q =.冷（）0.3 =3.02» （當(dāng) 1h2 : 100h，q=0.3）G0.05尺QH 23.4 00，3exp（-2）1.12 10 g / m?？?2°203.023.024.8某市在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，劃分面源單元為1000m 1000m,其中一個(gè)單元的SQ排放量為i0g/s，當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為3m/s，風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。平均有效源高為15m。試用虛擬點(diǎn)源的面源擴(kuò) 解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為 C級(jí),100015-y0232.56m, ；z06.98m。4.32.15當(dāng) x=1.0km，;y = 99.

38、1m/. = 61.4m。：(x, y,0,H)-exp-兀 U®y+%)10 r 1 exp- 二 3 (99.1 232.56)(61.4 6.98)22口 “ 宀152(61.4 6.98)2= 4.57 10g/m3散模式計(jì)算這一單元北面的鄰近單元中心處SQ的地面濃度。金磊給的題目是假設(shè)大氣穩(wěn)定度為B級(jí)，則y0=W 二型0 =232.56m,幾亜"98m。4.34.32.15當(dāng) x=1.0km，二 y =151m,；z =109m。Q 1：(x,y,0,Hl*yWz0)exprH2；y0）2 Lz 飛 z0）2"10exp-1152=2.4 10*g/m3

39、: 3 (151 232.56)(109 6.98)2 (109 6.98)2（2）如果符5.3已知某粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)（見(jiàn)下表），（1）判斷該粉塵的粒徑分布是否符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布; 合，求其幾何標(biāo)準(zhǔn)差、質(zhì)量中位直徑、個(gè)數(shù)中位直徑、算術(shù)平均直徑及表面積一體積平均直徑。粒徑間隔/Am02244661010202040>40濃度/Pg0.812.2255676273解：設(shè)取13m的粉塵，則依題意得粒徑間隔/ 4 m02244661010202040>40濃度/ ugLm山0.812.2255676273質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%6.1%12.5%28.0%38.0%13.5%1.5%質(zhì)量/ kg0.

40、812.2255676273篩下累積頻率F/%0.46.519.047.085.098.5100由此可得對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線，曲線為直線，說(shuō)明符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布 所以d84.1 / »md50 / Amd15.9m質(zhì)量分布19.7610.795.504d 丄19 76 -所以 匚g 珂-841)?=( 尸=1.89 d50(MMD =10.79d15.95.504因?yàn)?InM MD = In NMD 3l ngIn 10.79=1 nN MD +31 n21.89所以 N M D = 3. 19 m所以算術(shù)平均值經(jīng)l ndLliMMD -22"ln 1 0.7952

41、ln89ln dL =3.39所以dL =29.76 5表面積一體積平均直徑:ln dSV = ln MMD丄n22-ln10.79 -ln21.892dSV =8.8555.5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10000 m3N/h，含塵濃度為4.2 g/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）。1 3解：氣體流量按 P141( 5-43)Qn(Q1N Q2n) = 11000mN/s ；2漏風(fēng)率 §Q1N _Q2n 丨“00

42、% =_200°“00%=20% ；q1N10000除塵效率：考慮漏風(fēng),2NQ2N：'1N Q1N0.340 12000=90.3%4.2 10000不考慮漏風(fēng)，=1 _二蘭=1 _ 0340 =91.9%P1N4.25.6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：由氣體方程pv= mRT得一巴MV RT(1.01 10 490) 298.31 423= 0.832g/L10000423273 = 17.9m/s-0.24

43、3600Cl QQQP =9.8 083- 17.92 =1311Pa。25.12直徑為200、真密度為1850kg/m3的球形顆粒置于水平的篩子上，用溫度 的空氣由篩子下部垂直向上吹篩上的顆粒，試確定：1）恰好能吹起顆粒時(shí)的氣速;雷諾數(shù)；3）作用在顆粒上的阻力和阻力系數(shù)。293K 和壓力 101325Pa2）在此條件下的顆粒解:在所給的空氣壓強(qiáng)和溫度下，= 1.205kg/m3 =1.81 10Pa s。dp=200m時(shí),考慮采用過(guò)渡區(qū)公式，按大氣污染控制工程P150 （5 82）:Us6 1 140 7140 714.153(200 10). 1850. 9.8=1/s1.140.7140

44、.7140.153dp C p - T gII 0.4280.286(1.81 10 )°'4281.2050'286Re200 10 £1.03 1.2051.81 10*= 13.85，符合過(guò)渡區(qū)公式。阻力系數(shù)按P147 ( 5 62) Cp18。5 =3.82。阻力按 P146 (5 59)Rep21_6 22_8DAp1 382 7(200 10)20503 “83 10 N。陳秀娟的解題:解：設(shè)顆粒處于層流狀態(tài)，即Rep1，則在T=293K，P =101325Pa，=1.81 10卩匕，1.205Kg /m3則此時(shí)Rep2公Ppdp g 200漢

45、10(>d.205漢2.23_29 6911.81 10,所以18 1.81 10,J dp3( j 加=3一dp u u =也二 1850(200 伏)2 9.8 二 2.23m/s 6所以Us1.140.7140.7140.153dp C p - T g6、1.140.7140.714 0.153(200 10 )18509.81Rep0.4280.286200 10 ”1.03 1.2051.81 10,阻力系數(shù)按P147( 5 62) Cp(1.81 10 J)0.4281.2050.286= 13.85，符合過(guò)渡區(qū)公式。18.5 =3.82。阻力按 P146(5 59)0.6R

46、ep=1.03m/s1 ：Rp <50,0假設(shè)不成立，應(yīng)改用過(guò)渡區(qū)公式計(jì)算_6、21 ：62282 382 和200 10)2°5°3 ”83 10 N第六章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?？?.21。氣的體積流速為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1.2QI 2o解:氣流水平速度v02 87 10 m/ s。A 9.14 4.57設(shè)粒子處于Stokes 區(qū)域5取干空氣黏度=1.82 10 Pa s=1.21kg/m3dmin 二18 叫。H>gL18

47、 1 10" 2 " 4l17.2 10訃= 17Qm31.21 103 9.81 12.19即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。6.9含塵氣流用旋風(fēng)除塵器凈化，含塵粒子的粒徑分布可用對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)表示，且Dm=20 'm，二=1.25。在實(shí)際操作條件下該旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5"m，試基于顆粒質(zhì)量濃度計(jì)算該除塵器的總除塵效率。解：分級(jí)除塵效率:(dp/dc)2(dp /5)22dpi1 (dpi/dc)21 (dpi/5)2225 dpi1d pin = |0 iqddp0 25 花咖円Indpi、2二 dpi Inexp-(、- 2 In1.79dp

48、iexp-(Indpi200.32dg=20 Jm，二=1.25 ,i代入上式，利用Matlab積分可得i qddpi =96.3%6.13某板式電除塵器的平均電場(chǎng)強(qiáng)度為3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場(chǎng)中離子濃度為108個(gè)/m3，離子質(zhì)量為5 X 1026kg，粉塵在電場(chǎng)中的停留時(shí)間為5so試計(jì)算：1） 粒徑為5m的粉塵的飽和電荷值；2）粒徑為o.2m的粉塵的荷電量；3）計(jì)算上述兩種粒徑粉塵的驅(qū)進(jìn)速度。假定：1 ）煙氣性質(zhì)近似于空氣；2）粉塵的相對(duì)介電系數(shù)為1.5o解：1）電場(chǎng)荷電為E21 5126 2c16q =30dpE0=38.85 10（5 10 ）3.4 10 -3.04

49、10 C®+2p3.5擴(kuò)散荷電與電場(chǎng)荷電相比很小，可忽略。因此飽和電荷值3.04 X 1016c。2）電場(chǎng)荷電為£.21 51262519q =30dpE0 =38.85 10（0.2 10 ）3.4 10 = 4.86 10 C亠 23.5擴(kuò)散荷電與電場(chǎng)荷電相比很小，可忽略，故粉塵荷電量4.86 X 1019Co3）取=2.5 10 Pa sdp=5 .Lm 時(shí),qEp3dp3.04 10“ 3.4 1053 二 2.5 10* 5 10=0.088m/ s ；dp=0.2 Jm時(shí),qEp3dp4.86 103.4 1053：2.5 10* 0.2 10= 3.51 10

50、m/s6.佃一個(gè)文丘里洗滌器用來(lái)凈化含塵氣體。操作條件如下：L=1.36L/m 3，喉管氣速為83m/s，粉塵密度為0.7g/cm3方程，煙氣粘度為2.23 X 105Pa.s,取校正系數(shù)0.2，忽略Cc，計(jì)算除塵器效率。煙氣中粉塵的粒 度分布如下：粒徑/Am質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%<0.10.010.10.50.210.51.00.781.05.013.05.010.016.010.015.012.015.020.08.0>20.050.0q 1 36 x 10-3解：已知 l= L=1.36 10-3，vt =83 102cm/s代入p = 1.03x10vT(Ql)= 1.03x10

51、x (83x 102)2 x 1.36x 10=96.5cmH2O Q33A 二 1g /cm 幾二 0.g7 cm f 戸0馬2,2. 2d?ajS0代入p 5 叱二C420.33d；粒徑小于0.1所占質(zhì)量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0，除塵效率約為1因此r 0.21_0.33 0.320.78_0.33 0.752Pee10013.0_0.33x3216.0_0.33x：7.52ee100100100空e100_0.33 12.52空e100_0.33 17.52二 0.0152%-P = 98.48%。6.20設(shè)計(jì)一個(gè)帶有旋風(fēng)分離器的文丘里洗滌器，用來(lái)處理鍋爐在1atm和510.8K條件下排出的氣流，其流量為7.1m3