大氣污染控制工程課后習題

1、 1.2 根據(jù)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(shù)。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(shù)為。故三種污染物體積百分數(shù)分別為：SO2：，NO2：CO：。環(huán)境空氣質量標準GB3095-2012二級標準查得三種污染物日平均濃度限值如下：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.08mg/m3，CO：4.00mg/m3。NO2：1.3 CCl4氣體與空氣混合成體積分數(shù)為1.50×104的混合

2、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(jīng)管道的CCl4質量是多少千克？解：1）（g/m3N） c（mol/m3N）。2）每天流經(jīng)管道的CCl4質量為1.031×10×3600×24×103kg=891kg1.5 設人體肺中的氣體含CO為2.2×104，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 設人體有4800mL血液，每10

3、0mL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31 / 312.1 已知重油元素分析結果如下：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(chǎn)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

4、空氣量與產(chǎn)生的煙氣量。解：1kg燃油含：重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需O2數(shù)（mol）C 855 71.25 71.25H 113 113 28.25S 10 0.3125 0.3125O 20 1.25 -0.625N元素忽略。1）理論需氧量 71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg設干空氣O2：N2體積比為1：3.78，則理論空氣量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。煙氣組成為CO271.25mol，H2O 56.50mol，SO20.1325mol

5、，N23.78×99.1875=374.93mol。理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=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1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1×10.62=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%

6、；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(shù)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 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.144 0.026灰分 18.1 3.306g/mol碳水分 9.0 1.644g/mol碳

7、故煤的組成為CH0.584S0.010O0.026，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+0.0100.026/2=1.1431） 理論空氣量；SO2在濕煙氣中的濃度為2） 產(chǎn)生灰分的量為 煙氣量（1+0.292+0.010+3.78×1.143+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=7.01m3/kg灰分濃度為mg/m3=2.07×104mg/m33） 需石灰石/t煤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%

8、；N252.4%；空氣含濕量為12g/m3N，試際需要的空氣量和燃燒時產(chǎn)生的實際煙氣量。解：取1mol煤氣計算H2S 0.002mol 耗氧氣量 0.003molCO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 0.13mol 0.065molCH4 0.007mol 0.014molO2 0.002mol -0.002mol共需O2 0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=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 1.2×1.0

9、66mol=1.279mol?？諝夂瑵窳繛?2g/m3N，即含H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.67×22.4=14.93L/ m3N。故H2O體積分數(shù)為1.493%。故實際空氣量為。即實際空氣量為1.298m3/m3煤氣煙氣量SO2：0.002mol， CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol， N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H2O: 0.002+0.13+0.014+1.298×1.493%=0.165mol故實際煙氣量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.2×1.066=

10、2.089mol實際煙氣量為2.089 m3/m3煤氣2.4解：取100g煤氣計算 質量（g） mol數(shù) 耗氧量（mol）H2S 0.2 0.006 0.009CO2 5 0.114 0CO 28.5 1.018 0.509H2 13 6.5 3.25CH4 0.7 0.044 0.088O2 0.2 0.00625 -0.00625N2 52.4 1.871 0共需O2 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則理論干空氣量為3.850×（3.78+1）=18.402mol。取，則實際干空氣 1.2&

11、#215;18.402mol=22.082mol?？諝夂瑵窳繛?2g/m3N，即含H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.67×22.4=14.93L/ m3N。故H2O體積分數(shù)為1.493%。故實際空氣量為。煙氣量SO2：0.006mol，CO2：0.114+1.018+0.044=1.176mol，N2：3.850×3.78+1.871=16.424mol，H2O: 0.006+6.5+0.044×2+22.417×1.493%=6.929mol故實際煙氣量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.2×18.402=2

12、8.215mol實際空氣量實際煙氣量2.5 干煙道氣的組成為：CO211%，O28%，CO2%，SO2120×106（體積分數(shù)），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，水汽含量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），干煙氣體積；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P47 （212）空氣過剩2）在測定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為；干煙氣取1mol煙氣進行計算，則SO2120

13、15;10-6mol，排放濃度為。3）。4）按1mol煙氣計算。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？（設山腳下溫度為10）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：假定在一定圍溫度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：

14、，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，中性，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：?.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(shù)據(jù)發(fā)出的高度；2）以高度為縱坐標，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/。C9.812.014.015.013.013.0

15、12.61.60.8氣壓/hPa10121000988969909878850725700解：1）根據(jù)Air Pollution Control Engineering可得高度與壓強的關系為，則又，故，則將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=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234567

16、8910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。4.2 某發(fā)電廠煙囪高度120m，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/T1320

17、191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<=10Hs。此時 。按國家標準GB/T1320191中公式計算，因QH>=2100kW，TsTa>=130K>35K。（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，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P91（49）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

18、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P98表44查得x=500m時。將數(shù)據(jù)代入式48得地面最大濃度按書本P102例4-3計算按國標表4-8中的冪函數(shù)計算，在D穩(wěn)定度時，x=1602.07m4.5 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。試計算中性大氣條件下SO2的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。解：法一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。法二按國

19、標計算或QH<1700kW有效源高H=30+11.8=41.4m中性大氣D級，查表4-4，利用插法計算得，4.11 某污染源SO2排放量為80g/s，煙氣流量為265m3/s，煙氣溫度為418K，大氣溫度為293K。這一地區(qū)的SO2本底濃度為0.05mg/m3，設，m=0.25，試按環(huán)境空氣質量標準的二級標準來設計煙囪的高度和出口直徑。解：按大氣污染控制工程P94 （423）由P83 （323）按城市與近郊區(qū)條件，參考表42，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P94（422）得環(huán)境空氣質量標準的二級標準限值為0.06mg/m3（年均），代入P118（484）（按地面最大濃

20、度的計算方法）解得實際煙囪高度可取為190m。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vs1.5×1.687×1900.25=9.39m/s。但為保證煙氣順利抬升，出口流速應在2030m/s。取vs=20m/s，則有，實際直徑可取為4.0m。5.5 根據(jù)對某旋風除塵器的現(xiàn)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P151（543）；漏風率P151（544）除塵效率：考慮漏風，按P153（547）不考慮漏風，按P153（548）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(chǎn)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P155（558）粉塵濃度為，排放濃度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.22×0.1=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(shù)據(jù)如下，若除塵器總除塵效率為98