大氣污染控制工程課后習題

PAGEPAGE27/28PAGEPAGE28/28根據(jù)我國的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的二級標準，SONOCO2 2分數(shù)。解：由我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》二級標準查得三種污染物日平均濃度限值如下：SO。按2 21m31103 44.643mol22.4為：0.15103

。故三種污染物體積百分數(shù)分別0.052ppm2SO：6444.64320.121032NO：4644.64324.00103CO：2844.643

，0.058ppm3.20ppm?！董h(huán)境空氣質(zhì)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：SO：0.15mg/m3，NO：0.08mg/m3，CO：4.00mg/m3。2 20.081032NO：4644.6432

0.039ppmCCl1.50×10－4的4混合氣體，在管道中流動的流量為10m3/s，試確定：NCCl（g/m3）和摩爾濃4 Nc（mol/m3；2）CClN 4千克？1.50104154N 1.031g/m3N解：1）

） 22.4103 N

1.50104） 6.70103mol/m3。N 22.4103 NCCl41.031×10×3600×24×10－3kg=891kgCO2.2×10－419.5%。如果這種濃度保持不變，求COHb終將達到飽和水平的百分率。P14（1－1M=210COCOHbCO

p 2102.2104 0.2369OHb p2

19.5102 ，COHb飽和度COHb

COHb/O

0.2369 2 19.15%CO COHbO2

Hb 1COHb/O2

Hb 10.23694800mL100mL20mL氧。從事重體力勞動的人的呼吸量為4.2L/minCO10－4CO7%COCO解：含氧總量為480020960mL含氧總量為100CO9602%：98%2%19.59mL，9607%：93%7%72.26mLCO0%時

。不同CO百分含量對t 72.26

172.0min4.2104103 ；CO2%時t 72.26

125.4min4.2104103O：2.0%N：0.2%S：1.0%，試計算：1）燃油2）干煙氣中SO的濃度和CO的最大濃度；3）當空氣的過剩量為2 210%時，所需的空氣量與產(chǎn)生的煙氣量。解：（g）（g）（mol）O（mol）2C85571.2571.25H11311328.25S100.31250.3125O201.25-0.625N元素忽略。1）理論需氧量71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg設(shè)干空氣ON體積比為1：3.78，則理論空氣量2 299.1875×4.78=474.12mol/kg重油。474.12×22.4/1000=10.62m3/kgN煙氣組成為

CO71.25mol，HO56.50mol，2 2SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理論煙氣量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。502.99×22.4/1000=11.27m3/kgN2）干煙氣量為502.99－56.50=446.49mol/kg重油。0.3125100%0.07%SO百分比濃度為446.49 ，22空氣燃燒時CO271.25

存在最大濃度446.49

100%15.96%。3）過?？諝鉃?0%時，所需空氣量為1.110.62=11.68m3/kg重油，N產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1×10.62=12.33m3/kgN重油。普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.29.0%；O2.3%（N）1）1kgSO2的濃度（以體積分數(shù)計；假定煙塵的排放因子為80%，度（mg/m3表示；Ca35%。當Ca/S摩爾比）時，計算燃煤1t加石灰石的量。解：相對于碳元素作如下計算：%（質(zhì)量）mol/100gmol/molC65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.1440.026灰分18.13.306g/mol水 分 9.01.644g/mol故煤的組成為CH SO ，0.5840.0100.026燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為100 18.26g/molC5.475

。燃燒方程式為CH S O n(O 3.78N )CO 0.292HO0.010SO 3.78nN0.584 0.010 0.026 2 2 2 2 2 2n=1+0.584/4+0.010－0.026/2=1.143理論空氣量1.1433.78)18.26

100022.4103m3/kg6.70m3/kg；SO 在 濕 煙 氣 中 的 濃 度 為20.01010.2920.0103.781.14318產(chǎn)生灰分的量為

100%0.175%18.1100

80%144.8g/kg煙氣量（1+0.292+0.010+3.78×1.143+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=7.01m3/kg144.8103灰分濃度為7.01 mg/m3=2.07×104mg/m3需石灰石10001.7%1.740/t32.00 103.21g/kg/t35%2.4HS0.2%；CO5%；2 2O0.2%；CO28.5%；H2

13.0%；CH4

0.7%；N2

52.4%；空氣12g/m3N

，試際需要的空氣量和燃燒時產(chǎn)生的實際煙氣量。解：1molHS 0.002mol 耗氧氣量0.003mol2CO0.05mol 02CO0.285mol0.143molH20.13mol0.065molCH40.007mol0.014molO20.002mol-0.002mol共需O20.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol。設(shè)NO2 2

體積比為3.78：1，則理論干空氣量。取1.2×1.066mol=1.279mol

，則實12g/m3HO12/18=0.67mol/N 2m30.6722.4=14.93L/m3。故HO體積分數(shù)為N N 21.2791.298mol1.493%。故實際空氣量為11.493% 。1.298m3/m3SO2：0.002mol，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%=0.165mol0.002+0.342+1.367+0.165+0.21.066=2.089mol2.0892.4解：100g（g）m3/m3煤氣mol（mol）HS 0.220.0060.009CO 520.1140CO 28.51.0180.509H 1326.53.25CH 0.740.0440.088O 0.220.00625-0.00625N 52.421.8710共需O0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。2N：O2 2

體積比為3.78：1，則理論干空氣量為。取 ，實際干空氣1.2×18.402mol=22.082mol。12g/m3HO12/18=0.67mol/N 2m30.6722.4=14.93L/m3。故HO體積分數(shù)為N N 21.493SO0.006mol，2

22.08211.493%

22.417mol。CO：0.114+1.018+0.044=1.176mol，2N：3.850×3.78+1.871=16.424mol，2HO:0.006+6.5+0.044×2+22.417×1.493%=6.929mol2故實際煙氣量0.006+1.176+16.424+6.929+0.218.402=28.215mol實際空氣量22.41722.4100實際煙氣量28.215100

10005021.408L/kg10006320L/kg6.320m3/kg

/kg2.51202 2 2106

體積分數(shù)

在測定狀態(tài)下，700mmHg和443K8%（體積。的排放濃度（g/m3；3）在標準狀態(tài)下（1atm273K，干煙氣體積；4）在標準狀態(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》P47（2－12）空氣過剩80.52 100%50.5%0.26478.990.52)2）在測定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為PV T

10132522.4443V 1 1 22 T P1 2

273700133.32239.46L/mol；1molSO120×10-mol2放濃度為12010639.4610318%22.4

640.179g/m3。5663.37 (18%)2957m3

/min3）

N 。39.4630.0 52.85g/m3按1mol煙氣計算 22.4 N。1000hPa山到達某高度后又測得氣壓為500hPa，試問登山運動員從山腳向上爬了多少米？（設(shè)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：dPg dZ （1）將空氣視為理想氣體，即有PV

mRT

m PMM 可寫為 V

RT （2）將2）式帶入（1，并整理，得到以下方程：dPgMdZP RTT進行積分得：2lnPgMZC 即 lnP2

gM(Z

Z)（3）RT P RT 2 11假設(shè)山腳下的氣溫為10。C，帶入（3）式得：ln5009.80.029Z1000 8.314283得5.7km即登山運動員從山腳向上爬了約5.7km。1.5 3050 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 1.5 3050 1.550，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。高度Z/m高度Z/m1.5氣溫T/K29810297.830297.550297.3解：

297.8

2.35K/100m

，不穩(wěn)定1.510

z 101.5 d

297.5297.8

1.5K/100m

，不穩(wěn)定1030

z 3010 d

297.3

1.0K/100m3050

z 5030

，中性d d

297.5

1.75K/100m

，不穩(wěn)定1.530

z 301.5 d

297.3

1.44K/100m

，不穩(wěn)1.550定。

z 501.5 d400hPa230K600hPa11T (P11T P0 0P

)0.288，

600T T( 1 0 P0

)0.288

230( )0.288400

258.49K3.630m11.0。1023hPa估算每一組數(shù)據(jù)發(fā)出的高度；2）作出氣溫廓線圖；3）判斷各層大氣的穩(wěn)定情況。測置定位2345678910氣溫/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8氣 壓/hPa10121000988969909878850725700解：根據(jù)《AirPollutionControlEngineering》可dP得高度與壓強的關(guān)系為P

gMdzRTP1

P2

dP

gdz又PVnRT

mRTM

m PM ，故 ，則 V RTdPgMdzP RTPg=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K式得dz29.21dPT。Pt=11.0t=11.0。C，1023hPa；t=9.8。C，氣壓為1012hPa，C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。因此因此dz29.2111283.4m89m1018，z=119m。同理可計算其他測定位置高度，結(jié)果列表如下：23456789109.812.014.015.013.013.012.61.60.81012100098896990987885072570089991011635362902711299281置氣溫/置氣溫/C氣 /hPa/m高度/m11921831948210181307157828773158 T2

11

1.35K/100m3）12定；

1z12T

899.812

d，不穩(wěn) 23溫；

23 z23

2.22K/100m0，逆 34溫；

T34z34

12101

1.98K/100m0 4556

T 45z4556z56

141631513536

0.61K/100m0，逆溫；d0.37K/100m ，穩(wěn)定；d67

T 67z67

1313029078

T 78zd78d

13271

0.15K/100m ，穩(wěn)定； 89定；

Td89dz89T

12.61299d1.60.8d

0.85K/100m 910

910 z910

0.28K/100m 某發(fā)電廠煙囪高度120m5m，排放速度13.5m/s，煙氣溫度為418K288K，大氣為4m/s布里格斯（x<=10HGB/T13201－91s公式計算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式霍蘭德公式H

vsD2.7TsT

13.55 418288D) 2.7 96.16mau T 4 418a布里格斯公式s布里格斯公式Q 2.7 H 9.6103

TTs Ts

vD2s2.7 418288 13.5529.6103 41821000kWx<=10Hs。此時Hx2/3H

u10.362

41x2/3

2.80x2/3。按國家標準GB/T13201－91中公式計算，Q>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。HHn0

n n u11.303295211/31202/341244.93mQH21H sQH21（=2/3）1 2某污染源排出SO80g/s60m，2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 35.3m, 18.1m，試求y z500mSO2解：由《大氣污染控制工程》P91（4－9）得 Qu

exp(

H222)y z z exp( ) /m3635.318.1 218.124.3x=500m、y=50mSO2最大濃度。解：y 陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用《大氣污染控制工程》P98表4－4查得x=500m時 35.3m, 18.1m將數(shù)據(jù)代入式4－8得y (500,50,0,60)

80 exp(

)exp(

602 )0.010mg/

635.318.1 2

2地面最大濃度P1024-3H2 42.43m2z按國標表4-8中的冪函數(shù)計算，在D穩(wěn)定度 時，x=1602.07mz1 1y 1

0.146669x0.888723mas

zuH2e zy280 42.43 3.55104g/m33.1466022.718103.3730m，0.6m，煙氣出口20m/s，405K，4m/s，SO10mg/s。試計算2中性大氣條件下SO的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。2解：法一由霍蘭德公式求得vD TTH

s (1.5u

s a D)Ts200.6

(1.52.7

4052930.6)5.84m4 405煙囪有效高度為。HH H305.8435.84m。s由《大氣污染控制工程》P894－10（4－11） max

z

時，

H 35.8425.34m。。uH

2e zy22取穩(wěn)定度為D級，由表44查得與之相應的x=745.6m。22此時

50.1m。代入上式y(tǒng)g m 210 g m max

/ 3435.842e 50.1法二按國標計算2.7

TTQ H 9.6103

s avD2T ss2.7 405293 200.629.6103 405560kW1700kW或Q 0.35PQ T0.351013.255.652405293或H a V Ts

405554.3kW1700kWQ<1700kWHH2(1.5vs

DH

)/u11.8m有效源高H=30+11.8=41.4m中性大氣D級 29.6，查表4-4，利用插法計算得z 59.7， 1.66104mg/m3y max4.11某污染源SO排放量為80g/s，煙氣流量為2265m3/s，418K，293K。這一地區(qū)的SO本底濃度為0.05mg/m3，設(shè) / 0.5，2 z yu /s，m=0.25，試按《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的10二級標準來設(shè)計煙囪的高度和出口直徑。解：按《大氣污染控制工程》P94（4－23）T 418293Q 0.35PQ 0.351013265H a v Ts

4182.810104kW21000kWZ由P83（3－23）uu ( )mZ

Hs

)0.25

1.687H

0.2510 Z 10 s10按城市與近郊區(qū)條件，參考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P94（4－22）得Hn

1.303281001/QH2un 1QH2un

H2/3s

23.48H

5/120 H s

1.687H1/4 ss《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的二級標準限值為0.06mg/m3（年均，代入P1184－84（算方法）2Qeu( 2Qeu( z0bys＝22801030.53.1422.7181.687H0.25(0.060.05)106s9H89s

1323.48H24s

745.2m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v≥1.5×1.687×1900.25=9.39m/ss20~30m/sv=20m/s，s則有4Qvvs42654Qvvs426520

，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10000m3/h，4.2g/m3。N N除塵器出口的氣體流量為12000m3/h，含塵濃度為N340mg/m3。試計算該除塵器的處理氣體流量、漏風率N和除塵效率（計算。解：氣體流量按P151（5－43）1Q (QN 2

Q )11000m32N

/h；漏風率P151（5－44）Q 1N

Q2N 100%2000100%20%Q 100001N除塵效率：考慮漏風，按P153（5－47） Q 0.340120001

2N 2Q

1

4.210000

90.3%1N 1N不考慮漏風，按P153（5－48）121N

1

0.3404.2

91.9%2