郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版.doc
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大气污染控制工程
课后答案
(第三版)主编:
郝吉明马广大王书肖
目录
第一章概论
第二章燃烧与大气污染
第三章大气污染气象学
第四章大气扩散浓度估算模式
第五章颗粒污染物控制技术基础
第六章除尘装置
第七章气态污染物控制技术基础
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
第十章挥发性有机物污染控制
第十一章城市机动车污染控制
第一章概论
1.1干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少?
解:
按1mol干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故nN2=0.781mol,nO2=0.209mol,nAr=0.00934mol,nCO2=0.00033mol。
质量百分数为
,;
,。
1.2根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解:
由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下:
SO2:
0.15mg/m3,NO2:
0.12mg/m3,CO:
4.00mg/m3。
按标准状态下1m3干空气计算,其摩尔数为。
故三种污染物体积百分数分别为:
SO2:
,NO2:
CO:
。
1.3CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10-4的混合气体,在管道中流动的流量为10m3N、/s,试确定:
1)CCl4在混合气体中的质量浓度(g/m3N)和摩尔浓度c(mol/m3N);2)每天流经管道的CCl4质量是多少千克?
解:
1)(g/m3N)
c(mol/m3N)。
2)每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10-3kg=891kg
1.4成人每次吸入的空气量平均为500cm3,假若每分钟呼吸15次,空气中颗粒物的浓度为200/m3,试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。
已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。
解:
每小时沉积量200×(500×15×60×10-6)×0.12=10.8
1.5设人体肺中的气体含CO为2.2×10-4,平均含氧量为19.5%。
如果这种浓度保持不变,求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。
解:
由《大气污染控制工程》P14(1-1),取M=210
,
COHb饱和度
1.6设人体内有4800mL血液,每100mL血液中含20mL氧。
从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min,受污染空气中所含CO的浓度为10-4。
如果血液中CO水平最初为:
1)0%;2)2%,计算血液达到7%的CO饱和度需要多少分钟。
设吸入肺中的CO全被血液吸收。
解:
含氧总量为。
不同CO百分含量对应CO的量为:
2%:
,7%:
1)最初CO水平为0%时;
2)最初CO水平为2%时
1.7粉尘密度1400kg/m3,平均粒径1.4,在大气中的浓度为0.2mg/m3,对光的折射率为2.2,计算大气的最大能见度。
解:
由《大气污染控制工程》P18(1-2),最大能见度为
。
第二章燃烧与大气污染
2.1已知重油元素分析结果如下:
C:
85.5%H:
11.3%O:
2.0%N:
0.2%S:
1.0%,试计算:
1)燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量;
2)干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度;
3)当空气的过剩量为10%时,所需的空气量及产生的烟气量。
解:
1kg燃油含:
重量(g)摩尔数(g)需氧数(g)
C855 71.2571.25
H 113-2.555.2527.625
S100.31250.3125
H2O22.51.250
N元素忽略。
1)理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg
设干空气O2:
N2体积比为1:
3.78,则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。
烟气组成为CO271.25mol,H2O55.25+1.25=56.50mol,SO20.1325mol,N23.78×99.1875=374.93mol。
理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。
即502.99×22.4/1000=11.27m3N/kg重油。
2)干烟气量为502.99-56.50=446.49mol/kg重油。
SO2百分比浓度为,
空气燃烧时CO2存在最大浓度。
3)过剩空气为10%时,所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油,
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/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量不计)
1)计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度(以体积分数计);
2)假定烟尘的排放因子为80%,计算烟气中灰分的浓度(以mg/m3表示);
3)假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。
石灰石中含Ca35%。
当Ca/S为1.7(摩尔比)时,计算燃煤1t需加石灰石的量。
解:
相对于碳元素作如下计算:
%(质量)mol/100g煤mol/mol碳
C65.7 5.4751
H3.23.20.584
S1.70.0530.010
O2.30.0720.013
灰分18.13.306g/mol碳
水分9.01.644g/mol碳
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013,
燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)为。
燃烧方程式为
n=1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.1495
1)理论空气量;
SO2在湿烟气中的浓度为
2)产生灰分的量为
烟气量(1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18)×1000/18.26×22.4×10-3=6.826m3/kg
灰分浓度为mg/m3=2.12×104mg/m3
3)需石灰石/t煤
2.3煤的元素分析结果如下S0.6%;H3.7%;C79.5%;N0.9%;O4.7%;灰分10.6%。
在空气过剩20%条件下完全燃烧。
计算烟气中SO2的浓度。
解:
按燃烧1kg煤计算
重量(g)摩尔数(mol)需氧数(mol)
C79566.25 66.25
H31.12515.56257.78
S60.18750.1875
H2O52.8752.940
设干空气中N2:
O2体积比为3.78:
1,
所需理论空气量为4.78×(66.25+7.78+0.1875)=354.76mol/kg煤。
理论烟气量CO266.25mol,SO20.1875mol,H2O15.5625+2.94=18.50mol
N2
总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤
实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤,SO2浓度为。
2.4某锅炉燃用煤气的成分如下:
H2S0.2%;CO25%;O20.2%;CO28.5%;H213.0%;CH40.7%;N252.4%;空气含湿量为12g/m3N,,试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。
解:
取1mol煤气计算
H2S0.002mol耗氧量0.003mol
CO20.05mol0
CO0.285mol0.143mol
H2(0.13-0.004)mol0.063mol
CH40.007mol0.014mol
共需O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。
设干空气中N2:
O2体积比为3.78:
1,则理论干空气量为0.223×(3.78+1)=1.066mol。
取,则实际干空气1.2×1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/m3N,即含H2O0.67mol/m3N,14.94L/m3N。
故H2O体积分数为1.493%。
故实际空气量为。
烟气量SO2:
0.002mol,CO2:
0.285+0.007+0.05=0.342mol,N2:
0.223×3.78+0.524=1.367mol,H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol
故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol
2.5干烟道气的组成为:
CO211%(体积),O28%,CO2%,SO2120×10-6(体积分数),颗粒物30.0g/m3(在测定状态下),烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min,水气含量8%(体积)。
试计算:
1)过量空气百分比;2)SO2的排放浓度();3)在标准状态下(1atm和273K),干烟道体积;4)在标准状态下颗粒物的浓度。
解:
1)N2%=1-11%-8%-2%-0.012%=78.99%
由《大气污染控制工程》P46(2-11)
空气过剩
2)在测定状态下,气体的摩尔体积为
;
取1m3烟气进行计算,则SO2120×10-6m3,排放浓度为
。
3)。
4)。
2.6煤炭的元素分析按重量百分比表示,结果如下:
氢5.0%;碳75.8%;氮1.5%;硫1.6%;氧7.4%;灰8.7%,燃烧条件为空气过量20%,空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气,并假定完全燃烧,试计算烟气的组成。
解:
按1kg煤进行计算
重量(g)摩尔数(mol)需氧数(mol)
C75863.17 63.17
H40.7520.37510.19
S160.50.5
H2O83.254.6250
需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol
设干空气中N2:
O2体积比为3.78:
1,则干空气量为73.86
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