大气污染控制工程第三版课后习题答案18章全Word格式.docx

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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解:

相对于碳元素作如下计算：

％（质量）mol/100g煤mol/mol碳

C65.75.4751

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解:

按燃烧1kg煤计算

重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）

C79566.2566.25

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。

4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。

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×

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：

285+0.007+0.05=0。

342mol，N2：

3.78+0。

524=1.367mol，H2O0。

002+0。

126+0。

014+1。

298×

493％+0。

004=0。

201mol

故实际烟气量0。

002+0.342+1。

367+0.201+0.2×

066=2。

125mol

2.5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）.

6解:

按1kg煤进行计算

C75863。

1763。

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:

78:

1,则干空气量为73。

86×

2=423.66mol，

含水423。

66×

0.0116=4.91mol。

烟气中：

CO263.17mol；

SO20。

5mol；

H2O4。

91+4。

625+20。

375=29.91mol；

N2：

73.86×

3.78=279.19mol；

过剩干空气0。

2×

4.78=70。

61mol。

实际烟气量为63.17+0.5+29。

91+279。

19+70。

61=443。

38mol

其中CO2;

SO2；

H2O；

N2.

O2.

2.7解：

SO2含量为0.11％，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量

，即PH2SO4=1.83×

10－5，lgPH2SO4=-4.737.

查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。

2.8解:

以1kg油燃烧计算，

C860g71。

67mol；

H140g70mol，耗氧35mol。

设生成COxmol，耗氧0.5xmol，则生成CO2（71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol.

烟气中O2量.

总氧量,干空气中N2：

O2体积比为3.78:

1，则含N23。

（106.67+24。

5x）。

根据干烟气量可列出如下方程：

，解得x=0.306

故CO2%：

；

N2％：

空气过剩系数

第三章大气污染气象学

1解：

由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述：

（1）

将空气视为理想气体，即有

可写为

（2）

将

（2）式带入

（1）,并整理，得到以下方程：

假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略.对上式进行积分得：

即（3）

假设山脚下的气温为10。

C，带入（3）式得：

得

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。

3.2解：

，不稳定

，不稳定。

3.3解:

3.4解：

由《大气污染控制工程》P80（3－23），，取对数得

设,，由实测数据得

x

0.301

477

0.602

0.699

y

0.0669

1139

1461

1761

由excel进行直线拟合，取截距为0,直线方程为：

y=0.2442x

故m＝0.2442。

5解:

稳定度D,m=0.15

稳定度F,m=0。

风速廓线图略.

1）根据《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为

将g=9。

81m/s2、M=0。

029kg、R=8。

31J/（mol。

K）代入上式得。

当t=11。

C，气压为1023hPa；

当t=9.8。

C，气压为1012hPa，

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.

同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：

测定位置

2

3

4

5

6

7

8

9

10

气温/。

C

9.8

12.0

14。

15。

13。

13.0

12。

1.6

气压/hPa

1012

1000

988

969

909

878

850

725

700

高度差/m

89

99

101

163

536

290

271

1299

281

高度/m

119

218

319

482

1018

1307

1578

2877

3158

2）图略

3），不稳定;

逆温；

，逆温；

稳定;

，稳定；

稳定。

3.7解：

，故，逆温；

，故，稳定;

故,不稳定；

，故，不稳定；

，故逆温。

3.8解：

以第一组数据为例进行计算：

假设地面大气压强为1013hPa,则由习题3.1推导得到的公式，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即

，由此解得P2=961hPa。

由《大气污染控制工程》P72（3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：

故位温梯度=

同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：

测定编号

1

地面温度/.C

21.1

15.6

25.0

30。

25。

458

763

580

2000

500

相应温度/。

26.7

8。

5。

20.0

28.0

位温梯度/

K/100m

22

0.27

－0.17

－0。

02

－1。

42

3.9解：

以第一组数据为例进行计算，由习题3。

1推导得到的公式，设地面压强为P1，代入数据得到：

，解得P1=1023hPa。

因此

同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：

30.0

5.0

20。

地面压强/hPa

1023

1002

1040

1006

1007

地面位温/。

292。

293。

288。

294。

302。

297。

3.10略.

第四章大气扩散浓度估算模式

吹南风时以风向为x轴,y轴指向峭壁,原点为点源在地面上的投影。

若不存在峭壁,则有

现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和.

实源

虚源

因此+

=

刮北风时，坐标系建立不变,则结果仍为上式。

4.2解：

霍兰德公式

布里格斯公式

且x〈=10Hs。

此时.

按国家标准GB/T13201－91中公式计算，

因QH〉=2100kW，Ts－Ta〉=130K>

35K。

（发电厂位于城市近郊，取n=1。

303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3解：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

4.4解：

阴天稳定度等级为D级,利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时。

将数据代入式4－8得

4.5解：

由霍兰德公式求得

，烟囱有效高度为。

由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）

时，。

取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。

此时。

代入上式。

6解：

由《大气污染控制工程》P98（4－31）

（当,q=0。

3）

4.7解：

有限长线源。

首先判断大气稳定度，确定扩散参数。

中纬度地区晴朗秋天下午4：

00，太阳高度角30～35。

左右，属于弱太阳辐射；

查表4—3，当风速等于3m/s时，稳定度等级为C，则400m处。

其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。

因为测量时间小于0。

5h，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响.3分钟时，污染物到达的距离,说明已经到达受体点。

有限长线源

距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1。

732,P2=75/43。

3=1.732；

.代入上式得

端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得

8解：

设大气稳定度为C级，.

当x=1。

0km,。

由《大气污染控制工程》P106（4－49）

4.9解：

设大气稳定度为C级。

当x=2km时,xD<

x〈2xD，按x=xD和x=2xD时浓度值内插计算.

x=xD时，，代入《大气污染控制工程》P88（4－9）得

x=2xD时，，代入P101（4－36）得

通过内插求解

当x=6km>

2xD时，,

计算结果表明,在xD〈=x<

=2xD范围内,浓度随距离增大而升高.

10解：

由所给气象条件应取稳定度为E级。

查表4－4得x=12km处,。

11解：

按《大气污染控制工程》P91（4－23）

由P80（3－23）

按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1。

303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m3（年均）,代入P109（4－62）

＝

解得

于是Hs>

=162m。

实际烟囱高度可取为170m。

烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1。

5倍，即uv>

=1。

5×

687×

1700.25=9。

14m/s。

但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s.取uv=20m/s,则有

实际直径可取为4.0m.

12解:

高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P88（4－7）

（由P89（4－11））

而地面轴线浓度.

因此，

得证。

第五章颗粒污染物控制技术基础

5.1解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，

读出d84。

1=61。

0、d50=16.0、d15.9=4.2。

作图略。

5.2解：

绘图略.

5.3解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d50（MMD）=10.3、d84。

1=19。

1、d15。

9=5.6。

按《大气污染控制工程》P129（5－24）;

P129（5－26）；

P129（5－29）。

4解：

《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示

P135（5－38）按净体积表示

P135（5－40）按堆积体积表示。

5解：

气体流量按P141（5－43）；

漏风率P141（5－44）；

除尘效率：

考虑漏风，按P142（5－47）

不考虑漏风，按P143（5－48）

由气体方程得

按《大气污染控制工程》P142（5－45）。

5.7解：

按《大气污染控制工程》P145（5－58）

粉尘浓度为,排放浓度10（1－99％）=0。

1g/m3；

排放量2.22×

0.1=0。

222g/s.

按《大气污染控制工程》P144（5－52）（P=0.02）计算，如下表所示：

粉尘间隔/

<

6～0.7

7～0.8

8～1.0

1~2

2～3

3～4

质量频率/%

进口g1

0.4

6.0

24。

出口g2

7。

1.0

3.0

14.0

16.0

29。

93

95

90

91.4

92

94.7

97。

4～5

5~6

6~8

8～10

10～12

20～30

其他

质量频率/％

11。

24.0

2.0

8.5

7.0

99。

98

98.3

98。

100

据此可作出分级效率曲线。

5.9解：

按《大气污染控制工程》P144（5－54）。

10解：

当空气温度为387。

5K时。

当dp=0.4时,应处在Stokes区域。

首先进行坎宁汉修正：

.则

，。

当dp=4000时,应处于牛顿区，。

，假设成立。

当dp=0。

4时，忽略坎宁汉修正,.经验证Rep<

1，符合Stokes公式。

考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近us,因此计算沉降高度时可近似按us计算.

dp=0。

4h=1。

41×

10－5×

30=4。

23×

10－4m;

dp=40h=0。

088×

30=2.64m；

dp=4000h=17.35×

30=520.5m.

11解：

设最大石英粒径dp1,最小角闪石粒径dp2。

由题意,

故.

5.12解：

在所给的空气压强和温度下,.dp=200时，

考虑采用过渡区公式,按《大气污染控制工程》P150（5－82）:

，符合过渡区公式.

阻力系数按P147（5－62）。

阻力按P146（5－59）

5.13解：

圆管面积.据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度

考虑利用过渡区公式：

代入相关参数及us=0.27m/s

可解得dp=66。

符合过渡区条件。

故能被空气夹带的雾滴最大直径为66。

5.14解:

粒径为25,应处于Stokes区域,考虑忽略坎宁汉修正：

竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑,则下落时间，因此L=v。

t=1.4×

122m=171m。

5.15解：

在给定条件下。

当dp=10,粉尘颗粒处于Stokes区域：

dp=500，粉尘颗粒处于牛顿区：

.经验证，Rep=1307>

500，假设成立.

第六章除尘装置

6.1解:

计算气流水平速度。

设粒子处于Stokes区域，取。

按《大气污染控制工程》P162（6－4）

即为能被100％捕集的最小雾滴直径.

6。

2解：

按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

，因此需要设置23层。

3解：

，符合层流区假设。

6.4解:

设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：

故

用同样方法计算可得0.83粒子的分级效率为0.864。

因此总效率

5解：

按《AirPollutionControlEngineering》公式。

令=50%，N=5，Vc=15m/s,=2。

9×

103kg/m3，W=0。

76m,,代入上式得dc=11.78。

利用《大气污染控制工程》P170（6－18）计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率

6.6解：

根据《大气污染控制工程》P144（5－53）（P=0。

1）计算分级效率,结果如下表所示：

0~5

5～10

10～15

15～20

20～25

25~30

30~35

35~40

40~45

>

45

质量

频率/％

捕集g3

1.4

1.9

2.1

84。

76。

12.9

1.5

0.3

1.1

5.59

49.41

79。

17

90.00

92。

65

96.26

30

97.83

36

99.85

由上表可见，5～10去除效率为49.41。

因此在工程误差允许范围内，dc=7.5.

6.7解：

据《大气污染控制工程》P169（6－13）。

8解:

根据《AirPollutionControlEngineering》P258公式。

因，故＝1000；

由题意,当.取,N=10，代入上式

，解得Wi=5.5。

根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2。

2cm；

H＝2Wi=1.1cm。

气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1。

21×

10－3m3/s

9解：

按《大气污染控制工程》P170（6－18）

dg=20，,

代入上式，利用Matlab积分可得.

10解:

驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）

，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）

6.11解：

1）Q’=2/3=0.667m3/s，S=3.662=13。

4m2,。

2），查图6－27得Fv=1.75

故。

6.12解：

1）由题意

dp=3。

5，

dp=8.0，

dp=13.0，

2）,则=0.42g/m3〉0。

1g/m3.不满足环保规定和使用者需要。

13解:

1）由《大气污染控制工程》P183（6－31）电场荷电为

扩散荷电按P184（6－32）计算，与电场荷电相比很小，可忽略。

因此饱和电荷值3.04×

10－16C。

2）电场荷电为

扩散荷电与电场荷电相比很小,可忽略，故粉尘荷电量4.86×

10－19C。

3）取

dp=5时，；

dp=0.2时，。

14解：

查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1.根据，

0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。

6.15解：

，故，

因此。

16解:

设3种粒子的分级效率分别为、、，则

因此，,.

17解：

1）粉尘粒径dp=10

当液滴直径为50时，R=0。

2；

碰撞数，。