大气污染控制工程考试试卷.docx
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大气污染控制工程考试试卷.docx
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《大气污染控制工程》试题
(二)
一、简述题(40分,每小题8分)
1.我国大气污染的特点
2.比电阻对电除尘器除尘效率的影响
3.催化剂在催化反应中的作用
4.为什么具有0.1mm孔眼的布袋能去除1mm甚至更小的颗粒
5.文丘里除尘器的除尘过程
二、计算题(60分,每小题15分)
1.已知某重力沉降室处理已含尘气流的分割粒径为45mm,现废气尘粒排放量为1800
㎏/h,粒径分布如下:
dp(mm) 40 50 80
质量分率(%) 30 40 30
问该除尘器能否达到360㎏/h的排放要求?
(假定为层流沉降室)
2.某管式电除尘器的圆筒形集尘管直径为0.4m,长2.5m,运行时气体温度273K,压力为
101.33kPa,气体流量为0.1m3/s。
若集尘场强平均为105V/m,粒径为1.0mm的粒径的荷电量为0.3×10-15C,试计算该粒径的驱进速度和能达到的除尘效率?
(m=1.81×10-5Pa·S)
3.用一特制吸附剂吸附净化含苯废气,废气流量0.196m3/s,废气中苯浓度为20g/m3,有效吸附时间为1h,该吸附剂对苯活性为1%,脱附残留率为0。
2%,要求出口苯浓度低于200mg/m3,试计算所需要的吸附剂量?
4.用一逆流操作的填料塔将某一废气中有害组分A从0.4%降到0.05%,加入组分B
与A进行瞬间快速化学反应A+B C,L=7×105mol/m2·h,G=1×105mol/m2·h,
CT=56000mol/m3,组分B的浓度较高,CBL=1000mol/m3,DAL=DBL,kAG·a=32000mol/h·m3·atm,kAL·a=0.1h-1,总压P=1atm,试计算填料层高度?
《大气污染控制工程》试题
(二)参考答案
一、简述题
1.我国大气污染的特点
(1)我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的,大部分地区以煤烟型污染为主,主要污染物为TSP和SO2。
少数大城市属于煤烟与汽车尾气污染并重型(如北京,上海,广州等)。
(2)城市空气质量恶化有所减缓,部分城市空气质量有所改善。
(3)酸雨分布区域广泛,酸雨出现的区域稳定,主要分布在长江以南,酸雨面积占国土面积的30%以上。
2.比电阻对电除尘器除尘效率的影响
(1)粒子比电阻大小对电除尘器捕集效率影响很大,最适宜比电阻范围为(104~2×1010)Ώ·cm。
(2)如果粉尘比电阻过低,当带负电的粉尘到达集尘极后不仅立刻放出所带负电荷,而且立即因静电感应获得与集尘极同极性的正电荷。
若正电荷形成的斥力大于粉尘的粘附力,则沉积的粉尘又立刻重返气流。
结果就造成粉尘沿极板面跳动着前进,最后被气流带出除尘器。
(3)如果粉尘的比电阻过高,到达集尘极的粉尘放电很慢,并残留着部分电荷。
这不但排斥随后而来的带同性电荷的粉尘,影响其沉降,且随着极板上沉积粉尘层的不断加厚,粉尘层和极板之间造成一个很大的电压降,以致引起粉尘层空隙中的气体被电离,发生电晕放电。
这种在集尘极板上形成的电晕放电现象称为“反电晕”。
它与放电极发生的现象类似,也可见到亮光,也产生成对的离子和电子,正离子向放电极运动。
其结果,集尘极附近场强减弱,粉尘所带的负电荷部分被正离子中和,粉尘电荷减少,因而削弱了粉尘的沉降,除尘效率显著降低。
3.催化剂在催化反应中的应用
(1)催化剂在化学反应过程中所起的加速作用称为催化作用。
任何化学反应的进行,都需要一定的活化能,活化能的大小直接影响到反映速度的快慢,反映速度随活化能的降低呈指数规律加快。
催化剂的加入,诱发了原反应没有的中间反应,使其沿新途径进行。
新反应中反应分子与催化剂形成不稳定的活化络合物,反应分子的化学键松弛,新途径的活化能大大低于原反应活化能,因而化学反映速度明显加快。
(2)催化剂只能缩短反应达到平衡的时间,而不能使平衡移动,更不能使热力学上不可能发生的反应发生。
(3)催化作用具有特殊的选择性。
对同种催化剂而言,在不同的化学反应中可表现出明显不同的活性;而对相同的反应物来说,选择不同的催化剂可以得到不同的产物。
4.为什么具有0.1mm孔径的布袋能除去1um甚至更小的颗粒
袋式除尘器捕集粉尘时,主要是靠粉尘通过滤袋时产生的筛分、碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。
袋式除尘器捕集尘粒的过程一般可分为两个阶段。
最初是含尘气流通过清洁滤布,这时主要靠滤布纤维捕集尘粒。
由于清洁滤布的空隙相对较大,故除尘效率较低。
其后,随着捕集粉尘量的不断增加,部分尘粒嵌入滤布空隙,部分粉尘覆盖在滤布表面形成粉尘初层。
此时,含尘气体的过滤主要靠粉尘层进行,除尘效率大大提高。
从某种
意义上讲,袋式除尘器是依靠滤布表面形成的粉尘层来捕集尘粒的。
因此,袋式除尘器的多种效应能使0.1mm孔径的布袋除去1um的颗粒。
5.文丘里除尘器的除尘过程
文丘里洗涤器的除尘过程,可分为雾化、凝聚和除雾三个过程。
前二个过程在文氏管内进行,后一过程在除雾器内完成。
文氏管由收缩管、喉管和扩散管组成。
在收缩管和喉管中气液两相间的相对流速很大,从喷嘴喷出来的液滴,在高速气流冲击下,进一步雾化成为更细的雾滴。
同时,气体被水汽所饱和,尘粒表面附着的气膜被冲破,使尘粒被水润湿。
因此在尘粒与液滴或尘粒之间发生着激烈的碰撞、凝聚。
在扩散管中,气流速度的减小和压力的回升,使这种以尘粒为凝结核的凝聚作用发生得更快,凝聚成较大的含尘液滴,后被低能洗涤器或除雾器捕集下来。
二、 计算题
1.解:
在层流沉降室中:
h=rp
×d2×g×L r
p
=p
×d2×g×B×L
=Kd2
p
d
hd1
hd2
18×m×H×v
=(dp1)2
dp2
18×m×Q p
由d=45mm时,h=50%,可以利用上式计算出不同粒径的分级除尘效率
h45mm
h40mm
=(45´10-6)2
(40´10-6)2
h40mm=39.5%
同理:
h50mm=61.7%
h80mm=100%
因此:
除尘器效率为
h=30%´h40mm+40%´h50mm+30%´h80mm=66.5%
则除尘器尾气浓度为
1800kg/h´(1-66.5%)=603kg/h
不能达到360kg/h的排放标准
2.解:
粒子的趋进速度:
w=qEp
3pmdp
= 0.3´10-15C´105V/m
3´p´1.81´10-5Pa×s´1.0´10-6m
=0.176m/s
总集尘板面积A=2pr×l=2´p´0.2´2.5=3.14m2
除尘效率h=1-exp(-A
Q
´w)=1-exp(-
3.14m2
0.1m3/s
´0.176m/s)=0.996
3.解:
设每次吸附操作从气流中去除的污染物量为G1
G1=v×A×(c1-c2)×tB
v:
按吸附层截面计算的气流速率,m/s;A:
吸附层截面积,m2
c1:
废气初始浓度;c2:
净气浓度;tB:
停留时间
每次吸附操作吸附剂吸附污染物的量
G2=W×(R2-R1)
W:
吸附剂重量,kg;R1:
残留率的百分数;R2:
吸附质的百分数
按照物质守衡定律,G1=G2
则:
W=tBvA(c1-c2)
(R2-R1)
代入数值后得:
W=1746kg
所需吸附剂量为1746kg
4.解:
根据物料衡算
P -P
= L×P
´(C
-C )
AG AG1
G×CT×b
BL1 BL
P -0.0004= 7 (1000-C )
AG 1´56000 BL
操作线方程:
CBL=100k3.2-D8000PAG
临界浓度:
C =b×Ga×AL×P =3.23´105×P
CBL2=1003.2-8B0K00´0.k002=D987.2AmGol/m AG
在塔顶处:
La BL
BK1 BL1
C =0.0004´3.2´105=128£C =800mol/m3
C
=0.002´3.2´105=640£C
=987.2mol/m3
于
是BK2在整个填料塔内CBL³BLC2BK,吸收属于气膜控制,填料层高度H为
H=GòPAG!
dPAG
=1´105ò0.004
dPAG
=6.50m
P k
PAG2
AG
×a×PAG
AG
0.000532000P
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