《大气污染控制工程》17章课后习题答案doc.docx
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《大气污染控制工程》17章课后习题答案doc
第一章
1.2解:
由我国《环境空气质量标准》二级标准査得三种污染物日平均浓度限值如下:
S02:
0.15mg/m3,N02:
0.12mg/m3,CO:
4.00mg/m3o按标准状态下In?
干空气计算,其
ix103
摩尔数为=44.643mol。
故三种污染物体积百分数分别为:
22.4
1.3解
VSO2=150*1O'6,Q=22000m3/h
(1)Cm=(l50*10-6*22000*64)/(22.4*22000)=0.429*10_3kg/m3
CM=Cm*22.4=9.6*10-3kg/m3
Cv=0.015%
(2)mSO2=(150*10'6*22000*24*64)/22.4*10=226.29kg/d
1.7解
由题意知:
n(H+)=1O'4'5-1O'65=(10°5-1O'25)*1(y4=0.31307*1O'4mol/Ln(Ca(OH)2)=1/2n(H+)=O.156535*10'4mol/Ln(CaCO3)=n(Ca(OH)2)=0.156535*lO^mol/L
m石灰石=(0.156535*1O'4*100*0.4*10)/88%=0.7115*104kg=7.115t
第二章
2.5解
由题意可知,空气过剩系数a=1.5
(1)燃烧1kg煤所需要的理论空气量为:
Va°=VOi0/0.21=(1.866+5.556w”+0.699叫-0.7vvo)/0.21
=(1.866X0.705+5.556X0.037+0.699X0.006-0.7X0.047)/0.21
=7.11(m3)
则所需的实际空气量为
v=6zvo=l.5X7.11=10.67(m3)
d
山于标准状况下,理论湿烟气量为
Vf°=1.866wc+11.11+1.24(1/X+%)+0.699%+0.79匕°+0.8林
=1.866X0.705+11.111X0.037+1.24(7.11X0.01+0.09)+0.699X0.006+0.79X7.11+0.8X0.009
=7.55(m3)
当空气过剩系数为1・5时,完全燃烧的湿烟气量为
Vf=Vf°4-(cz-1)Va°+1.24(a-l)Va°da
=7.55+0.5X7.11+1.24X0.5X7.11X0.01
=11.15(m3)
则湿烟气屮,SO?
的体积分数为:
(6X0.9/32)X(224/1000)/11.15=3.39X10-4
(2)标准状态下湿烟气中粉尘的浓度为
10.6%X60%X10711.15=5704.04(mg/m3)
(3)烟气中NO的体积为
(0.9%X1000X50%/14)X(22.4/1000)=0.0072(m3)
则湿烟气川NO的体积分数为
0.0072/11.15=6.46X104
(4)It煤中所含S的摩尔质量为
106X0.6%/32=187.5(mol)
当nca/ns=l.7时,燃烧It煤所需要的Ca的摩尔最为
nca=l.7X187.5=318.75(mol)
则燃烧It煤所需的石灰石量为
318.75X40/35%二3.64X10’(g)
2.7解
(1)过剩空气系数可以以下式计算为:
=1/[1-79(0.08-0.5X0.02)/21(1-0.08-0.11-0.02-120*10~6)]
=1.5
(2)在测定状态下,气体的摩尔体积为
=38.58(厶/加引)
PMT2_101325x22.4x443刁「叵一273x93.31xl(P
取1Y烟气进行计算,则SO?
为120X10_6ni3,湿烟气中SO2排放浓度为
[120X10^X64X(1-8%)]/(38.58X103)=0.199g/m3
(3)标况下,干烟气的体积流量为:
[5663.37X22.4(1-8%)]/38.58X60=1.815X10'(m3/h)
(4)标准状态下干烟气屮颗粒物浓度为
30X38.58/[22.4(1-8%)]=56.16(g/m3)
2.8解
C10H20NX的式量是140+14X,质量分数C=,H二,N=
Va0==
Vf0=l.866Wc+ll.111WH+0.79Va0+0.8WN=
Vf二VF0+(a-1)VaO+1.24(a-1)Va0da=
NO的体积分数*1000/14)*(22.4/1000)*50%]/Vf<=230*10-5
得x=0.051438106所有N(%)=(14*0.052)/(12*10+1*20+14+0.052)=0.51%
2.14解
CO转化率二30-2.2/30*100%二92.67%
NOx转化率二4.5-0.5/4.5*100%=8&89%
附加题:
mg/m3
ppm
S02
1000
350
N02
1000
487
NO
1000
747
第二早:
3・5解:
粒径为0.4um,
常压下肯宁汉修正系数Cu==1+6.21x10-4T/^/,=1+6.21x10_4x387.5/0.4«1.6
希、w(0.4xl0-6)2x2310x9.81xl,6.,..in_5,
所以Vs==7?
7/5=1.43x10-mis
18/z18x2.26xl0'5
H=Uj=4.29x10"加
5
粒径为40um
Vd細g
vs==
18“
(40x10-6)2x2310x9.81,nnoo,
m/s=0.088/?
?
/s18x2.26xl0-5
Re?
=———=
■P
0.91x8.91x10—2X40XKT6八一彳
==0.144
2.26x10-5
H=2.67m
粒径为400um
dov
Re3==279.8//=7.98m
3・9解:
粒径为25/zm,应处于Stokes区域,考虑忽略坎宁汉修正:
dlpn°
叫=』Zg=3・69xlO-2〃/$。
竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑,则下落时间
$18//
Ht=—=
45
:
:
——=1225,因此L=v.t=1.4X122m=171mo
3・10解:
3.69xW2
在给定条件下p=0.746畑=2.599xIO-5Pa・s°
当dp=10/jm,粉尘颗粒处于Stokes区域:
——x
经验证,Rep=0.212 叭=]3Q3dpP“=83.78加心。 经验证,Rep=1202.4>500,假设成立。 3・12解: 3・14解: ⑴并联时: dp=5Mm时,除尘效率n5m=(3QX70%+QX65%)/4Q=69.5% dp=10um时,除尘效率nioum=(3QX80%+QX85%)/4Q=81.25% q=0.5X69.5%+0.5X81.25%=75.375% (2)串联时: dp=5um时,除尘效率n5um=[3QX70%+3Q(1-70%)X68%l/3Q=90.4%dp=10um时,除尘效率n10u„/=[3QX80%+3Q(l-80%)X85%]/3Q=97% q=0.5*90.4%+0.5*97%=93.7% 18“R18x2.599xlO-50.2 么二乩=>心二®生=18x竺=22.2,因此需要设置23层 %斤2~7164.9 4.4解: “=0.067檢/(m./i)=1.86xlO'5Pa-5 \PpgL 故符合层流区假设。 4・6解: (1)T=273+20=293K,“二1.82x10巧Pa•$,“二1.51x10乍/,$ 2020 Re=———==88300>2300 (2)v(nB+H)1.51X10-5x(9xl.5+1.5) ⑶眩讐=24.6% 4.9解: 试确定旋风除尘器的分割粒径的总效率。 给定粉尘的粒径分布表如下 平均粒径 1 5 10 20 30 40 50 60 >60 质量分数(%) 3 20 15 20 16 10 6 3 7 已知气体动力粘度为2X105pa-s,颗粒相对密度为2.9,旋风除尘器气体入口速度为15m/s,气体在旋风除尘器内有效旋转圈数为5圈,直径为3m,入口管宽为76cm。 解: 分割粒径 QiA dc50=[—『因为几二2900蚣/m3,空气密度忽略•2叭% 所以d50=[9x2x105x76x10冷=1O(X)7xl0-6/n=10.007伽502x3.14x5x15x2900 所以77d=l-exp[-O.693(J/? /<5O)] 可得各个平均粒径的分级效率如下: 平均粒径dp/um 1 5 10 20 30 40 50 60 >60 分级效率(%) 6.69 29.27 49.97 74.97 87.48 93.73 96.87 9&43 100 总级效率 max 丫\pr)d=10.03x6.69+0.2x29.27+0」5x49.97+ "min 0.2x74.97+0.16x87.48+0.lx93.73+0.006x96.87+0.03x98.43+0.07xl00]x100%=67.68% 第五章 5.2W: 解: 由题意得: eo=8.85*10-I2c2/(N-m2),r=200/2mm,r2=l/2mm, ki=2.1*104m2/(s•v)i=0.3*W3A/m,n=0.1m,r2=0.0005m,vc=11.4*103v乂因,.8矶心(、 0.3xg8x3.14x&85xl0r2.1x2 0.123(0.1/0.001) v(v-11.4xl0'3) 得: v=23.8/Tv 集尘极表面的场强为: 0.3x10—3 E=()2=(5一")2 D2迄N2x3.14x8.85xl0-x2.lxl0-4 得: =1.60x10"加 5・3解: 驱进速度: qEp_0.3xl0flOOxlO? 3兀灿卩3>rxl.82x105xlxlO6 =0」75/77/5O A=ndL=^-x0.3x2=1.884m2,Q=0.075m3/s, ai224 分级效率: 77: =1-exp(——h/.)=l-exp(—--—X0.175)=98.8%o 'Q0.075 5.6解: (1)to=-「4x8.85x1°匸=9.21875x10'3«0.009«0.01($) NoeK,l°zC,x1.6x1079x2.4x10" 由于要计算的粒子位于屮间范围且题口屮给定的荷电吋间大于IO? 则5um粒了只考虑电场荷电,0.2um粒了考虑电荷场电与扩散荷电和 _3兀_3x3」4x8.85x1012x1.5x3.4x1()5x(5x106)2 5um粒了厲£p+21.5+2 =30.36940714xIO-17=3.04xl0_16(c) 0.2um粒子 3虫心+2讣加晋t) f2.J2兀mKT +2 ln(l+ e _3x3」4x8.85x1()"2x1.5x3.4x1()5x(().2x1()")2 _1.5+2 3x3.14x8.85xlO"2xl.38xlO23x423x0.2x106: “0.2xl0_6x(1.6xl0,9)2x5xl08 +ln(l+/ 1-6x102x8.85x10-12a/2^x5x1O'26x1.38xIO-23x423 =4.86x10-19+4.055x10_,9ln(l+3.378xIO3)=4.86xIO'19+3.3x10~18=37.808233xlO19(c)«37.81x1019(c) 5・11解: (1)断而风速v=^=L2X1°5=1.33(m/s) F3600x25 比面积-=1180x36^0=35/ Q1.2xlO5 由77二l-exp(--Wr)即0.975=1—exp(-晋筈沪wj 得wp=0.1042(m/s) ⑵心十*"985 98.8%>98.5% 因此,两断面积为25m2的卧式除尘器并联能满足要求。 第八早 6.2解: (1)由题意知,清洁滤料阻力和除尘器的结构阻力为 APc+APo=300Pa 则粉尘层阻力△Pd=AP-(APc+APo)^1500-300=1200Pa乂△卩(1=与屮「{W1200Pa =0.7725min 则=™x60 a/AcyF2lxlO11x2.33xl0'5xl0xIO'3x2.02 (2)粉尘负荷加=cyFt=10xl03x2.0x0.7725=15A5xlO~3kg/h (3)工况条件下,e*=e—=7485.71m3/h 273 则过滤面积A=A〉=62.38/ti2 60Vf 由%一般在1°~25之间,取%=20,则L二20D, (4) 将其代入AwnDL,知: nD2=0.69,取D二200mm,L=4m,则 6.3解: 由表6-3取过滤风速Vp=3m/min=0・05m/s 过滤面积A二齐摞二27(赤) ll]a=tiDL得: AA77 滤袋〃=一===35.8=36(条) attDL3.14x0.12x2 卄qw宀—*曰小anft,1.5x36x0.0025„1__/3... 啖吹压缩仝气耗量Q“=—-—=j=0」35(加/min) 6.5解: 0=仝=旦=0.674 几1.78 3+2/? 5/3 R(l=产r=183.45(Nmin/(gm)) 〃3—4.50"'+4.505"—302心 1)过滤气速估计为vF=1.0m/mino 2・4)除尘器压力损失可考虑为\P=\Pe+\Po+\Pd 乂,为清洁滤料损失,考虑为120Pa;\Pc=3^Pa; 因除尘器压降小于1200Pa,故470+1089.69r(Ptz)<1200,/<0.67min即最大清灰 周期。 而除尘效率为99%,则粉尘负荷W=vF\Ct=0.99x6/=5.94tg/m2。 5)“A_』OOO0j(W° 60%60xlx273 A 6)取滤袋d=0.2m,L=2moa=加〃=1.884加? ,«=-=127.4,取128条布袋。 a 第七章 7.1解 由题意知: 由于呈对数正态分布,故dg=da50=6.9屮n,=1.0“加 "%=巧 集合标准差込二2.72,粉尘密度/? p=2100kg/m3 对于泡沫除尘器,B=2 查图7・3得,通过率为: P=0.08=8% 7.2解 (10xlQ-6)2x2000x30 18x1.83x10_5x50x1Q-6 M=Vsr=7364=19.08 =44.67% _(-0.018Af(05+/? }/R-0.6/? 2))_(-0・018x(19・08)°*°2/0・2-0・6x(0・2)2) 77—oAfz—uXD 同理可求得10um捕集在lOOum液滴和500um液滴上的效率分別为40.14%和9.8% (2)50um捕集在50um上,R=—=—=1 250 _(50x10^)2x2x103x30_910717 18x18.3x10-6x50x10-6* M二后=95.43 〃=钟(—0・018mE+R)//? -0.6,))=^(-0.018x(95.4)°-5+1/1-0.6x⑴? )_。 % 同理可求得50um捕集在lOOum液滴和500um液滴上的效率分别为3.11%和22.8% 7.3解: 压力损失: AP=PiyT2©=1000x832x1.36xIO-3=9.369如 Qg 对于5um以下的尘粒除尘效率〃=(1-4525.3AP-13)x100%=96.89% 取dp=5um代入7=(-6.1xlO-9GQfp2y2APC“) “G -z-6.1x1O'9x0.7xLOx52x(0.2)2x9369/9.8x1― =l-e(「)-1 QQxICrV 所以令dp>5um的粒径除尘效率为100% 〃总=(0.01+0.21+0.78+13)%x96.89%+(16+12+8+50)%xlOO%=99.56%
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