大气环境复习思考题.docx

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大气环境复习思考题

大气污染控制复习题

1名词解释

1.行星边界层

2.混合层高度

3.逆温层

4.气温直减率

5.干绝热直减率

6.湿绝热直减率

7.露点

8.相对湿度

9.水汽压

10.标准大气压。

11.地面有效辐射

12.大气逆辐射

13.地面辐射差额.

14.辐射逆温

15.平流逆温

16.烟囱有效高度

17.大气环境容量

18.湿法脱硫

19.干法脱硫

2简答

1.大气垂直分层的主要依据是什么？

共分哪几层？

对流层的主要特点和成因是什么？

2.太阳辐射随太阳高度角、大气透明度、纬度、海拔高度是如何变化的？

3.为何湿绝热直减率〔

〕小于干绝热直减率〔

〕？

的大小与什么有关？

4.什么叫大气稳定度？

如何通过

、

、

判断大气的层结稳定度？

5.等压面为什么不是一个水平面？

随着空间气压的上下变化，等压面如何起伏？

6.什么是气压梯度？

气压梯度力？

写出其数学表达式。

7.地转偏向力有哪些特点？

写出其数学表达式。

8.作用于空气质点上的力有哪几种？

它们对空气运动分别产生怎样的影响？

9.什么叫地转风？

梯度风？

其风速大小与哪些因子有关？

风向与气压场的关系如何？

10.什么是热成风？

热成风与温度场关系如何？

11.埃克曼螺旋所表示的风向、风速随高度的变化有何规律？

这些变化是由什么原因引起的？

12.大气稳定度如何影响烟气扩散？

13.画图说明辐射逆温的形成过程，说明辐射逆温层的形成、维持与消散对大气污染物扩散的影响

14.画图说明山谷风的形成，并说明山谷风对大气污染物扩散的影响

15.画图说明海陆风的形成，并说明山谷风对大气污染物扩散的影响

16.画图说明城市热岛环流的形成，并说明山谷风对大气污染物扩散的影响

17.影响大气环境质量的气象要素？

18.写出静力学方程的表达式，并说明其物理意义。

19.设山高为1000m，

＝℃/100m，一团未饱和湿空气在迎风坡山脚时的温度为20℃，露点为16.5℃，当它上升到山顶时，水汽已全部凝结并离开气块。

求该团空气上升到山顶时的温度是多少？

越过山顶后到达北风坡山脚时气温为多少?

20.简述常用的气态污染物控制技术与其优缺点。

21.吸收法与吸附法的异同点？

22.简述常用的除尘技术与其特点。

23.试述电除尘器的工作原理与优缺点。

24.硫氧化物控制技术主要有哪些？

25.烟气脱硫主要有哪些方法？

26.燃烧中脱硫的原理与化学反响式？

27.简述旋转喷雾枯燥法的原理、工作过程与优缺点。

28.我国脱硫渣资源化应用的领域有哪些？

29.列出氮氧化物的主要控制技术。

30.选择性催化复原脱硝技术包括哪几种？

各自的特点是什么？

31.简述选择性催化复原法〔SCR〕的原理、化学反响式与优缺点。

32.试述氮氧化物的主要来源，转化途径与其对大气环境的影响。

33.试述影响大气环境质量的主要因素与改善大气质量的对策。

3计算

3.1污染源计算

例1：

某市全年用煤量300万t，其中煤150万t，含硫量0.8%，煤150万t，含硫量3.6%，假设脱硫效率按50%计，求全市共排放二氧化硫多少吨。

解：

GSO2=（2B1·S1+2B2·S2）×××（150×0.008+150×0.036）×0.5=5.28（万t）

某市全年由于燃煤共排放二氧化硫5.28万t。

例2：

某厂锅炉房链条炉年用烟煤量7000t，Qyl=23000kJ/kg，灰分A=30%，含硫量3.5%，装有一级XCZ旋风除尘器η=92%，并装有省煤器。

试计算烟气量、烟尘和二氧化硫排放量？

解：

1．计算年排放的烟气量

1计算理论空气需要量：

V0×QLy/4182+0.278=1.05×23000/4182+0.278=6.〔m3/kg〕

2计算烟气量〔α0=1.3Δα×QLy×（α-1）×6.=9.26〔m3/kg〕

3计算年排放烟气总量:

Vyt=B·Vy=7000000××106（m3）

2.计算烟尘排放量：

取dfh=20%，Cfh=20%，如此

Gsd=

=

=42000〔kg〕=42〔t〕

3.计算二氧化硫排放量：

GSO2·×7000×3.5%=392〔t〕

3.2预测污染物浓度

例1：

某城市电厂有一座高100m的烟囱，烟囱出口径5m，烟囱出口烟流速度17.42m／s，烟囱出口工况烟气流量342m3／s,烟气温度100℃，大气温度20℃，烟囱出口处平均风速4m／s，试用霍兰德和布里吉斯公式计算0.9和1.3km处阴天时的抬升高度。

烟流抬升高度的计算公式

模型

x

计算公式

霍兰德

布里吉斯 

<10Hs

>10Hs

解：

热释放率为：

计算结果和使用公式如表所示。

计算明确，即使将霍兰德公式的结果再放大一倍，仍小于用布里吉斯公式计算的结果。

因此，适当选用抬升公式在环境评价工作中具有重要意义。

表电厂烟流抬升高度的计算公式和结果

模型

x

计算公式

结果（m）

霍兰德

97

布里吉斯 

<10Hs

227

>10Hs

246

例2：

某电厂烟囱有效高度150m，S02排放量151g／s。

夏季晴朗下午，大气稳定度B级，烟羽轴处风速为4m／s。

假设上部存在逆温层，使垂直混合限制在1.5km之。

确定下风向3km和11km处的地面轴线S02浓度。

解：

计算烟流达到逆温层的σz

查表γ2=,α2=1.09356；代入5-46,

；

解出XD值为：

4967m。

〔1〕3km<4.97km,

〔2〕2×4.97km<11km

例3某电厂烟囱有效高度150m，S02排放量151g／s。

夜间和上午有效烟囱高度风速为4m／s，夜间稳定度E级。

假设清晨烟流全部发生熏烟现象，确定下风向16km处的地面轴线S02浓度。

解：

查表解出E级16km处σy=733m,σz=96m；hf=H+σz=150+2×96=342（m）

熏烟扩散时地面上的横向扩散参数σyf：

 例4某城市按边长为1.5km的正方形划分面源单元，每—面源单元的S02排放量为6g／s，面源平均有效高度为20m。

试确定大气稳定度E级,风速为2.5m／s时，下风向相邻面源单元形心处S02的地面浓度。

解：

将面源当作虚拟点源处理。

σy0

查表解出E级σ位于x0=9400m处，

由x+x0=9400+1500=10900m,有σy=393m；

由x=1500m,有σz=28.1m；

代入运算：

例5-7某地（P=100kPa）两工厂烟囱在城市的位置以图中的平面坐标表示A（15,15）、B（150,150）〔以m计〕，高度分别为100m和80m,SO2排放量分别为180g/s和130g/s；TSP排放量分别为340g/s和300g/s；烟气温度均为100℃,当地平均气温冬季为-10℃,春秋季节为15℃；其烟气流量分别为M3/s和124M3/s。

〔1〕分别求两污染源在风速与X方向平行，C稳定度和相应情况的热排放率Qh,危险风速,地面绝对最大浓度值与发生部位〔以平面坐标表示〕。

〔2〕假设在承受点C（950,110），风向平行X，地面风速2.5m/s,C稳定度，考虑叠加效果。

〔3〕假设在承受点C（950,110），地面风速0.8m/s,其他条件同上，考虑叠加效果。

解：

〔1〕求解地面绝对最大浓度；

由5-35式计算污染源热释放率，如A源冬季有

抬升公式：

；由表no，n1=3/5，n2=2/5；

对照公式

；有：

在危险风速条件下，有ΔH=Hs；H=2Hs。

求得危险风速

；

地面最大浓度处

；

查表5-10代入5-46,

，解出xm,并计算

；

表5-12地面绝对最大浓度的计算用表

A

B

C

D

E

F

1

A（15,15）

B（150,150）

2

项目和公式

单位

冬季

春秋

冬季

春秋

3

ΔT

゜K

110

85

110

85

4

Hs

m

100

100

80

80

5

Qv

M3/s

124

124

6

Qh=350*ΔT/Ts*Qv

kJ/s

7

B=0.292*Qh^（3/5）*Hs^（2/5）

m2/s

8

u=B/Hs

m/s

9

σz=Hs*SQR

（2）

m

10

Xm=（σz/γ2）^（1/α2）

m

11

σy=γ1*X^（α1）

m

12

Ω=σz/（2*PI（）*B*e*Hs*σy）

13

SO2

14

源强Q

g/s

180

180

130

130

15

Cm=qΩ*1000

mg/m3

16

TSP

17

源强Q

g/s

340

340

300

300

18

Cm=qΩ*1000

mg/m3

19

令

，由5-53式计算地面绝对最大浓度值为：

当我们求解此类问题时，无论是手工计算还是使用Excel的电子表格，使用表5-12形式的计算用表可以起到减少过失和提高效率的作用。

特别是对于多种污染因子和气象因素的类似操作，使用Excel一次输入算式后即可用复制粘贴方法进展成批的数据运算。

在一次完成模板制作后，只需改变自变量数值，结果将自动生成。

表5-13列出此例中对应单元的算式和获得表5-12运算结果的复制粘贴使用方法。

地面绝对最大浓度出现的坐标应是：

A’（2540,15）、B’（2130,150）。

（2）求解承受点C（950,110）的污染物浓度；

用幂指数风速廓线模式〔5-2〕

，

表5-13对应单元格的算式和复制粘贴区域

源单元

对应单元格的算式

复制粘贴区域

C7

=350*C4/373*C6

C7-F7

C8

=0.292*C7^（3/5）*C5^（2/5）

C8-F8

C9

=C8/C5

C9-F9

C10

=C5*SQRT

（2）

C10-F10

C11

①）

C11-F11

C12

C12-F12

C13

=C10/（2*PI（）*C8*EXP

（1）*C4*C12）

C13-F13

C16

=C$13*C15*1000

C16-F16;C19-F19

将地面风速折算成高空风速。

按步骤〔1〕中抬升公式计算目前气象条件和排放条件下的抬升高度和有效源高，代入地面任一点浓度公式〔5-31〕：

；

使用Excel的电子表格，输入算式后制成模板，能够适应解此类问题的需要。

如表5-14。

表5-14叠加求解高架源污染物地面浓度的Excel表格模板①

A

B

C

D

E

F

G

1

项目和公式

单位

源A

源B

受点C

参数值

2

源强Q

g/s

180

130

α1

3

坐标x

m

15

150

950

γ1

4

坐标y

m

15

150

110

α2

5

Hs

m

100

80

γ2

6

Qh

kJ/s

10767

U10

7

Uh=U10*（Hs/10）^p

m/s

p

8

ΔH=0.292*Qh^（3/5）*Hs^（2/5）/u

m

9

H=ΔH+Hs

m

10

X=x坐标差

m

935

800

11

Y=y坐标差

m

95

-40

12

σy=γ1*X^（α1）

m

13

σz=γ2*X^（α2）

m

14

C=Q*1000/（PI（）*u*σy*σz）*exp（-（y^2/2/σy^2+H^2/2/σz^2））

mg/m3

15

表5-15对应单元格的算式和复制粘贴区域

源单元

对应单元格的算式

复制粘贴区域

C3-C7

作为条件输入

C8

=$G$7*（C6/10）^$G$8

C8-D8

C9

=0.292*C7^（3/5）*C6^（2/5）/C8

C9-D9

C10

=C9+C6

C10-D10

C11

=$E4-C4

C11-D12

C13

=$G$4*C11^（$G$3）

C13-D13

C14

=$G$6*C11^（$G$5）

C14-D14

C15

=C3*1000/（PI（）*C8*C13*C14）

*EXP（-（C12^2/2/C13^2+C10^2/2/C14^2））

C15-D15

E15

=C15+D15

（3）求解小风条件下，承受点C（950,110）的污染物浓度；

这时不能直接使用表5-14的Excel模板，因为小风时烟气抬升高度△H（m）改变为〔5-45〕

；

浓度预测模式变化为5-63

；

式中η按〔5-64〕计算，G按〔5-65〕计算。

使用Excel函数，能够根据〔5-67〕

获得正态函数Φ（S）的值,Excel电子表格解小风问题的模板，如表5-16、表5-17所示。

表5-16解小风问题的Excel表格模板

A

B

C

D

E

F

G

1

项目和公式

单位

源A

源B

受点C

参数值

2

源强Q

g/s

180

130

3

坐标x

m

15

150

950

γ01

4

坐标y

m

15

150

110

γ02

5

dT/dz（不得小于〕

゜K/m

6

Hs

m

100

80

7

Qh

kJ/s

U10

8

Uh=U10*（Hs/10）^p

m/s

p

9

ΔH=5.5*Qh^（1/4）*（dT/dz+0.0098）^（-3/8）

m

10

H=ΔH+Hs

m

11

X=x坐标差

m

935

800

12

Y=y坐标差

m

95

-40

13

η=x^2+y^2+（γ01/γ02*H）^2

1.21E+06

9.24E+05

14

S=u*x/（γ01*η）

15

Φ（S）=Normdist（s,0,1,true（））

16

γ01^2）*（1+sqrt（2*PI（））*S*exp（S^2/2）*Φ（S））

7.10E+02

4.06E+02

17

C（小风〕=2*Q*G*1000/（（2*PI（））^（3/2）*γ02*η^2）

×10-5mg/m3

5.26

3.74

9.00

18

表5-17解小风问题对应单元格的算式和复制粘贴区域

源单元

对应单元格的算式

复制粘贴区域

C10

=5.5*C8^（1/4）*（C6+0.0098）^（-3/8）

C10-D10

C11

=C10+C7

C11-D11

C14

=C12^2+C13^2+（$G$4/$G$5*C11）^2

C14-D12

C15

=C9*C12/（$G$4*C14）

C13-D13

C16

=NORMDIST（C15,0,1,TRUE（））

C16-D16

C17

=EXP（-C9^2*0.5/$G$4^2）*（1+SQRT（2*PI（））*C15*EXP（C15^2/2）*C16）

C17-D17

C18

=2*C3*C17*1000/（（2*PI（））^（3/2）*$G$5*C14^2）

C18-D18

E18

=C18+D18

通过该例题的分析，我们提供了在Excel环境下的计算模板，只要代入相应的原始条件，便能方便地获得结果。

每一个中间环节均在表格中显示出来，既免除了复杂的编程操作，又更方便使用，读者可按此例建立自己的实用模板。