空气污染控制作业习题答案1-6章.pdf

空气污染控制工程 习题课 上 习题课 上 第第 1 章章 1、 CCl4气体与空气混合成浓度为 150ppm的混合气体，在管道中流动的流量为 10m3N/s，试 确定：CCl4在混合气体中的质量浓度Cm(g/m3N)；每天流经管道的CCl4质量是多少？ 解： 4 .22 154150 =1031.25mg/m3=1.031g/m3 1.03110243600=890.784103kg=891t 2、 成人每次吸入的空气量平均为 500cm3，假如每分钟呼吸 15 次，空气中颗粒物的浓度为 200g/m3，试计算每小时沉积于肺泡中的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉积系 数为 0.12。 解： 50010-615602000.12=10.8m 第第 3 章章 习题习题 3.1 直径为 0.1m，密度 2400kg/m3的球形微粒以 30m/s的初速度抛入标准状态的空气(密度 =1.252kg/m3，动力粘度=1.71510-5kg.m-1.s-1)中，如果忽略重力作用， 试计算其最 大运动距离。 解：219 . 0 10715 . 1 101 . 030252 . 1 Re 5 6 = = ggvd Re1.0 处于层流状态 2 max0 18 pp d sv = () 7 5 2 6 10 3 . 2330 10715 . 1 18 101 . 02400 = m=2.33m 气体分子平均自由程： v 499. 0 = 5 5 10934. 5 6 .462252. 1499. 0 10715. 1 = m=0.59m v M RT 8 =6 .462 102914. 3 293314. 88 3 = m/s 因此需要进行坎宁汉修正 Cu=1+0.165/dp=1+0.165/0.1=2.65 17. 633. 265. 265. 2 maxmax =ssm 3.2 试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最小距离（意指最小颗粒的最大飘移距 离） 。水泥粉尘是以离地面 15m高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为 25-500m，真密度为 1960kg/m3，风速为 1.4m/s，气温为 293K，气压为 1atm。已知空 气粘度 =1.8910-5Pa.s， 密度g=1.205kg/m3。 解： () 2 6 2 2 5 19609.8125 10 3.53 10 1818 1.89 10 pp s gd v = m/s 1 空气污染控制工程 26 5 1.205 3.53 102.5 10 Re0.6 1.83 10 gsp v d = 1 2 15 425 3.53 10 s H t v = s m 0 595xvt= = 第第 4 章章 4.1 某锅炉燃用煤气的成分的体积分数如下:H2S:0.2%， CO2:5%， O2:0.2%， CO: 28.5%， H2: 13.0%， CH4:0.7% ，N2:52.4%。空气含湿量为 12g/m3N，=1.2。 试求实际需要 空气量和燃烧时产生的实际烟气量(标态)。 解： () 42 1 33 33 aaT 4.762 4.762 0.2% (2/4 1)4.762 5% (1 1)4.762 0.2% ( 1) 4.762 28.5% (1 1/2)4.762 13.0% (2/4)4.762 0.7% (14/4) 1.06/ VV1.2 1.061.272m /m n y w aTi ii Vxz mm = =+ =+ + = = 干燃气 干燃气 理论湿烟气量 () 2 2 111 -3 33 0.791.24 224 1*5% 1*28.5% 1*0.7%*0.2%*13.0%*0.7% 222 1*0.2%52.4%0.79*1.06 1.240 1.06*12*10 ) 1.867m /m i nnn y fTdiiiiiNaTgaTa iii VxzVdV = =+ =+ + = （ 干燃气 d 实际烟气量 ()() 3 33 11 1.24 1.867(1.2 1)*1.06*(1 1.24*12*10 ) 2.082m /m ffTaTa VVaVd =+ =+ =干燃气 4.2 已知重油元素分析质量分数结果如下：C:85.5% , H:11.3% , O:2.0% , N:0.2% , S:1.0%，试 计算： (1)燃油 1kg 所需的理论空气量和产生的理论烟气量； (2)理论上干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； (3)当空气的过剩系数为 10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解： （1）理论空气量 2 空气污染控制工程 3 8.88126.4573.3293.333 8.881*0.85526.457*0.1133.33*0.01 3.333*0.02 10.55/ aTCHSO VWWWW Nmkg =+ =+ = 理论干烟气量 3 1.8650.6990.79 1.865*0.8550.699*0.010.79*10.55 9.94/ fTdCSaT VWWV Nmkg =+ =+ = （2）SO2，CO2理论浓度 33 2max 3 2max 64 0.011000 32 2.012 /2012/ 9.94 44 0.8551000 12 315.392 / 9.94 SO co Cg m Cg = = mg m m g （3） =1。1 时 3 3 10.55 1.111.6/ (1)9.940.1*10.5511/ aaT fdftdaT VVNmkg VVVNmk = =+=+= 4.3 普通煤的元素分析如下：C:65.7% H:3.2% 灰分:18.1% 水分:9.0% S:1.7% 0:2.3% （含氮量不计） (1) 计算=1.3 时燃煤 1kg所需空气量和SO2在烟气中的最大浓度（以ppm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计） ； (3) 假定用流化床燃烧技术价石灰石脱硫，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： （1） 3 3 aaT 8.88126.4573.3293.333 8.881*0.65726.457*0.0323.329*0.0173.333*0.023% 6.661m /kg VV1.3 6.6618.66m /kg aTCHSO VWWWW =+ =+ = = 煤 煤 实际干烟气量 3 空气污染控制工程 3 3 fdftdaT 1.8650.6990.79V 1.865*0.6570.699*0.017+0.79*6.661 =6.5Nm /kg VV(1)V6.5(1.3 1)6.6618.5Nm /kg fTdCSaT VWW =+ =+ =+=+= 煤 煤 SO2浓度 2 2 64 0.0170.034kg/kg 32 SO SOS S M mW M =煤 3 so2 SO2max fd m0.034*1000 C4000/ V8.5 4000*22.4 1400/ 64 mg Nm L L = = （2）烟尘浓度 3 1000*0.181*0.8 *100017035/ 8.5 Cm=g Nm (4) 加石灰量 Ca40.1 S3 = 固硫剂用量的含量 燃料耗量的含量2 1.7 1000*0.017/32 103.5 0.35/40.1 mk = 石灰量 g 4.6 车间内设有控制污染物散发的局部排气系统。废气经净化后排放。已测得排气系统的排 气量为 1.5m3/s，净化设备入口污染物浓度为 1.8g/m3，排气罩控制比为 0.85，净化设备 的净化效率为 92%。试计算该车间污染物的有组织和无组织排放量。 解： （1）有组织排放量： Q=（1-）1.81.5=（1-0.92）1.81.5=0.216g/s （2）无组织排放量： 1.5 1.8 0.15 0.476 0.85 =g/s 4.7 工作台上的有边排气罩，罩口尺寸为 0.40.20m。要求在距罩口 0.30 米处造成 0.25m/s 的控制风速。试计算排气罩。 解：有边排气罩排气量： V=0.75（5x2+F）vx=0.75（50.32+0.40.2）0.25=0.0994m3/s 4 空气污染控制工程 第第 6 章章 6.1 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器的进口的气体流量为 10000m3N/h，含尘气 体浓度为 4.2g/m3N。除尘器出口的气体流量为 12000m3N/h，含尘浓度为 340mg/m3N。试 计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和净化效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种 情况计算） 。 解：()()hmQQQ NNNN /110001200010000 2 1 2 1 3 21 =+=+= 漏风率： %20%100 10000 1200010000 1 21 = = = N NN Q QQ 漏风率为负值，说明除尘器内呈负压状态，气体从周围环境流入除尘器内部。 考虑漏风情况下的除尘效率： % 3 . 90 100004200 12000340 11 11 22 = = NN NN Q Q 不考虑漏风条件下的除尘效率： % 9 . 91 4200 340 11 1 2 = N N 6.2 有一两级除尘系统，已知系统的流量为 2.22m3/S，工艺设备产生粉尘量 22.2g/s，各级除 尘效率分别为 80%和 95%。试计算该除尘系统的总除尘效率，粉尘排放浓度和排放量。 解：总除尘效率： ()()()()%99%951%8011111 21 = 进口浓度：10 22 . 2 2 . 22 1 =Cg/m3 排放浓度：1 . 0%)991 (10)1 ( 12 =CC g/m3 排放量：0.12.22=0.222g/s 6.3 某种粉尘的粒径分布和分级效率数据如下,试确定总除尘效率 平均粒径(m) 025 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 质量频率(%) 0.1 0.4 9.5 20.0 20.0 15.0 11.0 分级效率(%) 8 30 47.5 60 68.5 75 81 平均粒径(m) 7.0 8.0 10.0 14.0 20.023.5 5 空气污染控制工程 质量频率(%) 8.5 5.5 5.0 4.0 0.8 0.2 分级效率(%) 86 89.5 95 98 99 100 解： = = n i ii 1 1 =0.1%8%+0.4%30%+9.5%47.5%+20%68.5%+15.0%75%+11.0%81%+ 8.5%86%+5.5%89.5%+5.0%95%+4.0%98%+0.8%99%+0.2%100% =72.4% 6.4 某燃煤电厂电除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下。若电除尘器总除尘效率为 98%， 试确定分级效率。 粒径间隔(m) 40 两级的总效率 (%) 73.6 92 97.5 99.5 99.98 = = n i ii 1 1 =73.6%10%+92%25%+97.5%32%+99.5%24%+99.98%9% =94.4% 粒径分布： 1 3 m m 1= () 13 m1m= 1i 3i i m m 1= () 1ii3i m1m= 1i i 1 1ii 3 3i 3i 1 1 m m 1 1 m m = = 例如对于粒径为 0-5m % 1 . 47%10 % 4 . 941 % 6 . 731 31 = = 计算得出结果如下表 粒径(m) 0-5 5-10 10-20 20-40 40 出口微粒质量百分率(%) 47.1 35.7 14.28 2.14 0.03 6.9 一气溶胶含有粒径为 0.63 和 0.83um的粒子(质量分数相等)。 以 3.61 l/min的流量通过多 层沉降室。 根据下列数据， 运用湍流效率计算公式和坎宁汉校正系数计算沉降效率。 =0.0667m L=50cm p=1.05g/cm3 W=20cm H=0.129m =1.8210-5Pa.s N=19 层。 解：对于dp=0.63m 2 11.2570.400exp0.55 p u p d C d = + =267 . 1 63 . 0 0667 . 0 55 . 0 exp400 . 0 257 . 1 63 . 0 0667 . 0 2 1= + + () 5 5 2 6 u 2 1057 . 1 267 . 1 1082 . 1 18 8 . 91063 . 0 1050 C 18 = = pp s gd v m 35 3.61 10/606.017 10Q = 3/s 5 1 5 190.5 0.2 1exp1exp1.57 1039.1% 6.017 10 s NS v Q = = = 7 空气污染控制工程 对于dp=0.83m 2 11.2570.400exp0.55 p u p d C d = + =202 . 1 83 . 0 0667 . 0 55 . 0 exp400 . 0 257 . 1 83. 0 0667. 02 1= + + () 5 5 2 6 u 2 1060. 2202. 1 1082. 118 8 . 91083. 01050 C 18 = = pp s gd v 5 1 5 190.5 0.2 1exp1exp2.6 1056% 6.017 10 s NS v Q = = = 39.1%50%56%50%47.6%=+= 6.12 有一旋风除尘器，原处理气量为 1m3/s，分割粒径为 10 微米，压损为 750Pa；现将处理 气量提高到 1.18m3/s。试计算气量提高后的分割粒径和压损。 解：分割粒径： 1 1 2 2 0 0 2 0 181 r pc pt v r d vQ = 11 22 112pcpc dQdQ= 1 1 2 2 1 21 2 1 109.2 1.18 pcpc Q dd Q = =m 压损： 2 2 2 gv pQ = 2 2 2 21 1 1.18 7501044.3 1 Q PP Q = = Pa 6.13 已知电除尘器集尘极面积为 14m2，并测得入口气体流量为 0.38m3/s，入口气体含尘浓 度为 2g/m3， 电场前检查门处向内漏风率为 5%，气体出口含尘浓度为 0.12g/m3，试求 粉尘有效驱进速度。 解：实际处理气量 ()+=1QQ 12 =0.38（1+5%）=0.399 除尘效率： 937. 0 38. 02 399. 012. 0 1 Q Q 1 11 22 = = 8 空气污染控制工程 1 exp d g f v V = ()=1ln f V v g d =()079. 0937. 01ln 14 399. 0 =m/s 6.14 极间距为 25cm的板式电除尘器的分割直径为 0.7m,使用者希望总效率不小于 99%,有 关法律规定排气中含尘量不得超过 200mg/m3。 假定电除尘器入口处粉尘浓度为 26g/m3， 且粒径分布如下： 重量百分比 20 20 20 20 20 平均粒径（m） 35 80 130 190 450 并假定多依奇方程的形式为=1-e-kdp，其中捕集效率；k经验常数；dp颗粒直 径（m） 。试确定： (1)该除尘器效率是否等于或大于 98%； (2)出口处烟气中含尘浓度是否满足环保规定； 解： （1）由1 p kd e = 得 5 6 ln(1)ln(1 50%) 9.902 10 0.7 10 p k d = = = 对于dp1=3.5m， () 56 1 1 exp9.902 103.5 1096.87% = = 对于dp1=3.5m， () 56 2 1 exp9.902 108.0 1099.96% = = 对于dp1=13.0m，对于dp1=19.0m，对于dp1=45.0m，其效率都为 1 =（96.87%+99.96%+3）/5=99.37% 该除尘器效率大于 98% （2）C2=C1(1-)=26(1-99.37%)=0.1638g/m 3=163.8mg/m3 出口处烟气中含尘浓度满足环保规定 6.15 已知电除尘器集尘面积为 40m2，并已测得处理气量为 0.56m3/s。入口气体含尘浓度为 2050mg/m3，气体温度为 395K，出口气体含尘浓度为 89.8mg/m3，气体温度为 353K， 计算被处理气体所含粉尘的有效驱进速度。 解：含尘浓度化成标准状态下： 1 395 20502966 273 c=mg/mN3 9 空气污染控制工程 2 353 89.8116.1 273 c= mg/mN3 12 1 2966 116.1 96.08% 2966 cc c = 1 exp d g f v V = ()=1ln f V v g d =() 0.56 ln 1 0.96080.045 40 =m/s 6.16 单通道板式电除尘器的通道高 5 米， 长 6 米， 集尘板间距 300mm， 实测气量为 6000m3/h， 入口含尘浓度为 9.3g/m3，出口含尘浓度为 0.5208 g/m3。试计算气量增加到 9000 m3/h 时的效率。 解： = d g1 1 v V f exp1 = d g1 1 v V f expP = d g2 2 v V f exp1 = d g2 2 v V f expP g1 g2 d g2 d g1 2 1 V V v V f v V f lnP lnp = = 146. 0 3 . 9 5208. 0 ln 9000 6000 explnP V V expP 1 g2 g1 2 = = = % 4 . 85854 . 0 146. 01P1 22 = 6.17 用单通道板式电除尘器处理含尘气体， 通道高 5 米， 长 6 米， 集尘极板的间距为 300mm。 若处理气量为 6000 m3/h时的除尘效率为 95.4， 入口含尘浓度为 9.0 g/m3， 试计算：（1） 出口含尘气体浓度； （2）有效驱进速度； （3）若处理的气体量增加到 8600 m3/h时的除 尘效率。 解： （1）出口含尘气体浓度： ()()414 . 0 % 4 . 9510 . 91 12 =g/m3 （2）有效驱进速度： 集尘板的面积为：562=60m 2 10 空气污染控制工程 1 exp d g f v V = ()() g d V 6000/3600 vln 1ln 1 95.4%0.086 f60 = = =m/s （3）除尘效率： ()117. 0% 4 . 951ln 8600 6000