根据我国的环境空气质量标准求SO2

1、心之所向，所向披靡第一章概论1.2根据我国的环境空气质量标准求 SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。解：由表1 6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为:CO4.00SO2NO2Cm(mg/m)0.150.08以SO2为例计算体积分数C = CmCv22.4 10SO20.15 106422.4 10-6=0.053X 10-4=0.053X 10 %同理得：SO2NO2CO体积百分数（%）0.053X 10-4%0.039X 10-4% 3.20X 10-4%1.3 CC14气体和空气混合成体积百分数为1.5X 10-2%的混合气体，在管道中流量为10m3

2、/s，试确定。（1）CCl4在混合气体中的质量浓度 Cm（单位g/m3）和浓度Cm （单 位 mg/mol）。（2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg解：已知 MCCl =1541.5X 10-2%=1.5X 10-44(1) Cm=154 = 1.03g /m341.5 1022.4 10Cm=1.5X 10-4x 154 x 10-3=2.31X 10-5kg/mol(2)已知：1d=86400s每天流经管道的CCl4质量：1.03X 10X 10-3x 86400=889.92kg/d1.4成人每次吸入的空气量平均为 500cm3，假如每分钟呼吸15次, 空气颗粒物的质量浓度为200卩

3、g/m3。试计算每小时沉积于肺泡上的 颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为 0.12。解：成人每次吸入空气量：500cm3=5.0X 10-4m3每小时吸入空气量：5.0X 10-4m3X 15X 60=0.45m3/h每小时吸入颗粒物量：0.45X 200=90卩g/h沉积在肺泡上颗粒物量：90X 0.12=10.8卩g/h第二章燃烧与大气污染解：已知质量/g1kg重油中各成分的含量如下：需氧数/mol摩尔数/mol(按原子数计)C 85571.2571.25H 113112.1028.252.1已知重油元素分析结果为：C:85.5% H :11.3%0:2.0% N :0.2% S：

4、 1.0% 试计算：燃烧1kg重油所需的理论空气量和产 生的理论烟气量；干烟气中SO的质量浓度和CO的最大质量浓度； 当空气的过剩量为10%寸，所需的空气量及产生的烟气量。N 20.1430S 100.31250.3125O 201.25-0.625所需理论氧气量为：71.25+28.25+0.3125-0.625=99.188mol/kg 重油需要的理论空气量为：99.188 X（ 1 + 3.7）=472.13mol/kg 重油即：472.13X 22.4/10003一=10.58m /kg重油（标态）理论空气量条件下的烟气组成（mol）为：CO2： 71.25出0: 56.5SOx： 0

5、.3125N2： 99.188X 3.76理论烟气量为：71.25+56.5+0.3125+99.188X 3.76=501.01mol/kg 重油501.01 X 22.4 X 10-33=11.22m/kg 重油干烟气量为：501.01-56.5=444.51mol/kg 重油即:444.51 X 22.4 X 10-33=9.96m /kg 重油。SO2 量为：0.3125X 0.97=0.3031mol/kg重油（认为S的生成物中SO2占97%）干烟气中SO2的质量浓度为：-60.3031 X 106/444.51=681.87X6422.43=1948mg/m假设C全部生成CO2，则

6、CO2的量为71.25mol/kg重油CO2的最大质量浓度为：71.25310444.514422.4= 314.8g/m3当空气过剩10%寸，空气过剩系数a =1.1则实际的空气量为：10.58X 1.1=11.64m3/kg 重油实际烟气量为：Vfg 沁(-1)Va= 11.22(1.1-1) 10.58=12.28m 3/kg 重油2.5某燃油锅炉尾气，NO排放标准为287.5mg/m3，若燃油的分子式为 C10H20NX，在50%过剩空气条件下完全燃烧，燃料中的氮50%转化为NO, 不计大气中N2转变生成的NO。计算在不超过排放标准情况下，燃料油 中氮的最高质量分数。解：以1molC1

7、0H20Nx燃烧为基础，则需氧量(mol): 10+20+Z=15 + Z444(理论空气量(mol): 4.76X 15+ |、4 丿(x、实际空气量(mol) :1.5X4.76X 15+-4丿在理论空气量下产生的理论烟气体积为:xfx、 XCO2: 10mol, H2O: 10mol、NO: , N2: 3.76X 15 + 1 + 2I4丿 4XX、 x理论烟气量(mol)为：10+10+3.76汇 15+ l+=76.4+1.69x24)4实际烟气量(mol)为:(76.4+1.69x) +0.5X4.76況 15 +彳卩1 I 4丿=112.1+2.285xxQQ ANO的浓度：2

8、287.5 10112.1 +2.285X30 x rd，所以大气不稳定总的计算结果及判断列于下表。门.5-10门0-30r30-50门.5-30r1.5-502.351.51.01.751.44不稳定不稳定中性不稳定不稳定3.2某石油精炼厂自平均有效源高 60m处排放的SO2质量为80g/s,有效源高处的平均风速为 6m/s,试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。解：根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得(T y=35.3m(T z=18.1mC (x,0,0,H)q二 U；yJexpH2803.14 6 35.3 18.1Z2exp60、. 28.

9、12=2.73 X 10-5g/m3oo=2.73X 10-2mg/m33.3据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。在风速为 7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？假设这个 垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。解：根据题设条件，由表38查得，稳定度级别为D，由表39查得(T y=173mg=79.1mC (3000,0,0,0 ) =Q33.14 7 173 79.1=9.97x 10-3 mg/n33.6某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/so夜间及上午地面风 速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风 向16km

10、处的地面轴线浓度。解：夜间u=4m/s，云量=3/10时，由表38查得稳定度级别为E 级，由E级和X=16km查表39得c y=544m c z=100m则求得：Lf=H+2 c z=150+2x 100=350m0- yf= c y+H/8=544+150/8=563mCQ 2 二 U L f I yf151一 2 二 6.6350563=4 .610 g / m3=0.046mg/m3.7某城市火电厂的烟囱高100m,出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s, 温度100C,流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s,大气温度20C, 试确定烟气抬升高度及有效高度。”AT解：Qh =

11、0.35 Pa Q (取 Pa=1013.3hPa)Ts=0.35 X 1013.3 X 250X 80/373.15=19008.7kJ/s由表36取城市远郊区no=0.332 , n 1=3/5 ,化=2/5H 二 n。 Q：1 H n2 / u=0.332 X 19008.73/5 X 1002/5/4=193.3m H=Hs+A H=100+193.3=293.3m第四章除尘技术基础4.3已知某粉尘粒径分布数据(见下表)(1) 判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；(2) 如果符合，求其几何标准差、质量中位径、粒数中位径、算术 平均直径及体积表面积平均直径。粒径间隔/卩m02244

12、661010 2020 4040质量 m/g0.812.2255676273解：(1)以02卩m为例计算:m。二艺 m=200gg0-2= m/m x 100%=0.8/200x 100%=0.4%f0-2/ dp=0.4%/21=0.2%卩 mIn dp =1 n(0 2)/2=0计算结果列表如下:粒径间隔/卩m组中点/卩mg(%)f% 口 m-1lndpG(%)R(%)0210.40.200.499.62436.13.11.106.593.546512.56.31.6119.081.06108287.02.0847.053.0102015383.82.7185.015.020 403013

13、.50.683.4098.51.5401.5100(2)根据数据作图得出符合对数正态分布由图知：dp(R=84.1%)=3.7 卩 m, d50=8.6 卩 mdp(r=15.9%=20.1 卩 m1008060402001+ g(%)- f(%vm )G(%)-H-R(%)358153040几何标准差Cgdpd50_ 20.1-8.62.36d 5o=d5o exp(31 n2g)，所以 d 50=3.9 卩 md1=d50 exp(0.5In 2 沪3.9exp(0.5In 22.36)=5.6 卩 m2d vs=d50 exp(2.51 n c)2=3.9exp(2.5 In2.36)1

14、900kg/m3，粒子卡门形状系=7.2 卩 m4.4 对于题4.3中的粉尘，已知真密度为 数为0.65，填充空隙率为0.7。试确定其比表面积(分别以质量、净体 积和堆积体积表示)解：真实体积：_ 6 a 一甲 edvs= 60.65 疋 7.2 0亠423= 1.28 10 cm /cm堆积体积：3= 6(1-a 一 黑dvs6(1 -0.7)0.65 7.2 10 鼻= 3.8 103cm2 / cm3质量体积：_ 6a m= ?edvs640.65 1.90 7.2 10 一=6.7x 103cm/g4.5 试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力：(1) dp =805,二

15、= 1000kg/m3, t=20C,P=1.0 105p ；3o5(2) dp =40m, ： ： = 1000kg/m，t=20C,P=1.0 10 Fa ；(3) dp =1m, 6 = 1000kg/m3, t = 100oC,P = 1.0 105巳;解：由题给空气温度，查附录 6,当t=20 C时，卩=1.81 x 10-5pa.s ,p =1.20kg/m3,t=100 C 时，卩=2g x 10-5pa.s , p =0.947kg/m3(1)若雷诺数Rep 1,在斯托克斯区由式 4.26 , us= dpg18卩_ (80 10冷2 1000 9.8118勺.8仔10二 0.

16、19m/s由式 4.12 , Rp=dp p - u/ a=80汉 10“ 汉 1.20 汉 0.191.8V105假设正确。由式4.14FD56=3二 1.81 1080 100.19=2.59 X 10-9(N)(2)当 dp=40g时d2P由 4.26 u s= p g18A(40 10-6)2 1000 9.8118 1.81 10，_2=4.8 10 m/sRep=dp ： *u/ -=40 10 1.20 4.8 10/1.81 10*二 0.23 : 1FD=3 二 1.81 105 40 1 04.8 6，=3.27X 10-10(N) 当dp=1.0卩m时d2.、由式 4.2

17、7 , Us= p g *c18=(1.0x10 2 次 1000x9.81x1.22518 2.18 101.10 和人丿=3.1X 10-5m/s其中由式 4.18 计算 C=1+k 1.257 0.400expu= . 8RT / 二 M=8 8.134 373/二 28.97 10=516.4m/s、MA =0.499 匸 u=2.18x100.499 x 0.947x516.4=8.93X 10-8m2=8.93X 10- mk n=2 入/d p=2 X 8.93/1.0=0.179C=1+0.1791.257 0.400exp1.100.179=1.225=1 10 0.947

18、3.1 10/2.18 10=1.35X 10-4100%4584.014.0(1) 作出分级效率曲线:(2) 确定分割粒径。解:( 1)i 二n +Pg2g3i=09 计算结果如下0.9 +0.i i粒径 nnO-5 570 1015 1520 2駁5 2530 3035 3540 4045 45n(%)0.056 0.490.790.900.930.960.970.980.98 0.98依上图画出分级效率曲线如下:分级效率曲线o o o O率效级分5275佗53(2)由图得dc=7.6卩m5.8 某旋风除尘器的阻力系数E =9.8，进口速度15m/s，试计算标准状 态下的压力损失。解：由附

19、录6查得标态下气体密度p =1.293kg/m3u29.81.293 1522=1425.5Pa第六章湿式除尘器6.1对于粉尘颗粒在液滴上捕集，一个近似的表达式为：=1 -ex p 0.0 1M0.5 r/R-0.6R2 1其中M是碰撞数N1的平方根。R=dp/dD。对于2g/cm3的粉尘，相对 于液滴运动的初速度为30m/s，流体温度为297K，试计算粒径(1)10 卩m； (2)5.0卩m的粉尘在直径为50，100, 500卩m的液滴上捕集效率。解：以dp=10卩m， dD=50卩m为例计算R= dp/dD=10/50 =0.2因为颗粒粒径大于5卩m,所以C可忽略斯托克斯准数:dp ： :

20、 Ur9% Dl=(10汉102汉2汇103汉30=9 1.81 1050 10“=736.6Ni = St/2=736.6/2 =368.3M =( Nt) 1/1/2=(368.3)=19.2 =1 -ex p 0.0 1M0.5 r/R-0.6R2 1 = 1-exp- 0.018 19.2 0.5 0.2/0.2 -0.6 0.22 =49.7%计算结果列表如下：dpdD501005001049.7%57.5%90%5.050.01%64.4%96.8%6.3 水以液气比1.2L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速 116m/s,气体 粘度为1.845 x 10-5PaS,颗粒密度p p

21、=1.78g/cm3,平均粒径dF=1.2pm f取0.22。求文丘里管的压力损失和穿透率。解： P=-1.O1 x 10-1 Uf(1.845X03 J =1.5%第七章袋式除尘器 (QL/Qf)=-1.01x 10-1 (11600) 2x 1.2 x 10-3=-1630.9Pa由6-8式得-P=exp0.0622 10心，!;l=exp0.062x10, S.78x0.998x1.22 X0.222 x1630.9S.14 Pd=1300-66=1234Pa由式7.11得t =pkaPUfG=12348汽108汇1.84汉10上汉0.062汉8汇10=2910.8min即清灰周期为29

22、10.8min,显然不合理。(2) 取过滤面积为100m2，则uf = Q/60A=3600/(60 X 100)=0.6m/min清洁滤袋的压力损失： P= E。卩 Uf75=6 X 10 X 1.84 X 10- X 0.6=662.4Pa Pd=1300-662.4=637.6Pa由式7.11得t =uG=673.68 汉 108 汉 1.84 汉 10* 汉 0.62 汉 8 汉10=15mi n7.3 用袋式除尘器净化含尘浓度为12g/m3的烟气，已知烟尘的比表面平 均径dp=0.5卩m,烟尘密度Pp=3g/cm3,过滤速度Uf=1m/min,利用短纤维 滤布，当过滤时间为23min

23、时，烟尘负荷增至 m=0.2kg/m2，求此时集尘 层的阻力损失及平均捕集效率。解： Pd=180(123) 2citPpdpE=3180 (1 巴90)3 1.81 10 (丄)2 12 10 (23 60)3 10(0.5 10 )0.9060=2741Pa通过除尘器23min后的粉尘若全部被捕集，贝U:32m =Cuft=12 X 10- x 1 x 23=0.276kg/m而实际烟尘负荷m=0.2kg/m0 2口=-=72.5%0.2767.4 用袋式除尘器处理含尘烟气。过滤面积 人=2000市处理气量Q=3000mmin，烟气含尘浓度 CO=10g/m3，除尘效率n =99%已知清洁

24、滤 布的阻力系数E o=4X 107/m，清洁滤布的阻力损失厶R=100Pa在过滤20min时，集尘层的平均阻力系数-： =2X 109m/kg，求此时带有烟尘滤布 的总阻力损失。解：过滤速度：Uf = Q/A=3000/2000=1.5m/min=0.025m/s Po= E。卩 Uf=ooUf= 1004 07 5.025-5=10 x10 Pa- s由厶Pd= a卩U： Ct=2X 109X 10X 10-5 (0.025) 2 X 10X 10-3 X 99%x 60X 20=1485Pa P=A PO+A Pd=1585Pa=1272/（60 X 2）第十章吸附法净化气态污染物10.

25、1常压和30C下，用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气，废气 中丙酮含量为11.6% （体积计），若其吸附等温线符合朗格缪尔方程（A=0.80, B=0.25X 10-3）试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气 量为1000m3/h（操作状态），要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭？（3）用饱和蒸气脱附，直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%（体积计），丙酮的回收率是多少？解：由题意，其朗格缪尔方程式为：BPXt =A1 BP0.250P= 0.8 3 -1 +0.2519 P则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 需要吸附的丙酮量为1000 27312000 273 11.6

26、%0.99 M 丙酮30322.4=4.62X 58=268kg/h268活性炭需要量为：=334.9kg/h0.80 丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%，11.6则其回收率为11.6 1.6 100%=98.6%10.2在308K等温条件下，总压Po=1.013Xl05Pa,用活性炭吸附含有丙酮蒸气（空气中）的吸附平衡实验数据如下:对比压力P/FO0.0150.040.050.100.200.300.400.600.85吸附容量g（丙酮）/g （炭）0.2350.410.470.570.670.710.740.770.80试绘出等温吸附线，并判断等温吸附类型。可用那种理论解释？并求

27、 出描述该吸附过程数学方程中的 A、 B值。解：平衡实验数据如下:3P/10 Pa86.111.524.055.0710.1320.2630.3940.5260.78Xt0.2350.410.47 0.570.670.710.740.770.80依题所给平衡数据，绘出等温吸附线。XT10.2 图由图形可知符合朗氏等温线，即可用朗氏方程式描述。33任取曲线上两点q（4.05X 10、0.41）和s（40.52 X 10、0.74）求朗氏等温吸附方程式Xr=B巳中的A、B值。将朗氏方程变换成下列形式，1 +BP并代入两点数值。A=X t+ ( Xr/P ) ( 1/B )A=0.41+(0.41/

28、4.05 X 10)(1/B)A=0.74+(0.74/40.52X 10)(1/B)解上述方程得：A=0.81B=0.25 X 10-310.3 下表是lg活性炭在0 C及不同分压下吸附氮气毫升数(标准状态) 试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线，并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时，所吸附氮气的体积Vm及吸附系数B。P/Pa523.961730.523058.414534.287496.70V/ml 0.9873.0435.0827.04710.31解：朗氏等温吸附方程为:P =1P: +VBVm VmP计算式中一及P的值列入下表：VP/V530.86568.69601.81643.43727

29、.13P523.961730.523058.414534.287496.70根据以上实验数据作图得:P斜率 1/Vm=0.025截矩 1/Bvm=522.5求得 B=20900V f40.09ml10.4 某CCL车间产生CCL蒸汽，车间内CCL敞露面积5ni，车间内风速0.7m/s，试求室温下CCL蒸汽的产生量。解：G=( 5.38+4.1u ) 旦 F . M133.32(已知 F=5m M=154 u=0.7m/s 且查表 10 4 得 A=33914B=8.004)解：根据logPyJ33.32 /0.05223A0.05223 339142988.004=2.06则： E =114.

30、8133.32CCL 4蒸汽产生量：G=( 5.38+4.1 x 0.7 ) x 114.8 x 5X . 154=59.77kg/h10.5 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器，床层直径 1.1m，处理气 量为0.245m3/s，吸附剂为柱形，直径dp3mm柱高4.2m,填充空隙率&为0.55，气体吸附温度为20E，试计算气体通过吸附床压降为多少?解：查得20 C, 101.325kPa下空气密度1.2kg/m3，动力粘度为1.8x 10-5Pd S,此时气速u=0.245一 1.12=0.258m/s 代入式(10.30)=1150山 U 仁75耳 护 d：g3dp=220.24 P=22

31、0.24x 4.2=924.99P a第十一章气态污染物的催化净化11.1用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有 NQ的尾气。尾气排放量为 13000mVh (标态)，尾气中含有NQ为0.28%、N为95% 0为1.6%,使 用的催化剂为巾5mn球形粒子，反应器入口温度为493K,空速为18000h-1, 反应温度为533K空气速度为1.52m/s。求：(1) 催化固定床中气固相的接触时间；(2) 催化剂床层体积；(3) 催化床床层层高；(4) 催化剂床层的阻力。提示：在尾气中N的含量很高，在计算时可取用N的物理参数直接计算。在 533K时卩 n2=2.78 X 10-5Pa s, p N2=1.

32、25kg/m3, =0.92。1解：接触时间5=丄Vsp118000=5.65X 10- h 床层体积VR=Qn01300018000=0.72m3 床层高度：由式f= QnoUo=130001.52咒36000=2.38m2即一D2 二 2.38，得 n D2=9.50mi4代入下式L=4Vr2（1 - 0-：D4 0.72（1-0.92）9.50=3.79m 床层阻力雷诺准数em=5 xIOx52x1.252.78 10 （10.92） =4272摩擦阻力系数：1.75Rem=1.79计算压降P =汕叫-；）dm名 1.79 3.79 1.25 1.522 （1 -0.92）5疋10（1_

33、0.92）3=402.75Pa11.2 为减少SO排放，拟用一催化剂将SQ转化为SQ。已知：进入催化 器的总气量为7320kg/d , SQ的质量流速为230kg/d，进气温度为250C。 假如反应是绝热反应，并要求不大于 SQ的允许排放量56.75kg/d，试计 算气流出口温度为多少。SQ氧化成SQ的反应热QSq是171667J/mol，废 气热容是3.475J/(gK)。解：因为反应为绝热反应所以qB=0反应后混合气体质量：反应式为 SQ+1/202=SQ反应的 SO量：230-56.75=173.25kg/d所以产生的 SO量：173.25 X 80/64=216.56kg/d则反应后混

34、合气体流量：7320-230+56.7+216.56=7363.31kg/d 代入式 11.29NrCpndT=NoYxodXx(- H)7363.31 X 3.475dT=7320X 320/7320dX(-171667/64)25587.5dT=616928.28dX a且 XAf=(230-56.75)/230=75.33%代入上式并两边积分得：(T 出-250) 25587.51=616928.28 X 75.33%得 T 出=268.16 C11.3 将处理量为25mol/min的某一种污染物送入催化反应器，要求达 到74%勺转化率。假定采用长6.lm，直径为3.8cm管式反应管，试

35、求所 需催化剂量及反应管数。设反应速度为 R=-0.15 ( 1-Xa),单位：kmol/(催化剂min),催化剂的填充密度为580kg/m3。解:由式11.28：sN ao得心yad。X AF dx A催化剂质量W=：；Nao oYa严dXA=580X25X 10 o -0.15(1-XA)=130kg/min催化剂体积用量：由Wp s*得VR=W/p s=130/580=0.224m/minJT q22单管体积：VD2L =3.14/4 X (3.8 X 10- ) X 6.14=6.9X 10-3mn=V r/V=0.224/6.9 X 10-3=33第十三章净化装置的选择、设计和运行管理13.1 某外部吸气罩