大气污染控制工程课后习题

1、1.2根据我国的环境空气质量标准的二级标准， 求出SQ、NG、CO三种污染物日平均浓度限值的体积 分数 解：由我国环境空气质量标准二级标准查得三种 污染物日平均浓度限值如下：SO: 0.15mg/m3，NO: 0.12mg/m3，CO 4.00mg/m3。按标准状态下im干空气计算，其摩尔数为1 10322.4=44.643molO故三种污染物体积百分数分别学习资料为:SO:0.15 10364 44.6430.052 ppmNO:CO0.12 10346 44.6430.058 ppm4.00 10 328 44.6433.20ppm环境空气质量标准GB3095-2012二级标准查得三种污染

2、物日平均浓度限值如下:SO:3330.15mg/m， NO: 0.08mg/m，CO 4.00mg/m。0.08 10 3 NO:0.039 ppm46 44.6431.3 CCI4气体与空气混合成体积分数为 1.50 X 10-4的 混合气体，在管道中流动的流量为10nVs，试确定：1）CCI4在混合气体中的质量浓度（g/m3N）和摩尔浓 度c（ moI/m3N）； 2）每天流经管道的CCk质量是多少 千克？3解：1） : （ g/m n）1.50 10 4 15422.4 10_3=1.031g/ mN(mol/m3N)1.50 10,22.4 10 一3=6.70 10mol/mN2)

3、每天流经管道的CC4质量为1.031 X 10X 3600 X 24 X 10_ 3kg=891kg 1.5设人体肺中的气体含CO为2.2 X 10_4，平均含氧 量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求 COHt浓度最 终将达到饱和水平的百分率。解：由大气污染控制工程P14 （1- 1）,取M=210COHb 一 Pco M dO?HbPqCOH饱和度2102.2 10 419.5 102二 0.2369COHb 二 COHb/O2Hb = 二 19.15%COHb O2Hb 1 COHb /O2Hb 10.23691.6 设人体内有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。从事重体

4、力劳动的人的呼吸量为 4.2L/min，受污 染空气中所含CO的浓度为10-4。如果血液中CO水平 最初为:1)0% 2)2%计算血液达到7%勺CO饱和 度需要多少分钟。设吸入肺中的 co全被血液吸收。解：含氧总量为4800 20100二 960mL不同CO百分含量对应CO的量为:2%炙0 2% = 19.59mL98%，7%坐0 7% = 72.26mL93%1)最初CC水平为0%寸2)72-219=125.4min1034.2 10 472.2643 =172.0min ；4.2 10 4 103；最初CC水平为2%寸2.1已知重油元素分析结果如下：C: 85.5% H : 11.3% O

5、 2.0% N : 0.2% S : 1.0%,试计算：1）燃油 1kg 所需理论空气量和产生的理论烟气量；2 ）干烟气中SO的浓度和CO的最大浓度；3）当空气的过剩量为 10%寸，所需的空气量及产生的烟气量。解：1kg燃油含：重量（g）C85571.25H11311328.25S100.31250.3125O201.25-0.625N兀素忽略。摩尔数（mol）需Q数（mol）71.251）理论需氧量71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg设干空气Q: 2体积比为1 : 3.78，则理论空气量99.1875 X4.78=474.12mol/kg 重油。即 4

6、74.12 X 22.4/1000=10.62m3N/kg 重油。烟气组成为 CO71.25mol , HO 56.50mol ,SQ0.1325mol , N3.78 X 99.1875=374.93mol。理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即 502.99 X 22.4/1000=11.27 m 3Jkg 重油。2）干烟气量为 502.99 - 56.50=446.49mol/kg 重油。SO百分比浓度为0.3125 X100% 二446.490.07%空气燃烧时CO存在最大浓度71 25100% = 15.96%446.49。3

7、）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1 X10.62=11.68m3N/kg 重油，产生烟气量为 11.267+0.1 X 10.62=12.33 m Lkg重油2.2普通煤的元素分析如下：C65.7%灰分18.1%;S1.7% H3.2% 水分 9.0%; O2.3% （含 N量不计）1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO在烟气中 的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%计算烟气中灰分的浓 度（以mg/m表示）;3） 假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。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：相对于碳元素作如下计算：% （质量）

8、mol/100g 煤 mol/mol 碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.1440.026灰分3.306g/mol 碳水 分9.01.644g/mol 碳故煤的组成为 CH.584 So.01oQ.026，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为1005.475=18.26g/m o。燃烧方程式为CH 0.584S0.010O0.02 n(O2 + 3.78N2)t CO2 十 0.292H2O+ 0.010S02 十 3.78nN2n=1+0.584/4+0.010 - 0.026/2=1.1431)理论空气量1.143 (1 3.78)3 33

9、 ,.1000 22.4 10 3m3/kg = 6.70m3/kg 18.26SQ 在湿烟气 中 的浓度为0.010 X10.292 0.010 3.78 1.1431.64418100% = 0.175%1000 1.7%32.001.7 4035%二 103.21g/kg 二 103.21kg /t2) 产生灰分的量为100018.180% = 144.8g / kg100烟气量(1+0.292+0.010+3.78 X 1.143+1.644/18 ) X 1000/18.26 X 22.4 X 10_需石灰石=7.01m3/kg144.8 “3灰分浓度为 7 0110 mg/m=2.

10、07 X 104mg/nn2.4某锅炉燃用煤气的成分如下：HS0.2%; CO5%Q0.2%; CO28.5% HI3.0%; CH0.7%; N52.4%;空气 含湿量为12g/m3N, = 1.2，试求实际需要的空气量 和燃烧时产生的实际烟气量。解：取1mol煤气计算H2S 0.002molCO 2 0.05molCO 0.285molH 20.13molCH 0.007molQ 0.002mol共需Q2耗氧气量0.003mol00.143mol0.065mol0.014mol-0.002mol0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol 。设干空气中N:

11、Q体积比为3.78 : 1,则理论干空气量 为 0.223 X( 3.78+1 ) =1.066mol。取:=1.2，则实 际干空气 1.2 X 1.066mol=1.279mol。1.493%。故实际空气量为1.2791 - 1.493%=1.298mol。空气含湿量为 12g/m3N,即含 HQ12/18=0.67mol/ mN, 0.67 X 22.4=14.93L/ m 3n。故 HQ 体积分数为即实际空气量为1.298m3/m3煤气 烟气量 SO: 0.002mol ,CO 2： 0.285+0.007+0.05=0.342mol ,N 2： 0.223 X 3.78+0.524=1

12、.367mol ,H 2O:0.002+0.13+0.014+1.298X 1.493%=0.165mol故实际 烟气量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.2 X 1.066=2.089mol实际烟气量为2.089 m3/m3煤气2.4 解：取100g煤气计算耗氧量(mol)质量(g) mol 数HS 0.20.0060.009CQ 50.1140CQ 28.51.0180.509H 136.53.25CH 0.70.0440.088Q 0.20.00625-0.00625N 52.41.8710共需 Q 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.85

13、0mol。设干空气中N: Q体积比为3.78 : 1,则理论干空气 量为 3.850 X（3.78+1）=18.402mol。取二 1.2，则 实际干空气 1.2 X 18.402mol=22.082mol。空气含湿量为 12g/m3N,即含 HQ12/18=0.67mol/ mN, 0.67 X 22.4=14.93L/ m 3n。故 HQ 体积分数为22 0821.493%。故实际空气量为 百扇 =22.417mol。 烟气量 SQ: 0.006mol ,CO: 0.114+1.018+0.044=1.176mol ,N2: 3.850 X 3.78+1.871=16.424mol ,HO

14、: 0.006+6.5+0.044 X 2+22.417 X 1.493%=6.929mol故实际 烟气量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.2 X 18.402=28.215mol22.417 22.4100实际空气量1000 二 5021.408L/kg 二 5.021m3/kg实际烟气量6.320m3 / kg28.215 22.4 1000 二 6320L / kg1002.5干烟道气的组成为：CO11% O8% CO2% SQ120 X 10_6（体积分数），颗粒物30.0g/m（在测定状态下）, 烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为 5663.37mi

15、/min，水汽含量 8% （体积）。试计算：1）过量空气百分比；2）SO的排放浓度（4g/m3）； 3）在标准状态下（1atm和273K），干烟 气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）Nt%=k 11%- 8%- 2%- 0.012%=78.99%由大气污染控制工程P47 （2- 12）空气过剩8 0.5 2100% = 50.5%0.264 78.99 -（8 0.5 2）2）在测定状态下，气体的摩尔体积为坐二 101325 224 443 = 39.46L/molT,P2273 700 133.322干烟气取1mol烟气进行计算，则SCO120X 10-6mol,排放浓度为120

16、10639.46 10 364 二 0.179g / m3。1-3）5663.37 224 (1-8%) = 2957mN/min39.464）按 1mol烟气计算30.039.4622.452.85g / mN3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为 1000 hPa,登 山到达某高度后又测得气压为 500 hPa，试问登山运 动员从山脚向上爬了多少米？（设山脚下温度为10C）解：由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用 下式描述：dP g dZ （ 1）将空气视为理想气体，即有PVRTM可写为PMRT(2)将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程:dPPgTdz假定在一定范围内温度T

17、的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得:gMRT喙晋Z2 0(3)假设山脚下的气温为10。G带入（3）式得:50010009.8 0.0298.314 283得 Z = 5.7km即登山运动员从山脚向上爬了约 5.7km3.2在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：5一10，10-30，30一50，1.530，高度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.31.5-50， 并判断各层大气稳定度解:T297.8 - 298= 2.35K/100md，不稳定1.5 4010310 - 1.5297.5 - 297.8r.SK/eOm，不稳定30-10

18、V30-50gW1.0K/100m二1.5,01050 - 30d，中性297.5 - 29830 -1.5297.3 - 29850 -1.51.75K/100m d1.44K/100m不稳定,不稳3.3在气压为400 hPa处，气块温度为230K。若气块 绝热下降到气压为600 hPa处，气块温度变为多少？ 解：TiR、0.288()ToRo二 To(巳)0.288 二 230(600)0.28 258.49KRo4003.6 一个在30m高度释放的探空气球，释放时记录的 温度为11.0。G气压为1023 hPa。释放后陆续发回相 应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据 发出的高

19、度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标， 作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。测定位置2345678910气温/ C9.812.0 14.0 15.0 13.0 13.012.6 1.6 0.8气压/hPa10121000 )88969909878850725700解:1)根据Air Pollution Control Engineering可得高度与压强的关系为dPRhP 十 pg/ 二 P2 + pgz2，则 dp = - pgdzmm PM又M ，故7百，则空刪dzP RT将 g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz二-29.21dP

20、T当t=11.0。G 气压为1023 hPa；当t=9.8。G 气压为1012 hPa,故 P=( 1023+1012)/2=1018Pa,T=( 11.0+9.8 )/2=10.4 C=283.4K, dP=1012-1023=- 11Pa。- 11因此 dz= -2921而 2834耐 89m , z=119m3)v12J乙_211 - 9.8-89= 1.35K/100m d，不稳同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下:测定位置2345678910气温/ C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725

21、700高度差/m89991011635362902711299281高度/m11921831948210181307157828773158 2/图略疋;V2-3T2 3：Z2 -39.8 - 12-99-2.22K/100m 0 逆温;凸 T3 /12 - 14戈 34 = 一= 一= 一 1 98K /100m 弍 0 逆-z3/- 101，逆温；4_514- 15-163-0.61K/100m0 逆温.5-6T5 6Z5_615 - 13-5360.37K/100m d，稳定;y6-7基g=0Z6_7- 2907813 12.6 二 0.15K/100m d-271稳定;78-9：T8

22、912.6 - 1.6Z8-9-1299-0.85K/100m 稳疋;9-10” T90：%-101.6 - 0.8-281728K/100md，稳定。4.2某发电厂烟囱高度 120m内径5m排放速度13.5m/s，烟气温度为418匕 大气温度288K, 大气为 中性层结，源高处的平均风速为 4m/s。试用霍兰德、布里格斯（xv=10H）、国家标准 GB/T13201 91中的公式计算烟气抬升高度 解：霍兰德公式H = VsD(1.5 2八 _Ta uTsD)=d(1.5 2.7 444185) = 96.16m布里格斯公式2.79.6 103TsTaTsVsD22.79.6 10 3418

23、- 28841813.5二 29521kW21000kW且x=2100kVy Ts Ta=130K35KH = noQjHyu = 1.303 295211/3 1202/3 41 = 244.93m（发电厂位于城市近郊，取n=1.303 , ni=1/3 , n2=2/3） 4.3某污染源排出SO量为80g/s，有效源高为60m 烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下， 正下风方向500m处的二厂35.3mf z二18.1m，试求 正下风方向500m处SO的地面浓度。由大气污染控制工程P91（ 4-9）得QH2exp（刃7 u / z2 z80解：6023exp（） = 0.027

24、3mg / m二 6 35.3 18.12 18.124.4在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试 计算下风向x=500m y=50m处SQ的地面浓度和地面 最大浓度。解：阴天稳定度等级为D级，利用大气污染控制工程P98表 44查得 x=500m时厂 35.3口广 z 二 181m将数据代入式4 - 8得(500,50,0,60)二80二 6 35.3 18.15022 35.32)exp(-602)2 18.12)3学习资料二 0.010mg/ m地面最大浓度按书本P102例4-3计算H42 43m72按国标表4-8中的幂函数计算，在D稳定度 二 z 二 42.43m 时，x=1602

25、.07m,x0.146669x0.88872 103.37mp =mas2Q 二27 uH e 7 y42.43 二 3.55 104g/m32 803.14 6 602 2.718 103.374.5某一工业锅炉烟囱高30m,直径0.6m,烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K大气温度为293K 烟囱出口处风速4m/s，SO排放量为10mg/s。试计算 中性大气条件下SO的地面最大浓度和出现的位置。解：法一由霍兰德公式求得vsDT - TaH =亠(1.5 2.7 D)uTs20 0.6_- 405一 293 小(1.5 2.70.6p 5.84m4405学习资料烟囱有效高度为H 二

26、H s H 二 305.84二 35.84m。由大气污染控制工程P89(4- 10)、(4- 11)2Q 匚 z _:uH2e：y 时，z取稳定度为 D级，由表pmaxH 、2 235.84 二 25.34mO查得与之相应的x=745.6m。此时二厂50.1m。代入上式2T025.343max20.231y/m。二 4 35.842e 50.1法二按国标计算2.79.6 10 3TsTaTs2VsD20 0.622.7405一 293X X9.6 10 3405二 560kW 1700kW405 - 293405或QH = 0.35PJQV= 0.35 1013.25 5.652Ts二 554

27、.3kW 1700kWQv1700kWH = 2(1.5vsD O.OIQh)/口 = 11.8m有效源高 H=30+11.8=41.4m中性大气D级z = 29.6，查表4-4，利用内插法计算得厂 59.7， max = 1.66 10-4mg/m34.11某污染源 SO排放量为 80g/s，烟气流量为265ni/s，烟气温度为 418K 大气温度为293K。这-地区的 SO本底浓度为 0.05mg/m5，设匚z /匚厂0.5，比。二3m/s， m=0.25?试按环境空气质量标准的 二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。解：按大气污染控制工程P94 ( 4-23)订418-293Qh 二 0.

28、35巳Qv0.35 1013 265 -Ts418二 2.810 104kW 21000kW由 P83 (3-23)Zu 二 U10(-)mZ10H s )0.253(10二 1.687H0.25s按城市及近郊区条件，参考表4 2,取n=1.303 ,n1=1/3 , n2=2/3，代入 P94 (4-22)得H 二 nQH1HSn2u_11.303 281001/3hs2/31.687H1/4s二 23.48H5/12s环境空气质量标准的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入P118（4-84）（按地面最大浓度的计算方法）2Qeu(2汇 80 汇 10一3 显 0.53.142 2.

29、718 1.687Hs25(0.06- 0.05) 10 69解得 Hs823.48H1324s-745.2m实际烟囱高度可取为190m烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即 Vs 1.5 X 1.687 X 1900.25=9.39m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在 2030m/s。取vs=20m/s,则有D乞4 265二 4.1m20实际直径可取为4.0m。5.5根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进 口的气体流量为lOOOOmVh，含尘浓度为4.2g/ m 3no 除尘器出口的气体流量为12000 m3N/h，含尘浓度为340mg/试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率(分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况 计算)。解：气体流量按P151 (5 - 43)Qn 二 Z(Q1N Q2nP 11000mN /h ；2 ，QiN - Q2N20%100%= 100% =10000漏风率 P151 (5-44)Q1N除尘效率：考虑漏风，按P153 (5-47)M-M- 0.340 120090.3%1NQ1N4.2 10000不考虑漏风，按P153 ( 5-48)1 2N0.340厲=1= 1= 91.9%：?1N4.25.7有一两