1、大气污染控制工程课后作业习题解答第一章概论Ll解*按ImOl干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，11N2=.781mol,11o2=0209mol,nAr=000934mol,11co2=.00033molo质量百分数为n2% =0.78128.01sc。/ruv0.20932.00CCCC-X100%=75.51%,。2%=X100%=23.08%；28.971228.97x10.93439.94八fw0.03344.01Aroo100%=1.29%，CO2%=X100%=0.05%。28.971228.9711.2?: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
2、2：0.15mgm3,NO2：0.12mgm3,CO：4.0Omg/m。按标准状态下Im3干空气计算，其摩尔数为1Xin3-=44.(A3nolo故三种污染物体积百分数分别为:22.40.15x10-30.12x10-3SO：=0.052Ppm，NO，：=0.058PPm64x44.64346x44.6434.00x10-3CO：=3.20ppm。28x44.643L3解:I)Pl gm3N)1.50 104 15422.4 10 3L031g*1.50 10422.4103=6.70 10 3 mol / 町;。2)每天流经管道的CCI4质量为1.03110X360024103kg=891k
3、gL4解，每小时沉积量200X(5001560106)X0.12图=10.8由LS解，由大气污染控制工程P14(1-1),取M=210=M区=2102x1=0.2369,O2HbPo,19.510-2COHb饱和度pcoCOHhCoHbIo?HbCOHb-O2Hb +COHb IO2Hb 1 + 0.23690.2369 =915%1.6解:含氧总量为480X2=96OmL.不同Co百分含量对应Co的量为:1002%：-2%=19.59nL,7%：7%=72.26/nL98%93%1）最初Co水平为0%时t=-=172.0min；4.2104103r.l.ITAL11.72.2619.591.
4、2）最初CO水平为2%时t=;-=125.4mm,4.2x10TXIo3L7解，由大气污染控制工程P18(1-2),最大能见度为=11581 .Sm o2.6ppdp_2.6x1400x1.4Kp-2.20.2第二章燃烧与大气污染2.1解:Ikg燃油含:重量(g)摩尔数(g)需氧数(g)C85571.2571.25H113-2.555.2527.625S100.312503125H2O22.51.250N元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875molkg设干空气O2：N2体积比为1：3.7干那么理论空气量99.1875X4.78=474.12molkg重油
5、即474.12X22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为C271.25mol,H2O55.25+1.25=56.50mol,SO20.1325mol,N23.7899.1875=374.93molo理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99molkg重油。即502.9922.4/1000=1L27m3N/kg重油。2）干烟气量为502.99-56.50=446.49molkg重油。03125SO2百分比浓度为100%=0.07%,446.497125空气燃烧时CO2存在最大浓度100%=l5.96%。446.493）过剩空气为10%时，所需空
6、气量为1.1X10.62=11.68Nkg重油，产生烟气量为U.267+0.1X10.62=12.33m3N/kg重油。2.2?：相对于碳元素作如下计算：%1质量)mol100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306gmol碳水分9.0L644gmol碳故煤的组成为CH,584S,01O.013燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)为=18.26g/MHC。燃烧方程式为5.475n=1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.14951)理论空气量495xQ+3.78)XIOooX22.4
7、X10-3而Ikg=6.74/kg；18.26SO2在湿烟气中的浓度为ET100%=0.174%16441+0.292+0.010+3.781.1495-182)产生灰分的量为18.Ix国独X80%=144.8gkg100烟气量(1+0.292+0.010+3.78X1.1495+1.644/18)1000/18.2622.4103=6.826m3kg144R、灰分浓度为-X10mgm3=2.12104mgm36.8263)需石灰石一也理35%2.3解：-=103.2Lt煤按燃烧Ikg煤计算重量(g)摩尔数(mol)需氧数iC79566.2566.25H31.12515.56257.78S60
8、18750.1875H2O52.8752.940设干空气中N2:。2体积比为3.78：1,(mol)10001.7%小1.740所需理论空气量为4.78X(66.25+7.78+0.1875)=354.76molkg煤。理论烟气量CO266.25mol,SO20.1875mol,H2O15.5625+2.94=18.50molN2 3.78x354.764.78=280.54?。/总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48molkg煤01875实际烟气量365.48+02X35476=43643mMg煤，S5浓度为曲x1。=0.043%。2.4解:耗氧量0.003mo
9、l00.143mol0.063mol0.014mol取ImoI煤气计算H2S0.002molCO20.05molCO0.285molH2(0.13-0.004)molCH0.007mol三O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol0设干空气中N2：。2体积比为3.78：1,那么理论干空气量为0.223X(3.78+1)=1.066moL取=1.2,那么实际干空气1.21.066mol=1.279moL空气含湿量为12gnN,即含H2OO67mol/11A1,14.94Lm3No故H2O体积分数为1.493%。故实际I279空气量为一:=1.298机Ho1-1.493%
10、烟气量SO2:0.002mol,CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol,N2:0.223X3.78+0.524=1367mol,H200.0020.126+0.014+1.298 1.493%0.004=0.201 mol 故实际烟气量 0002+0342+1.367+0.201+02X 1.066=2.125mol 2.5 解：1) N2%= 1 -11 % - 8% - 2% - 0.012%=78.99%由大气污染控制工程P46 (2-11)空气过剩8-0.520.264 78.99-(8 - 0.5 2) 100% = 50.5%2)在测定状态下，气体的摩尔体积为_
11、 PiVl T2 _ 101325 X 22.4 X 4432) 丁月 一 273x7(X)x133.322=39.46L/mol ；取In?烟气进行计算，那么SCM 20X 10 6n3,排放浓度为120x10639.46x10-3(l-8%)64 = 0.17n29 43) 5663.37XX(1-8%) = 2957喝/min。39 464) 30.0= 52.85g/63按Ikg煤进行计算摩尔数(mol)需氧数(mol)重量(g)C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.62502.6 解:需氧 63.17+10.19+0.5=
12、73.86mol设干空气中N2：。2体积比为3.78： 1,那么干空气量为73.86X478X1.2=423.66mol, 含水 423.66 0.0116=4.91 mol。烟气中：CO2 63.17mol; SO2 0.5mol; H2O 4.91+4.625+20.375=29.9ImohN2: 73.863.78=279.19mol;过剩干空气 0.2X73.86X4.78=70.6Imo1。实际烟气量为 63.17+0.5+29.91+279.1970.61 =44338mol其中CChH2O63 100% = 14.25%; SO2-100% = 0.11%;443.38443.3
13、829.91 SS皿 Z 279.19 + 0.79x70.61 皿 100% = 6.74%； N2 100% = 75.55% -O2443.3870.610.209 皿 Cc X100% = 3.33% o443.38443.382.7 解*SO?含量为0.11%,估计约1/60的SCh转化为SO3，那么SO3含量0.11%-=1.83105,即Ph2so4=183X105,gpH2s04=4737060查图27得煤烟气酸露点约为134摄氏度。2.8 解：以Ikg油燃烧计算，C860g71.67mol;H140g70mol,耗氧35mol.设生成CoXmoL耗氧0.5XmO1,那么生成C
14、Ch(71.67x)mol,耗氧(71.67x)molo烟气中O2量一I%600x10-61 5%总氧量一,+0.5x+(71.67-x)+35=106.6724.5x，干空气中N2：Ch体积比为3.78：1,600106那么含N23.78X(106.67+24.5x)o根据干烟气量可列出如下方程：1 5%YX,+71.67+3.78(106.67+24.5%)=r，解得x=0.306600x10-6600W6故Co2%：7吗段306xl00%=13.99%：0.306600106N2%：3.78(24.50.306+106.67)0.306600x10-6X 100% = 84.62%由大气
15、污染控制工程P46(2-11)空气过剩系数= 1.071L5-.5x0.060.26484.62-(1.5-0.5X0.06)第三章大气污染气象学3.1 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=-gpdZ(1)将空气视为理想气体，即有mtPMPV=-RT可写为P=-=(2)MVRT将(2)式带入(1),并整理，得到以下方程：假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得:InP=坐Z+C即In=-(Z2-Z1)(3)RTP1RT假设山脚下的气温为IOC,带入(3)式得：得Z=5即登山运发动从山脚向上爬了约5.7km,3.2 解：2978-298/15-1
16、0=-=-=2.35/C/100wll,不稳定,510z10-1.5T297.5-297.81CJZ/1111、1z不珞市/10-30一z30-101.JA/IUUm)丫ZI、俯T297.3-297.5730-50z50-301.VA/1J)ITI，Zl5J7ET297.5-2981.75T100j,不稳定,5-30-z30-1.5T297.3-298l,44K100mdt不稳定。,5-50-z50-1.5_(4)0.2883.3解，3.4?：-7u7由大气污染控制工程P80(323),=%()，取对数得lg=mlg(二)ZlM1Z7设lg=y,lg(一)=X,由实测数据得1ZlX0.3010
17、4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel进行直线拟合，取截距为0,直线方程为：y=0.2442x故m=0.2442O3.5解：7=（八）07=2()o7=2.24m/s,U2=f()07ZoIoZO=207=2.35n/sM3=w0(-)7=2x(：E)。=2.47mls,u4=u()=2x()007=2.54w510oo7=2(一)007=2.59w5.10稳定度D,m=0.15=f(,5=2(一)qs=2.55ms,=(015=2(一)0j5=2.82ms,0Z01020Z010015=2()015=33mstw4=w0(-)oj5=2(-
18、)i5=3.33m/s1040Z010=2x()0j5=3.48w/5o10稳定度F,m=0.25= 2x(竺)025 =299ms, 10/4_严=2x(胆)。25=3.56而S0Z010Z=若严=2x笔严=4.23msfG=磅严$=2()25=4.68ms风速廓线图略。3.6解:dPsM1)根据AirPollutionControlEngineering可得高度与压强的关系为=dzdP将g=9.81ms2M=O.029kg、R=8.31J(mol.K)代入上式得dz=-29.21T。当t=lL0C,气压为1023hPa；当t=9.8C,气压为1012hPa,故P=(1023+1012)/2
19、1018Pa,T=11.0+9.8)/2=10.4C=283.4K,dP=1012-1023=-1IPao-H因此dz=-29.212834%=89m，z=119m。1018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/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218319482101813071578287731582）图略3)Y5二一且L=-IZ2=L35K100机九，不稳定;zr2-89
20、ZL-/2-3.2-3nQ_19-=-2.22K/100zw0,逆温；-99黑.4V=-/3-4-A23-412-14=-1.98T1000,逆温；-101/4-5-.-24-514-15=-0.61T100w0,逆温；-163K.6VJU_/5-6一AA25-615-13-一-=0.37100w,稳定；-536y一一I7-8-A-Z?_8IQG/-=0J5K100机九,稳定；VQ7-_/8-9-a8-9-126k6=0.85/C/100w0,故为=-G,不稳定;乂580G4=-=50250=-ri007,故九二G4=1K1OO机为，不稳定；z42(XX)4dG.二/:2。3()()-K/1
21、00/,故八二G5=2K100md,不稳定；z55(X)A728O_TSOGs=-l=0.43K100m0,故/6=-Ge21000ZW且9.6103Tss9.6x107418=2100kW,Ts-Ta=130K35Ko(发电厂位于城市近郊,取n=1.303,11=l3,112=23)4.3 解*由大气污染控制工程P88(4-9)得4.4 解：阴天稳定度等级为D级,利用大气污染控制工程P95表44查得x=50Om时=35.3m,q=18.1%将数据代入式48得p(500,50,0,60)80(502 .602 . nnn . a万 x6x35.3x 18.14.5 解，由霍兰德公式求得AH=丝
22、1.5+2.7TID)=也竺(1.5+2.7X场二经0.6)=5.84m,烟囱有效高度为uT4405”=30+5.84=35.84m。由大气污染控制工程P89(4-10).(4-11)=乂已时，。uHe vH 35.842 2=25.34 机 o取稳定度为D级，由表44查得与之相应的x=745.6m此时v=50.1%代入上式pmax=2x1。，X空处二o.23g/m乃x435.84e50.14.6 解：由大气污染控制工程P98(4-31)时叫中F/严=3.02%(当心-IoO=0.3)4.720IJ2r1尸2有限长线源9(x,0,0,H)-cxp(-)F,exp()dP2uz2JAJ2;F2
23、首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00,太阳高度角3035左右,属于弱太阳辐射；查表4-3,当风速等于3ms时，稳定度等级为C,那么40Om处v=43.3myz-26.5m。其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于05h,所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离x=M=3x3x60=5402740011,说明已经到达受体点。有限长线源p(x,O,O,H)=,_cxp(z-)f,cxp()dP后UJ2:22距离线源下风向4m处，Pi=-75/43.3=一1.732,P2=7543.3=1.732；90Ql=g/(阳S)=0.6g/(
24、ms)O代入上式得2x0.6“7321P21640)=疡x3x26.5XL疡网丁)班=552,g/,*端点下风向P=0,P2=15043.3=3.46,代入上式得4.8 解，设大气稳定度为C级,v0=峭=23256w,0=6.98加。v04.3202.15当X=LOkm，叫=99.1也巴=61.4小。由大气污染控制工程P106(449)4.9 解：设大气稳定度为C级。G=36。-200=74.42m=而=1226.5m当x=2km时，xdx2xD时，v=474in,p=,=0.120wp/rtv,23.5360474计算结果说明，在xd=x=2xd范围内，浓度随距离增大而升高。4.10 ：由所
25、给气象条件应取稳定度为E级。查表4-4得X=12km处，v=4277mi,=87.4m。bv,=o,+乜=427+色=433.25m,hf=H+2,=50+2x87.4=224.87%yfy88f.PF(12000,0,0,50)=-7=-=-=1.36510-4113357.4zn于是Hs=162m.实际烟囱高度可取为170m。烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，BPuv=1.51.687170025=9.14mso但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在2030ms0取Uv=20ms,那么有实际直径可取为4.0mo4.12 解：高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P
26、88(47)=.Jlexp-=.k18g(由P8914-U),二阜)2uyz2H222uyz2而地面轴线浓度p2=pmax=-qi2ouHeCvEU,1.018。“2Qg、1.01872e1.0182e1.01网因此，p./p2=LL)=-=2u.uHev4:4/”422得证。第五章颗粒污染物控制技术根底5.1 解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出d84.i=61.0、d5o=16.0Wd15.9=4.2mof,=3.81d50作图略。5.2 解：绘图略。5.3 ?：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d5o(MMD)=10.
27、3JLimds4.=19.1tn.d15.9=5.6mo=1.85。按大气污染控制工程Pl29(5-24)InMMD=InWD31n2j,nNMD=33m,1P129(526)InJ=InNMD+n2f,=dL=4.00zw：5P129(529)InJvv=InNMD+In2t,=dw=8.53/#?o5.4 解*大气污染控制工程P135(539)按质量表示S,“=3.7xK)3cz2gdsvPpP135(538)按净体积表示Sv,=7.03乂10%加2/53dsvP135(5-40)按堆积体积表示邑二二包=2.1Ix1()3czw2CZW3。4v5.5 解，气体流量按P141(543)Qn=
28、QLV+2v)=110。*/S；漏风率P141(544)=0LQNLI(X)%=2222XI。=20%；QlNl00除尘效率：七40Le,、1pgN1().340X12(XX)= 90.3%考虑漏风，按P142(5-47)=二1PnQn4.2I(XXX)()34()不考虑漏风，按P143(548)=1-丝二1一一：=91.9%Pnv4.25.6 解*由气体方程PV=RT得/9=丝=(1.3XKT5-490)x29=。.832g/LMVRT8.31423Aoao按大气污染控制工程P142(5-45)P=9.8-17.92=1311Pt,25.7 解：按大气污染控制工程P145(5-58)2?
29、2粉尘浓度为万98/m？=10gz,排放浓度io(1-99%)=0.1gm3;排放量2.220,1=0.222gso5.8 解，按大气污染控制工程P144(5-52)i=-P-(P=0.02)计算，如下表所示:gi粉尘间隔/7%500,假设成立。d2p当dp=0.4zw时，忽略坎宁汉修正，us=-g=0.088n/S1经验证RepM刀时,考虑采用过渡区公式，按大气污染控制工程P150(5-82)：o20010-6x1.031.205Re=zP1.81x10-=13.85,符合过渡区公式。阻力系数按P147(5-62)Cp=一=3.82o阻力按P146(5-59)R碟Fp=CdAppu2=3.8
30、2(200106)21.2051.032=7.83108TVo5.13解：圆管面积A=,就2=7.8510-3m2O据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度4=g=127x103=0276/$。考虑利用过渡区公式：A7.8510360代入相关参数/9=1.19kg/nt),pp=1.64103/w3,=1.82x10Pas及us=0.27ms可解得dp=66n66IO-61IqXn77Rep=上二=1.171,符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大直径为66。1.82105.14：粒径为25m,应处于SlokeS区域，考虑忽略坎宁汉修正：%=2g=3.69x10-2/5。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，那么下落时间S18/H4.57-3.69乂10-2=122s,因此L=V.t=1.4X122m=171m05.15：在给定条件下P=O.815&g/w3,=2.5x10-5RZ.5。当dp=10
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