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1、《大氣污染控制工程》習題參考答案 2009@碧云軒 《大氣污染控制工程》習題參考答案 第一章 概 論 1.1 解： 按1mol干空氣計算，空氣中各組分摩爾比即體積比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。質(zhì)量百分數(shù)為 ，； ，。 1.2 解： 由我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》二級標準查得三種污染物日平均濃度限值如下： SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按標準狀態(tài)下1m3干空氣計算，其摩爾數(shù)為。故三種污染物體積

2、百分數(shù)分別為： SO2：，NO2： CO：。 1.3 解： 1）（g/m3N） c（mol/m3N）。 2）每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量為1.0311036002410－3kg=891kg 1.4 解： 每小時沉積量200（500156010－6）0.12=10.8 1.5 解： 由《大氣污染控制工程》P14 （1－1），取M=210 ， COHb飽和度 1.6 解： 含氧總量為。不同CO百分含量對應CO的量為： 2%：，7%： 1）最初CO水平為0%時 ； 2）最初CO水平為2%時 。 1.7 解： 由《大氣污染控制工程》

3、P18 （1－2），最大能見度為 。 第二章 燃燒與大氣污染 2.1 解： 1kg燃油含： 重量（g） 摩爾數(shù)（g） 需氧數(shù)（g） C 855 71.25 71.25 H 113－2.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N元素忽略。 1）理論需氧量 71.25+27.625+0.312

4、5=99.1875mol/kg 設干空氣O2：N2體積比為1：3.78，則理論空氣量99.18754.78=474.12mol/kg重油。 即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。 煙氣組成為CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。 理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。 2）干煙氣量為502.99－56.50=446.49mol/k

5、g重油。 SO2百分比濃度為， 空氣燃燒時CO2存在最大濃度。 3）過?？諝鉃?0%時，所需空氣量為1.110.62=11.68m3N/kg重油， 產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.110.62=12.33 m3N/kg重油。 2.2 解： 相對于碳元素作如下計算： %（質(zhì)量） mol/100g煤 mol/mol碳 C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053

6、0.010 O 2.3 0.072 0.013 灰分 18.1 3.306g/mol碳 水分 9.0 1.644g/mol碳 故煤的組成為CH0.584S0.010O0.013， 燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為。燃燒方程式為 n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495 1）理論空氣量； SO2在濕煙氣中的濃度為 2）產(chǎn)生灰分的量為 煙氣量（1+0.292+0.010+3.781.

7、1495+1.644/18）1000/18.2622.410－3=6.826m3/kg 灰分濃度為mg/m3=2.12104mg/m3 3）需石灰石/t煤 2.3解： 按燃燒1kg煤計算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol） C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875

8、 2.94 0 設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1， 所需理論空氣量為4.78（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。 理論煙氣量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol N2 總計66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤 實際煙氣量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg煤，SO2濃度為。 2.4解： 取1mol煤氣計算 H2S 0.002mol

9、 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol 共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則理論干空氣量為0.223（3.78+1）=1.066mol。取，則實際干空氣 1.21.06

10、6mol=1.279mol。 空氣含濕量為12g/m3N，即含H2O0.67mol/ m3N，14.94L/ m3N。故H2O體積分數(shù)為1.493%。故實際空氣量為。 煙氣量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.2233.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.2981.493%+0.004=0.201mol 故實際煙氣量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol 2.5 解： 1）N2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99%

11、 由《大氣污染控制工程》P46 （2－11） 空氣過剩 2）在測定狀態(tài)下，氣體的摩爾體積為 ； 取1m3煙氣進行計算，則SO212010－6m3，排放濃度為 。 3）。 4）。 2.6解： 按1kg煤進行計算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol） C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O

12、 83.25 4.625 0 需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol 設干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則干空氣量為73.864.781.2=423.66mol， 含水423.660.0116=4.91mol。 煙氣中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol； N2：73.863.78=279.19mol；過剩干空氣0.273.864.78=70.61mol。 實際煙氣量為63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.3

13、8mol 其中CO2 ；SO2 ； H2O ； N2 。 O2 。 2.7解： SO2含量為0.11%，估計約1/60的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，則SO3含量 ，即PH2SO4=1.8310－5，lg PH2SO4=-4.737。 查圖2－7得煤煙氣酸露點約為134攝氏度。 2.8解： 以1kg油燃燒計算， C 860g 71.67mol； H 140g 70mol，耗氧35mol。 設生成CO x mol，耗氧0.5x mol，則生成CO2 （71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。 煙氣中O2量。 總氧量 ，干空氣中N

14、2：O2體積比為3.78：1，則含N2 3.78（106.67+24.5x）。根據(jù)干煙氣量可列出如下方程： ，解得x=0.306 故CO2%：； N2%： 由《大氣污染控制工程》P46 （2－11） 空氣過剩系數(shù) 第三章 大氣污染氣象學 3.1解： 由氣體靜力學方程式，大氣中氣壓隨高度的變化可用下式描述： （1） 將空氣視為理想氣體，即有 可寫為 （2） 將（2）式帶入（1），并整理，得到以下方程： 假定在一定范圍內(nèi)溫度T的變化很小，可以忽略。對上式進行積分得： 即 （3） 假設山腳下的氣溫為10。C，帶入（3）式得： 得

15、即登山運動員從山腳向上爬了約5.7km。 3.2解： ，不穩(wěn)定 ，不穩(wěn)定 ，不穩(wěn)定 ，不穩(wěn)定 ，不穩(wěn)定。 3.3解： ， 3.4解： 由《大氣污染控制工程》P80 （3－23），，取對數(shù)得 設，，由實測數(shù)據(jù)得 x 0.301 0.477 0.602 0.699 y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761 由excel進行直線擬合，取截距為0，直線方程為：y=0.2442x 故m＝0.2442。 3.5 解： ， ， 。 穩(wěn)定度D，m=0.15 ， ， 。 穩(wěn)定度F，m=0.25 ， ，

16、 風速廓線圖略。 3.6解： 1）根據(jù)《Air Pollution Control Engineering》可得高度與壓強的關(guān)系為 將g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。 當t=11.0。C，氣壓為1023 hPa；當t=9.8。C，氣壓為1012 hPa， 故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。 因此，z=119m。 同理可計算其他測定位置高度，結(jié)果列表如下： 測定位置 2 3 4 5 6 7 8 9

17、 10 氣溫/。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 氣壓/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 高度差/m 89 99 101 163 536 290 271 1299 281 高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）圖略 3），不穩(wěn)定； ，逆溫； ，逆溫； ，逆溫； ，穩(wěn)定； ，穩(wěn)定； ，穩(wěn)定； ，穩(wěn)定。 3.7解：

18、 ，故，逆溫； ，故，穩(wěn)定； ，故，不穩(wěn)定； ，故，不穩(wěn)定； ，故，不穩(wěn)定； ，故逆溫。 3.8解： 以第一組數(shù)據(jù)為例進行計算：假設地面大氣壓強為1013hPa，則由習題3.1推導得到的公式，代入已知數(shù)據(jù)（溫度T取兩高度處的平均值）即 ，由此解得P2=961hPa。 由《大氣污染控制工程》P72 （3－15）可分別計算地面處位溫和給定高度處位溫： ， ， 故位溫梯度= 同理可計算得到其他數(shù)據(jù)的位溫梯度，結(jié)果列表如下： 測定編號 1 2 3 4 5 6 地面溫度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m

19、 458 763 580 2000 500 700 相應溫度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 位溫梯度/ K/100m 2.22 0.27 －0.17 －0.02 －1.02 1.42 3.9解： 以第一組數(shù)據(jù)為例進行計算，由習題3.1推導得到的公式，設地面壓強為P1，代入數(shù)據(jù)得到：，解得P1=1023hPa。因此 同理可計算得到其他數(shù)據(jù)的地面位溫，結(jié)果列表如下： 測定編號 1 2 3 4 5 6 地面溫度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25

20、.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相應溫度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 地面壓強/hPa 1023 1012 1002 1040 1006 1007 地面位溫/。C 292.2 293.1 288.4 294.7 302.5 297.4 3.10 解答待求 第四章 大氣擴散濃度估算模式 4.1解： 吹南風時以風向為x軸，y軸指向峭壁，原點為點源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有 現(xiàn)存在峭壁，可考慮為實源與虛源在所關(guān)心點貢獻之和。 實源 虛源 因此+

21、 = 刮北風時，坐標系建立不變，則結(jié)果仍為上式。 4.2解： 霍蘭德公式 。 布里格斯公式 且x<=10Hs。此時 。 按國家標準GB/T13201－91中公式計算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。 （發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3） 4.3解： 由《大氣污染控制工程》P88（4－9）得 4.4解： 陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用《大氣污染控制工程》P95表4－4查得x=500m時。將數(shù)據(jù)代入式4－8得 。 4.5解： 由霍蘭德公式求得 ，煙囪有效高度為。 由《大氣污染控制

22、工程》P89 （4－10）、（4－11） 時，。 取穩(wěn)定度為D級，由表4－4查得與之相應的x=745.6m。 此時。代入上式。 4.6解： 由《大氣污染控制工程》P98 （4－31） （當，q=0.3） 4.7解： 有限長線源。 首先判斷大氣穩(wěn)定度，確定擴散參數(shù)。中緯度地區(qū)晴朗秋天下午4：00，太陽高度角30～35。左右，屬于弱太陽輻射；查表4-3，當風速等于3m/s時，穩(wěn)定度等級為C，則400m處。 其次判斷3分鐘時污染物是否到達受體點。因為測量時間小于0.5h，所以不必考慮采樣時間對擴散參數(shù)的影響。3分鐘時，污染物到達的距離，說明已經(jīng)到達受體點。 有限長線

23、源 距離線源下風向4m處，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；。代入上式得 。 端點下風向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得 4.8解： 設大氣穩(wěn)定度為C級，。 當x=1.0km，。由《大氣污染控制工程》P106 （4－49） 4.9解： 設大氣穩(wěn)定度為C級。 當x=2km時，xD

24、當x=6km>2xD時，， 計算結(jié)果表明，在xD<=x<=2xD范圍內(nèi)，濃度隨距離增大而升高。 4.10解： 由所給氣象條件應取穩(wěn)定度為E級。查表4－4得x=12km處，。 ， 。 4.11 解： 按《大氣污染控制工程》P91 （4－23） 由P80 （3－23） 按城市及近郊區(qū)條件，參考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得 。 《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》的二級標準限值為0.06mg/m3（年均），代入P109（4－62） ＝ 解得 于是Hs>=162m。實際煙囪高度可取為170m。 煙囪出口煙氣流速不應低于

25、該高度處平均風速的1.5倍，即uv>=1.51.6871700.25=9.14m/s。但為保證煙氣順利抬升，出口流速應在20~30m/s。取uv=20m/s，則有 ，實際直徑可取為4.0m。 4.12解： 高架連續(xù)點源出現(xiàn)濃度最大距離處，煙流中心線的濃度按 P88（4－7） （由P89（4－11）） 而地面軸線濃度。 因此， 得證。 第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎 5.1解： 在對數(shù)概率坐標紙上作出對數(shù)正態(tài)分布的質(zhì)量累積頻率分布曲線， 讀出d84.1=61.0、d50=16.0、d15。9=4.2。。 作圖略。 5.2 解： 繪圖略。 5.

26、3解： 在對數(shù)概率坐標紙上作出對數(shù)正態(tài)分布的質(zhì)量累積頻率分布曲線，讀出質(zhì)量中位直徑d50（MMD）=10.3、d84.1=19.1、d15。9=5.6。。 按《大氣污染控制工程》P129（5－24）； P129（5－26）； P129（5－29）。 5.4解： 《大氣污染控制工程》P135（5－39）按質(zhì)量表示 P135（5－38）按凈體積表示 P135（5－40）按堆積體積表示。 5.5解： 氣體流量按P141（5－43）； 漏風率P141（5－44）； 除塵效率： 考慮漏風，按P142（5－47） 不考慮漏風，按P143（5－48） 5.6解：

27、由氣體方程得 按《大氣污染控制工程》P142（5－45）。 5.7 解： 按《大氣污染控制工程》P145（5－58） 粉塵濃度為，排放濃度10（1－99%）=0.1g/m3； 排放量2.220.1=0.222g/s。 5.8解： 按《大氣污染控制工程》P144（5－52）（P=0.02）計算，如下表所示： 粉塵間隔/ <0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.0 1~2 2~3 3~4 質(zhì)量頻率 /% 進口g1 2.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0 出口g2 7.0 1.0 2.0 3.0

28、 14.0 16.0 29.0 93 95 90 91.4 92 94.7 97.6 粉塵間隔/ 4~5 5~6 6~8 8~10 10~12 20~30 其他 質(zhì)量頻率 /% 進口g1 13.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0 24.0 出口g2 6.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0 0 99.1 98 98 98.3 98.5 98.2 100 據(jù)此可作出分級效率曲線。 5.9解： 按《大氣污染控制工程》P144（5－54）。 5.10 解： 當空氣溫度

29、為387.5K時。 當dp=0.4時，應處在Stokes區(qū)域。 首先進行坎寧漢修正：， ，。則 ，。 當dp=4000時，應處于牛頓區(qū)，。 ，假設成立。 當dp=0.4時，忽略坎寧漢修正，。經(jīng)驗證Rep<1，符合Stokes公式。 考慮到顆粒在下降過程中速度在很短時間內(nèi)就十分接近us，因此計算沉降高度時可近似按us計算。 dp=0.4 h=1.4110－530=4.2310－4m； dp=40 h=0.08830=2.64m； dp=4000 h=17.3530=520.5m。 5.11解： 設最大石英粒徑dp1，最小角閃石粒徑dp2。由題意， 故。 5.

30、12解： 在所給的空氣壓強和溫度下，。dp=200時， 考慮采用過渡區(qū)公式，按《大氣污染控制工程》P150（5－82）： ，符合過渡區(qū)公式。 阻力系數(shù)按P147（5－62）。阻力按P146（5－59） 。 5.13解： 圓管面積。據(jù)此可求出空氣與鹽酸霧滴相對速度 。考慮利用過渡區(qū)公式： 代入相關(guān)參數(shù)及us=0.27m/s 可解得dp=66。 ，符合過渡區(qū)條件。故能被空氣夾帶的霧滴最大直徑為66。 5.14解： 粒徑為25，應處于Stokes區(qū)域，考慮忽略坎寧漢修正： 。豎直方向上顆粒物運動近似按勻速考慮，則下落時間，因此L=v.t=1.4122m=1

31、71m。 5.15解： 在給定條件下。 當dp=10，粉塵顆粒處于Stokes區(qū)域： 。 dp=500，粉塵顆粒處于牛頓區(qū)：。因此 。經(jīng)驗證，Rep=1307>500，假設成立。 第六章 除塵裝置 6.1解： 計算氣流水平速度。設粒子處于Stokes區(qū)域，取。按《大氣污染控制工程》P162（6－4） 即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。 6.2解： 按層流考慮，根據(jù)《大氣污染控制工程》P163（6－5） ，因此需要設置23層。 6.3解： ，符合層流區(qū)假設。 6.4解： 設空氣溫度為298K，首先進行坎寧漢修正： ， ， 。故

32、。用同樣方法計算可得0.83粒子的分級效率為0.864。 因此總效率 6.5 解： 按《Air Pollution Control Engineering》公式 。 令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9103kg/m3，W=0.76m，，代入上式得dc=11.78。 利用《大氣污染控制工程》P170（6－18） 計算各粒徑粉塵分級效率，由此得總效率 6.6 解： 根據(jù)《大氣污染控制工程》P144（5－53）（P=0.1）計算分級效率，結(jié)果如下表所示： 粉塵間隔/ 0~5 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 3

33、5~40 40~45 >45 質(zhì)量 頻率 /% 捕集g3 0.5 1.4 1.9 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 84.0 出口g2 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 0.5 0.4 0.3 1.1 5.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85 據(jù)此可作出分級效率曲線。由上表可見，5～10去除效率為49.41。因此在工程誤差允許范圍內(nèi)，dc=7.5。 6.7解： 據(jù)《大氣污染控制工程

34、》P169（6－13） 。 6.8 解： 根據(jù)《Air Pollution Control Engineering》P258公式 。 因，故＝1000 ； 由題意，當。取，N=10，代入上式 ，解得Wi=5.5。 根據(jù)一般旋風除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2 Wi=1.1cm。 氣體流量Q=A.V=H.W.Vc=1.2110－3m3/s 6.9解： 按《大氣污染控制工程》P170（6－18） ； 。 dg=20，， 代入上式，利用Matlab積分可得。 6.10解： 驅(qū)進速度按《大氣污染控制工程》P187（6－33） 。 ，Q=0.0

35、75m3/s，代入P188（6－34） 。 6.11 解： 1）Q’=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。 2），查圖6－27得Fv=1.75 故。 6.12 解： 1）由題意 dp=3.5， dp=8.0， dp=13.0， 故 2），則=0.42g/m3>0.1g/m3。不滿足環(huán)保規(guī)定和使用者需要。 6.13 解： 1）由《大氣污染控制工程》P183（6－31）電場荷電為 擴散荷電按P184 （6－32）計算，與電場荷電相比很小，可忽略。 因此飽和電荷值3.0410－16C。 2）電場荷電為 擴散荷電與電場荷電相

36、比很小，可忽略，故粉塵荷電量4.8610－19C。 3）取 dp=5時，； dp=0.2時，。 6.14 解： 查圖得集氣板面積約1000m3.（1000m3/min）－1。根據(jù)， 0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。 6.15解： ，故， 因此。 6.16解： 設3種粒子的分級效率分別為、、，則 因此，，。 6.17 解： 1）粉塵粒徑dp=10 當液滴直徑為50時，R=0.2；碰撞數(shù)，。 由給出計算公式可得 同理可得液滴直徑為100、500時捕集效率為42.6％、10.1%。 2）dp=50 用同樣方法計算可

37、得顆粒在直徑為50、100、500的液滴上捕集效率分別為 0、10.2%、25.0％。 6.18解： 按《大氣污染控制工程》P211（6－53） 由（6－55） 粒徑小于0.1所占質(zhì)量百分比太小，可忽略；粒徑大于20.0，除塵效率約為1；因此 故。 6.19 解： 坎寧漢修正 6.20解： 設氣液比1L/m3，dp=1.2，，f=0.25。在1atm與510.K下查得 。 由可解得 v=121.6m/s。故喉管面積，DT=272mm。 取喉管長度300mm，通氣管直徑D1=544mm。，，則 ， （取D2=600mm）。 6.21 解：

38、 由《Air Pollution Control Engineering》P300 9.48式 。通過P293 Figure 9.18讀取。取，雨滴Db=2mm，處于牛頓區(qū)，利用《大氣污染控制工程》P150（5－83）。因此， 。從Figure 9.18讀出=0.11（Cylinder）。 故M=。 而液滴本身。故質(zhì)量增加了1.9810－4%。 6.22解： 由《Air Pollution Control Engineering》公式 。代入已知數(shù)據(jù) ，即需持續(xù)半天左右的時間。 6.23解： 設破裂2個布袋后氣體流量分配不變，近似求得出口濃度如下： 。因此。

39、6.24解： 設恒定速度v1，則， 。 若在400Pa壓降下繼續(xù)，則 解此微分方程得Q2=90.1m3。 6.25解： 當T=300K時，，v=1.8m/min=0.03m/s。 ， 。利用所給數(shù)據(jù)進行線性擬和， ，即，Kp=3.5310－12m2。 6.26 解： 1）過濾氣速估計為vF=1.0m/min。 2）除塵效率為99%，則粉塵負荷。 3）除塵器壓力損失可考慮為 為清潔濾料損失，考慮為120Pa；； ； 故。 4）因除塵器壓降小于1200Pa，故即最大清灰周期。 5）。 6）取濾袋d=0.8m，l=2m。，，取48條布袋。 6.27

40、解： 1）將已知數(shù)據(jù)代入所給公式即有 ， 2）由 可得z>=3.23m。 3）由《Air Pollution Control Engineering》公式，穿透率 取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/，，代入上式 （近似?。? 6.28 解： 1）過濾氣速為3.35m/min 效率 過濾氣速為1.52m/min 效率 過濾氣速為0.61m/min 效率 過濾氣速為0.39m/min 效率 2）由2.0（1－0.3）xp=14010－4，xp=0.01cm； 3）由（0.8－0.0006）0.39t=140，t=449min=7.5h 第七章 氣

41、態(tài)污染物控制技術(shù)基礎 7.1解：由亨利定律P*=Ex，5002%=1.88105x，x=5.3210－5。 由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.3210－5=376。 因x=5.3210－5很小，故CCO2=2.96mol/m3。 100g與氣體平衡的水中約含441005.3210－5/18=0.013g。 7.2 解： 在1atm下O2在空氣中含量約0.21。0.21=4.01104x 解得O2在水中摩爾分數(shù)為x=5.2410－6。 7.3 解： 20》C時H2S E=0.489105kPa，分壓20atm0.1%=2.03kPa。 P*=E

42、x，x=P*/E=4.1510－5，故C*H2S=2.31mol/m3。 H=C/P*=2.3/（2.03103）=1.1410－3mol/（m3.Pa）=115mol/（m3.atm） 由。 。 7.4 解： GB=50000.95=4750m3N/h。 Y1=0.053，； 。 因此用水量Ls=25.4GB1.5=1.81105m3N/h。 由圖解法可解得傳質(zhì)單元數(shù)為5.6。 7.5 解： GB=100.89=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水時的操作線，xmax=0.068。 故，Ls=1.531.758.9=23.8m3/mi

43、n。 圖解法可解得傳質(zhì)單元數(shù)為3.1。。Hy=2.393.1=7.4m。 7.6解： 利用公式，將已知數(shù)據(jù)代入，解得 因此。 7.7解： ，。 7.8解： XT cm3/g P atm lgXT lgP P/V 30 1 1.477 0 0.033 51 2 1.708 0.301 0.039 67 3 1.826 0.477 0.045 81 4 1.909 0.602 0.049 93 5 1.969 0.699 0.054 104 6 2.017 0.778 0.058 依據(jù)公式

44、，對lgXT~lgP進行直線擬合：，即K=30，n=1.43； 依據(jù)公式，對P ~P/V進行直線擬合：， 即Vm=200，B=0.173。 7.9 解： 三氯乙烯的吸收量V=2.541040.0299.5%=505.46m3/h，M=131.5。 由理想氣體方程得 因此活性炭用量； 體積。 7.10 解： Y1=0.025kg苯/kg干空氣，，Y2=0，X2=0。 故操作線方程為X=11.28Y。 當Y=Yb=0.0025kg苯/kg干空氣時，X=11.280.0025=0.0282kg苯/kg硅膠。 Y*=0.1670.02821.5=0.0008kg苯/

45、kg干空氣。 ，由此可求得近似值； 同時， 由此求得f的近似值，列表如下： Y Y* Yb= 0.0025 0.0008 588.08 0 0 0 0.9 0 0 0.0050 0.0022 361.90 1.184 1.184 0.1990 0.8 0.1692 0.1692 0.0075 0.0041 294.93 0.821 2.005 0.3371 0.7 0.1035 0.2727 0.0100 0.0063 272.24 0.709 2.714 0.4

46、563 0.6 0.0775 0.3502 0.0125 0.0088 273.37 0.682 3.396 0.5709 0.5 0.0631 0.4133 0.0150 0.0116 296.12 0.712 4.108 0.6906 0.4 0.0539 0.4671 0.0175 0.0146 350.46 0.808 4.916 0.8265 0.3 0.0476 0.5147 Ye= 0.0200 0.0179 475.00 1.032 5.948 1.0000 0.2 0.0434 0.5580 N

47、OG=5.948，f=0.5580；2atm，298K時，=2.37kg/m3，因此，故HOG=； 因此吸附區(qū)高度為H2=HOG.NOG=0.070415.948=0.419m。 對單位橫截面積的床層，在保護作用時間內(nèi)吸附的苯蒸汽量為 （0.025－0）2.376090＝320（kg苯/m2） 而吸附床飽和區(qū)吸附苯蒸汽量 吸附床未飽和區(qū)吸附苯蒸汽量 因此總吸附量 解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。 7.11 解： 反應管轉(zhuǎn)化率為xA時，反應速度為RA=－0.15（1－xA）mol/（kg催化劑.min）。 根據(jù)單管物料平衡可列出如下方程： 其中，Q單位為mol

48、/min。 數(shù)據(jù)代入并整理得，對等式兩邊積分，即 ，解得Q=0.447mol/min。 反應管數(shù)目：250/0.447＝560個。 7.12 解： 由得。 第八章 硫氧化物的污染控制 8.1解： 火電廠排放標準700mg/m3。 3%硫含量的煤煙氣中SO2體積分數(shù)取0.3%。 則每立方米煙氣中含SO2； 因此脫硫效率為。 8.2 解： 1） m=1.5625kg 2）每燃燒1t煤產(chǎn)生SO2約，約去除720.9=64.8kg。 因此消耗CaCO3 。 3）CaSO4.2H2O生成量 ；則燃燒1t煤脫硫污泥排放量為，同時排放灰渣

49、77kg。 8.3 解： 1）由，，解得。 2）設總體積為100，則SO27.8體積，O210.8體積，N281.4體積。經(jīng)第一級催化轉(zhuǎn)化后余SO20.156體積，O26.978體積，N281.4體積。設有x體積SO2轉(zhuǎn)化，則總體積為。 因此，，由此解得x=1.610－3； 故轉(zhuǎn)化率為 8.4解： 動力消耗，即約0.51%用于克服阻力損失。 8.5 解： 1）取平均溫度為，此時氣體密度（分子量取30）。 顯然霧滴處于牛頓區(qū)，，因氣體流速為3m/s，則液滴相對塔壁的沉降速度為6.73m/s。 2）工況條件：液氣比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假設SO2吸收率為90

50、%。 在117.5。C下，水汽化熱2212.1kJ/kg，空氣比熱1.025kJ/（kg.K） 由（180－55）1.0250.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸發(fā)率 。 3）CaCO3反應分率為。 8.6解： 在373K時，Khs=0.41，Ks1=6.610－3，Ks2＝3.810－8。 [Na]－[S]=[Na+]－[SO2.H2O]－[HSO3－]－[SO32－] =[OH－]－[H+]+[SO32－]+2[CO32－]+[HCO3－]－[SO2.H2O] ，， 。 代入得 代入不同的[H+]濃度，可得pH在4～5時[N

51、a]－[S]接近于0。因此脫硫最佳pH值4～5。 8.7 解： 工況條件：液氣比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假設SO2吸收率為90%。因此，單位體積（1.0L）通過煙氣1/9m3，可吸收SO2。 取溫度T=373K，則Khs=0.147，Ks1=0.0035，Ks2=2.410－8。 進水PSO2=4.010－4atm，[SO2.H2O]=PSO2.Khs=5.8810－5， [HSO3－]=Ks1[SO2.H2O]/[H+]=0.0206，[SO32－]=； 則反應后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3－]+[SO32－]+0.018=0.0387 此時PSO2’=

52、4.010－3atm，[SO2.H2O]’=5.8810－4且 物料守恒得 [SO2.H2O]’+[HSO3－]’+[SO32－]’ =0.0387 由上述方程可解得[H+]=5.410－5，pH=4.27 第九章 固定源氮氧化物污染控制 9.1 解： 1）設每天需燃煤Mt，則有M.61101031034.1838%=1000106243600 解得M=8.9103t。取NOx平均排放系數(shù)12kg/t煤，則每日排放NOx量約為 ； 2）同理M.100001031034.1838%=1000106243600，M=5439t。 取重油密度為0.8103kg/m3，折合體積約

53、為6800m3，去排放系數(shù)12.5kg/m3，則每日排放NOx約為 3）89001034.1838%V=1000106243600，解得V=6.1106m3。 每日排放NOx量約為。 9.2解： 取1kg煤計算，排放NOx約8g，在常規(guī)燃燒溫度下，近似認為NO2濃度很小，NOx均以NO存在。 1kg煤中，含C772g，H52g，N12g，S26g，O59g，灰分為79g。充分燃燒后，生成CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O22504－59=2445g，約76.4mol。 引入N2。燃燒本身過程中產(chǎn)生N2。 即在O2恰好耗盡時煙

54、氣含CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol，N2287.7mol。 由題意，空氣過剩，設過剩空氣量為xmol，則，由此解得x=152mol。 故NOx濃度為（體積分數(shù)）。 9.3 解： 1）1200K下，Kp=2.810－7。設有xN2轉(zhuǎn)化為NO，則 解得x=0.00512；故NO平衡濃度為（體積分數(shù)） 2）1500K時，同理 解得x=0.032，故NO平衡濃度為 （體積分數(shù)） 3）2000K時， 解得x=0.190，故NO平衡濃度為0.0038。 9.4解： 考慮1kg燃煤含氫37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。煙氣

55、中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol，含SO20.28mol。因此需O2 2392－47=2281g 約71.3mol，則引入N2268.2mol。 若空氣過剩20%，則煙氣中O2為0.271.3=14.26mol，N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。 即若不考慮N轉(zhuǎn)化，則煙氣中含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。 1）N2轉(zhuǎn)化率20%，則NO濃度為（體積分數(shù)） 2）N2轉(zhuǎn)化率50%，則NO濃度為（體積分數(shù)） 9.5解： 按《大氣污染控制工程》P361（9－13）

56、將M=70，C=0.5代入 當t=0.01s時 ，解得Y=0.313； 當t=0.04s時 ，解得Y=0.811； 當t=0.1s時 ，解得Y=0.988。 由，取P=1atm，將M=70代入得T=2409K。 9.6 解： M=50 M=30 9.7解： （R=1.987cal/mol.K）。將所給溫度代入公式計算K值，列表如下： T（K） 300 1000 1200 1500 2000 2500 Kp（計算值） 5.310－31 7.010－9 2.710－7 1.010－5 4.010－4 3.510－3 Kp（表中值） 10－

57、30 7.510－9 2.810－7 1.110－5 4.010－4 3.510－3 9.8解： 假設O濃度很小，平衡時O2的濃度仍可近似認為5％。利用O2分解的平衡反應式及《大氣污染控制工程》P360（9－11）式求解：。因反應前后分子個數(shù)不同，平衡常數(shù)有量綱，公式中濃度單位為mol/m3，即 1）2000K時，Kp,o=6.6310－4，平衡時 故 2）2200K時，Kp,o=2.6810－3，平衡時 故 3）2400K時，Kp,o=8.6010－3，，平衡時 故 9.9解： 取1kg煤計算，排放NOx約8g，在常規(guī)燃燒溫度下，近似認為NO

58、2濃度很小，NOx均以NO存在。 1kg煤中，含C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃燒后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol。需O22333－47=2286g，約71.4mol。 引入N2。燃燒本身過程中產(chǎn)生N2。 即在O2恰好耗盡時煙氣含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。 由題意，空氣過剩，設過?？諝饬繛閤mol，則，由此解得x=140.5mol。 故NOx濃度為（體積分數(shù)）。 9.10解： 燃燒1mol C10H20Nx

59、，產(chǎn)生10molCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2量56.4mol。 空氣過剩50%，則總氮氣量為56.41.5=84.6mol，O2量為7.5mol。 由題意，，解得x=0.052 因此氮在油中的最大含量為。 9.11解： 1）以熱值為6110kcal/kg的煤為燃料，每日排放NOx量約107t，其中NO210.7t，NO96.3t。反應方程式為： 解得x=2889kmol，y=279kmol 生成N2，H2O 因此殘留氨量為（3133+4752）510－6=0.04kmol，可忽略。 故每天消耗

60、氨的量為（2889+279）17/103=53.9t。 2）以熱值為10000kcal/kg的重油為燃料，每日排放NOx量約85t，其中NO28.5t，NO76.5t。反應方程式為： 解得x=2295kmol，y=222kmol 生成N2，H2O 因此殘留氨量為（2489+3776）510－6=0.03kmol，可忽略。 故每天消耗氨的量為（2295+222）17/103=42.8t。 3）以熱值為8900kcal/m3的天然氣為燃料，每日排放NOx量約38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。反應方程式為：

61、 解得x=1032kmol，y=99kmol 生成N2，H2O 因此殘留氨量為（1119+1696）510－6=0.01kmol，可忽略。 故每天消耗氨的量為（1032+99）17/103=19.2t。 9.12解： 甲烷燃燒方程式為： 取1mol甲烷進行計算，則理論耗氧量為2mol，生成CO21mol，H2O2mol。當空氣過剩10%時，煙氣中還含有O20.2mol，N2。故煙氣總體積3+8.32+0.2=11.52mol。 其中，NOx量折合成NO2為：4611.5230010－6=1.5910－4kg。 甲烷燃燒熱值為

62、802.3kJ/mol，故濃度轉(zhuǎn)化結(jié)果為： 。 通用公式的推導： 假設燃料組成為CxHyOzNmSt（適用于大部分燃料），空氣過剩系數(shù)為，燃料的熱值Q（kJ/mol）。 燃燒方程為，故 取1mol燃料進行計算，則產(chǎn)生CO2xmol，H2Oy/2mol，SO2tmol，N2m/2mol。耗氧 （x+t+y/4-z/2）mol，考慮空氣過剩系數(shù)，引入氮氣3.76（x+t+y/4-z/2）mol，剩余O2 （－1）（x+t+y/4-z/2）mol。因此煙氣總體積為 (x+y/2+t+m/2)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（－1）（x+t+y/4-z/2）mol。 若產(chǎn)生N

63、Ox（以NO2計）濃度為F，則生成NO2質(zhì)量為 0.046F[(x+y/2+t+m/2)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（－1）（x+t+y/4-z/2）]kg 因此濃度轉(zhuǎn)化結(jié)果為 kgNO2/GJ 將x=1，y=4，z=0，m=0，t=0，Q=802.3kJ/mol，，F(xiàn)=30010－6代入上式可得題目所給甲烷燃燒時的結(jié)果為0.197 kgNO2/GJ，與計算結(jié)果吻合。 第十章 揮發(fā)性有機物污染控制 10.1解： 見《大氣污染控制工程》P379 圖10－1。 10.2解： 由Antoine方程可分別計算得到40。C時 苯的蒸汽壓P1=0.241atm；甲苯的蒸汽壓

64、P2=0.078atm。 因此，。 10.3解： 列式，故 10.4解： 取溫度為100oF=310.8K 進口甲苯濃度：1m3氣體中含1000mg，則體積為 ，即濃度為2772ppm。 同理可計算出口甲苯濃度為41.6ppm。 《Air Pollution Control Engineering》P366 Example10.14選擇C14H30作吸收劑，但本題出口甲苯濃度過低，分壓41.610－6atm，小于C14H30 100oF時分壓4710－6ppm，因此不能選擇C14H30，而應該選擇蒸汽壓更低的吸收劑，此處選擇C16H34，在100 oF下蒸汽壓約

65、 1010－6atm，分子量M=226。 ，取xi bottom=0.8x=0.814.30.002772=0.032， 因此。 又G=20000m3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min。 故L=0.085G=0.08528.8=2.45lbmol/min，即吸收劑用量251.2kg/min。 由CRC Handbook of Chemistry查得100 oF下，C16H34 ，，。； 代入中解得。 由 取75%，則G’=0.56lb/ft2.s，故，。 傳質(zhì)單元數(shù) H/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/

66、0.085=0.824，1－HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。 10.5解： 廢氣中苯的含量y1=200003.010－3=60m3/h，由氣體方程得 。 根據(jù)去除要求，實際去除量為m’=191.599.5%=190.5kg/h 則一個周期所需活性炭量為，體積 10.6待求。 10.7 解： 實際需O2 1.255100=625mol，空氣量625/0.21=2976mol。 第十一章 城市機動車污染控制 11.1解： 汽車行駛100km耗時 若發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2000r/min，則1min內(nèi)噴油1000次，1.25h內(nèi)噴油7500次。 故每次噴入氣缸油量 單缸噴入。 11.2解： 設MTBE添加質(zhì)量x，C8H17含量為