(完整版)大氣污染控制工程郝吉明第三版課后答案郝吉明

1、大氣污染控制工程課后答案目錄第一章 概 論第二章 燃燒與大氣污染第三章 大氣污染氣象學(xué)第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)第六章 除塵裝置第七章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)第八章 硫氧化物的污染控制第九章 固定源氮氧化物污染控制第十章 揮發(fā)性有機(jī)物污染控制第十一章 城市機(jī)動(dòng)車污染控制第一章 概 論1.1 干結(jié)空氣中N2、O2、Ar和CO2氣體所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是多少？ 解：按1mol干空氣計(jì)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?jǐn)?shù)為，；，。1.2 根據(jù)我國的環(huán)境

2、空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級標(biāo)準(zhǔn)，求出SO2、NO2、CO三種污染物日平均濃度限值的體積分?jǐn)?shù)。解：由我國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3干空氣計(jì)算，其摩爾數(shù)為。故三種污染物體積百分?jǐn)?shù)分別為：SO2：，NO2：CO：。1.3 CCl4氣體與空氣混合成體積分?jǐn)?shù)為1.50×104的混合氣體，在管道中流動(dòng)的流量為10m3N、/s，試確定：1）CCl4在混合氣體中的質(zhì)量濃度（g/m3N）和摩爾濃度c（mol/m3N）；2）每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量是多少千克？解：1）（g/m3N

3、） c（mol/m3N）。2）每天流經(jīng)管道的CCl4質(zhì)量為1.031×10×3600×24×103kg=891kg1.4 成人每次吸入的空氣量平均為500cm3，假若每分鐘呼吸15次，空氣中顆粒物的濃度為200/m3，試計(jì)算每小時(shí)沉積于肺泡內(nèi)的顆粒物質(zhì)量。已知該顆粒物在肺泡中的沉降系數(shù)為0.12。解：每小時(shí)沉積量200×（500×15×60×106）×0.12=10.81.5 設(shè)人體肺中的氣體含CO為2.2×104，平均含氧量為19.5%。如果這種濃度保持不變，求COHb濃度最終將達(dá)到飽和水平的

4、百分率。解：由大氣污染控制工程P14 （11），取M=210，COHb飽和度1.6 設(shè)人體內(nèi)有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。從事重體力勞動(dòng)的人的呼吸量為4.2L/min，受污染空氣中所含CO的濃度為104。如果血液中CO水平最初為：1）0%；2）2%，計(jì)算血液達(dá)到7%的CO飽和度需要多少分鐘。設(shè)吸入肺中的CO全被血液吸收。解：含氧總量為。不同CO百分含量對應(yīng)CO的量為：2%：，7%：1）最初CO水平為0%時(shí) ；2）最初CO水平為2%時(shí) 1.7 粉塵密度1400kg/m3，平均粒徑1.4，在大氣中的濃度為0.2mg/m3，對光的折射率為2.2，計(jì)算大氣的最大能見度。解：由大氣

5、污染控制工程P18 （12），最大能見度為。第二章 燃燒與大氣污染2.1 已知重油元素分析結(jié)果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，試計(jì)算：1）燃油1kg所需理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量； 2）干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度； 3）當(dāng)空氣的過剩量為10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。解：1kg燃油含：重量（g） 摩爾數(shù)（g） 需氧數(shù)（g）C 855 71.25 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0N元素忽略。1）理論需氧量 71.25+27.625+0.3125

6、=99.1875mol/kg設(shè)干空氣O2：N2體積比為1：3.78，則理論空氣量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。煙氣組成為CO271.25mol，H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2）干煙氣量為502.9956.50=44

7、6.49mol/kg重油。SO2百分比濃度為，空氣燃燒時(shí)CO2存在最大濃度。3）過剩空氣為10%時(shí)，所需空氣量為1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1×10.62=12.33 m3N/kg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量不計(jì)）1）計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）；2）假定煙塵的排放因子為80%，計(jì)算煙氣中灰分的濃度（以mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃燒技術(shù)加石灰石脫硫。石灰石中含Ca35%。當(dāng)Ca/S

8、為1.7（摩爾比）時(shí)，計(jì)算燃煤1t需加石灰石的量。解：相對于碳元素作如下計(jì)算：%（質(zhì)量） mol/100g煤 mol/mol碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 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+0.0100.013/2=1.14951）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+3.78

9、5;1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=6.826m3/kg灰分濃度為mg/m3=2.12×104mg/m33）需石灰石/t煤2.3 煤的元素分析結(jié)果如下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。在空氣過剩20%條件下完全燃燒。計(jì)算煙氣中SO2的濃度。解：按燃燒1kg煤計(jì)算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol）C 795 66.25 66.25H 31.125 15.5625 7.78S 6 0.1875 0.1875H2O 52.875 2.94 0設(shè)干空氣中N2：O2

10、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(jì)66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤實(shí)際煙氣量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2濃度為。2.4 某鍋爐燃用煤氣的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空氣含濕量為12g/m3N，試求實(shí)際

11、需要的空氣量和燃燒時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量。解：取1mol煤氣計(jì)算H2S 0.002mol 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(shè)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(shí)際干空氣 1.2×1.066mol=1.279mol?？諝夂瑵窳繛?2g/m3N，即含H2O0.67mol/

12、m3N，14.94L/ m3N。故H2O體積分?jǐn)?shù)為1.493%。故實(shí)際空氣量為。煙氣量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol故實(shí)際煙氣量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol2.5 干煙道氣的組成為：CO211%（體積），O28%，CO2%，SO2120×106（體積分?jǐn)?shù)），顆粒物30.0g/m3（在測定狀態(tài)

13、下），煙道氣流流量在700mmHg和443K條件下為5663.37m3/min，水氣含量8%（體積）。試計(jì)算：1）過量空氣百分比；2）SO2的排放濃度（）；3）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（1atm和273K），干煙道體積；4）在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下顆粒物的濃度。解：1）N2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大氣污染控制工程P46 （211）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(jìn)行計(jì)算，則SO2120×106m3，排放濃度為。3）。4）。2.6 煤炭的元素分析按重量百分比表示，結(jié)果如下：氫5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃燒條件為空氣過

14、量20%，空氣的濕度為0.0116molH2O/mol干空氣，并假定完全燃燒，試計(jì)算煙氣的組成。解：按1kg煤進(jìn)行計(jì)算 重量（g） 摩爾數(shù)（mol） 需氧數(shù)（mol）C 758 63.17 63.17H 40.75 20.375 10.19S 16 0.5 0.5H2O 83.25 4.625 0需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol設(shè)干空氣中N2：O2體積比為3.78：1，則干空氣量為73.86×4.78×1.2=423.66mol，含水423.66×0.0116=4.91mol。煙氣中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.

15、91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.86×3.78=279.19mol；過剩干空氣0.2×73.86×4.78=70.61mol。實(shí)際煙氣量為63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2 ；SO2 ；H2O ； N2 。O2 。2.7 運(yùn)用教材圖27和上題的計(jì)算結(jié)果，估算煤煙氣的酸露點(diǎn)。解：SO2含量為0.11%，估計(jì)約1/60的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，則SO3含量，即PH2SO4=1.83×105，lg PH2SO4=-4.737。查圖27得煤煙氣酸露點(diǎn)約為134攝氏度。2.8 燃料油的重

16、量組成為：C86%，H14%。在干空氣下燃燒，煙氣分析結(jié)果（基于干煙氣）為：O21.5%；CO600×106（體積分?jǐn)?shù)）。試計(jì)算燃燒過程的空氣過剩系數(shù)。解：以1kg油燃燒計(jì)算，C 860g 71.67mol； H 140g 70mol，耗氧35mol。設(shè)生成CO x mol，耗氧0.5x mol，則生成CO2 （71.67x）mol，耗氧（71.67x）mol。煙氣中O2量。總氧量 ，干空氣中N2：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 （21

17、1）空氣過剩系數(shù)第三章 大氣污染氣象學(xué)3.1 一登山運(yùn)動(dòng)員在山腳處測得氣壓為1000 hPa，登山到達(dá)某高度后又測得氣壓為500 hPa，試問登山運(yùn)動(dòng)員從山腳向上爬了多少米？解：由氣體靜力學(xué)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(jìn)行積分得： 即 （3）假設(shè)山腳下的氣溫為10。C，帶入（3）式得：得即登山運(yùn)動(dòng)員從山腳向上爬了約5.7km。3.2 在鐵塔上觀測的氣溫資料如下表所示，試計(jì)算各層大氣的氣溫直減率：，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。高度 Z/m1.51

18、03050氣溫 T/K298297.8297.5297.3解：，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定。3.3 在氣壓為400 hPa處，氣塊溫度為230K。若氣塊絕熱下降到氣壓為600 hPa處，氣塊溫度變?yōu)槎嗌?？解：?.4 試用下列實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算這一層大氣的冪指數(shù)m值。高度 Z/m1020304050風(fēng)速u/m.s13.03.53.94.24.5解：由大氣污染控制工程P80 （323），取對數(shù)得設(shè)，由實(shí)測數(shù)據(jù)得 x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel進(jìn)行直線擬合，取截距為0，直線方程為：y=0.2442x故m0.2442。3

19、.5 某市郊區(qū)地面10m高處的風(fēng)速為2m/s，估算50m、100m、200m、300m、400m高度處在穩(wěn)定度為B、D、F時(shí)的風(fēng)速，并以高度為縱坐標(biāo)，風(fēng)速為橫坐標(biāo)作出風(fēng)速廓線圖。解：，。穩(wěn)定度D，m=0.15，。穩(wěn)定度F，m=0.25，風(fēng)速廓線圖略。3.6 一個(gè)在30m高度釋放的探空氣球，釋放時(shí)記錄的溫度為11.0。C，氣壓為1023 hPa。釋放后陸續(xù)發(fā)回相應(yīng)的氣溫和氣壓記錄如下表所給。1）估算每一組數(shù)據(jù)發(fā)出的高度；2）以高度為縱坐標(biāo)，以氣溫為橫坐標(biāo)，作出氣溫廓線圖；3）判斷各層大氣的穩(wěn)定情況。測定位置2345678910氣溫/。C9.812.014.015.013.013.012.61.6

20、0.8氣壓/hPa10121000988969909878850725700解：1）根據(jù)Air Pollution Control Engineering可得高度與壓強(qiáng)的關(guān)系為將g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。當(dāng)t=11.0。C，氣壓為1023 hPa；當(dāng)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(jì)算其他測定位置高度，結(jié)果列表如下：測定位置2345678910氣溫/。C9.812

21、.014.015.013.013.012.61.60.8氣壓/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218 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 用測得的地面氣溫和一定高度的氣溫?cái)?shù)據(jù)，按平均溫度梯度對大氣穩(wěn)定度進(jìn)行分類。測定編號123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應(yīng)溫度/。C26.715.68.9

22、5.020.028.0解：，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 確定題3.7中所給的每種條件下的位溫梯度。解：以第一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算：假設(shè)地面大氣壓強(qiáng)為1013hPa，則由習(xí)題3.1推導(dǎo)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 （315）可分別計(jì)算地面處位溫和給定高度處位溫：，故位溫梯度=同理可計(jì)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123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應(yīng)溫度/。C26

23、.715.68.95.020.028.0位溫梯度/K/100m2.220.27 0.17 0.02 1.02 1.42 3.9 假如題3.7中各種高度處的氣壓相應(yīng)為970、925、935、820、950、930 hPa，確定地面上的位溫。解：以第一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算，由習(xí)題3.1推導(dǎo)得到的公式，設(shè)地面壓強(qiáng)為P1，代入數(shù)據(jù)得到：，解得P1=1023hPa。因此同理可計(jì)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123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應(yīng)溫度/。C26.715.68.95.020.028.0地面壓

24、強(qiáng)/hPa102310121002104010061007地面位溫/。C292.2293.1288.4294.7302.5297.4第四章 大氣擴(kuò)散濃度估算模式4.1 污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多。設(shè)有效源高為H，污染源到峭壁的距離為L，峭壁對煙流擴(kuò)散起全反射作用。試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式。當(dāng)吹北風(fēng)時(shí)，這一模式又變成何種形式？解：吹南風(fēng)時(shí)以風(fēng)向?yàn)閤軸，y軸指向峭壁，原點(diǎn)為點(diǎn)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(shí)源與虛源在所關(guān)心點(diǎn)貢獻(xiàn)之和。實(shí)源虛源因此+=刮北風(fēng)時(shí)，坐標(biāo)系建立不變，則結(jié)果仍為上式。4.2 某發(fā)電廠煙囪高度120m，內(nèi)徑5m，排放速度13

25、.5m/s，煙氣溫度為418K。大氣溫度288K，大氣為中性層結(jié)，源高處的平均風(fēng)速為4m/s。試用霍蘭德、布里格斯（x<=10Hs）、國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1320191中的公式計(jì)算煙氣抬升高度。解：霍蘭德公式。布里格斯公式 且x<=10Hs。此時(shí) 。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1320191中公式計(jì)算，因QH>=2100kW，TsTa>=130K>35K。（發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.3 某污染源排出SO2量為80g/s，有效源高為60m，煙囪出口處平均風(fēng)速為6m/s。在當(dāng)時(shí)的氣象條件下，正下風(fēng)方向500m處的，試求正下風(fēng)方向500m處

26、SO2的地面濃度。解：由大氣污染控制工程P88（49）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44查得x=500m時(shí)。將數(shù)據(jù)代入式48得。4.4 在題4.3所給的條件下，當(dāng)時(shí)的天氣是陰天，試計(jì)算下風(fēng)向x=500m、y=50m處SO2的地面濃度和地面最大濃度。解：陰天穩(wěn)定度等級為D級，利用大氣污染控制工程P95表44查得x=500m時(shí)。將數(shù)據(jù)代入式48得。4.5 某一工業(yè)鍋爐煙囪高30m，直徑0.6m，煙氣出口速度為20m/s，煙氣溫度為405K，大氣溫度為293K，煙囪出口處風(fēng)速4m/s，SO2排放量為10mg/s。試計(jì)算中性大氣條件下SO2的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。解

27、：由霍蘭德公式求得，煙囪有效高度為。由大氣污染控制工程P89 （410）、（411）時(shí)，。取穩(wěn)定度為D級，由表44查得與之相應(yīng)的x=745.6m。此時(shí)。代入上式。4.6 地面源正下風(fēng)方向一點(diǎn)上，測得3分鐘平均濃度為3.4×103g/m3，試估計(jì)該點(diǎn)兩小時(shí)的平均濃度是多少？假設(shè)大氣穩(wěn)定度為B級。解：由大氣污染控制工程P98 （431）（當(dāng)，q=0.3）4.7 一條燃燒著的農(nóng)業(yè)荒地可看作有限長線源，其長為150m，據(jù)估計(jì)有機(jī)物的總排放量為90g/s。當(dāng)時(shí)風(fēng)速為3m/s，風(fēng)向垂直于該線源。試確定線源中心的下風(fēng)距離400m處，風(fēng)吹3到15分鐘時(shí)有機(jī)物的濃度。假設(shè)當(dāng)時(shí)是晴朗的秋天下午4：00。

28、試問正對該線源的一個(gè)端點(diǎn)的下風(fēng)濃度是多少？解：有限長線源。首先判斷大氣穩(wěn)定度，確定擴(kuò)散參數(shù)。中緯度地區(qū)晴朗秋天下午4：00，太陽高度角3035。左右，屬于弱太陽輻射；查表4-3，當(dāng)風(fēng)速等于3m/s時(shí)，穩(wěn)定度等級為C，則400m處。其次判斷3分鐘時(shí)污染物是否到達(dá)受體點(diǎn)。因?yàn)闇y量時(shí)間小于0.5h，所以不必考慮采樣時(shí)間對擴(kuò)散參數(shù)的影響。3分鐘時(shí)，污染物到達(dá)的距離，說明已經(jīng)到達(dá)受體點(diǎn)。有限長線源距離線源下風(fēng)向4m處，P1=75/43.3=1.732，P2=75/43.3=1.732；。代入上式得。端點(diǎn)下風(fēng)向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得4.8 某市在環(huán)境質(zhì)量評價(jià)中，劃分面源單元

29、為1000m×1000m，其中一個(gè)單元的SO2排放量為10g/s，當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為3m/s，風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。平均有效源高為15m。試用虛擬點(diǎn)源的面源擴(kuò)散模式計(jì)算這一單元北面的鄰近單元中心處SO2的地面濃度。解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為C級，。當(dāng)x=1.0km，。由大氣污染控制工程P106 （449） 4.9某燒結(jié)廠燒結(jié)機(jī)的SO2的排放量為180g/s，在冬季下午出現(xiàn)下沉逆溫，逆溫層底高度為360m，地面平均風(fēng)速為3m/s，混和層內(nèi)的平均風(fēng)速為3.5m/s。煙囪有效高度為200m。試計(jì)算正下風(fēng)方向2km和6km處SO2的地面濃度。解：設(shè)大氣穩(wěn)定度為C級。當(dāng)x=2km時(shí)，xD<x<2xD，按x

30、= xD和x=2xD時(shí)濃度值內(nèi)插計(jì)算。x= xD時(shí)，代入大氣污染控制工程P88 （49）得 x= 2xD時(shí)，代入P101 （436）得；通過內(nèi)插求解當(dāng)x=6km>2xD時(shí)，計(jì)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 某硫酸廠尾氣煙囪高50m，SO2排放量為100g/s。夜間和上午地面風(fēng)速為3m/s，夜間云量為3/10。當(dāng)煙流全部發(fā)生熏煙現(xiàn)象時(shí)，確定下風(fēng)方向12km處SO2的地面濃度。由所給氣象條件應(yīng)取穩(wěn)定度為E級。查表44得x=12km處，。，。4.11 某污染源SO2排放量為80g/s，煙氣流量為265m3/s，煙氣溫度為418K，大氣溫度為

31、293K。這一地區(qū)的SO2本底濃度為0.05mg/m3，設(shè)，m=0.25，試按環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)煙囪的高度和出口直徑。解：按大氣污染控制工程P91 （423）由P80 （323）按城市及近郊區(qū)條件，參考表42，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（422）得。環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值為0.06mg/m3（年均），代入P109（462） 解得于是Hs>=162m。實(shí)際煙囪高度可取為170m。煙囪出口煙氣流速不應(yīng)低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍，即uv>=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s。但為保證煙氣順利抬升，

32、出口流速應(yīng)在2030m/s。取uv=20m/s，則有，實(shí)際直徑可取為4.0m。4.12 試證明高架連續(xù)點(diǎn)源在出現(xiàn)地面最大濃度的距離上，煙流中心線上的濃度與地面濃度之比值等于1.38。解：高架連續(xù)點(diǎn)源出現(xiàn)濃度最大距離處，煙流中心線的濃度按 P88（47） （由P89（411）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(chǔ)5.1 根據(jù)以往的分析知道，由破碎過程產(chǎn)生的粉塵的粒徑分布符合對數(shù)正態(tài)分布，為此在對該粉塵進(jìn)行粒徑分布測定時(shí)只取了四組數(shù)據(jù)（見下表），試確定：1）幾何平均直徑和幾何標(biāo)準(zhǔn)差；2）繪制頻率密度分布曲線。粉塵粒徑dp/01010202040>40質(zhì)量頻率g/%36.9

33、19.118.026.0解：在對數(shù)概率坐標(biāo)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 根據(jù)下列四種污染源排放的煙塵的對數(shù)正態(tài)分布數(shù)據(jù)，在對數(shù)概率坐標(biāo)紙上繪出它們的篩下累積頻率曲線。污染源質(zhì)量中位直徑集合標(biāo)準(zhǔn)差平爐0.362.14飛灰6.84.54水泥窯16.52.35化鐵爐60.017.65解：繪圖略。5.3 已知某粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)（見下表），1）判斷該粉塵的粒徑分布是否符合對數(shù)正態(tài)分布；2）如果符合，求其幾何標(biāo)準(zhǔn)差、質(zhì)量中位直徑、個(gè)數(shù)中位直徑、算數(shù)平均直徑及表面積體積平均直徑。粉塵粒徑/022446610102

34、02040>40濃度/0.812.2255676273解：在對數(shù)概率坐標(biāo)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（524）；P129（526）；P129（529）。5.4 對于題5.3中的粉塵，已知真密度為1900kg/m3，填充空隙率0.7，試確定其比表面積（分別以質(zhì)量、凈體積和堆積體積表示）。解：大氣污染控制工程P135（539）按質(zhì)量表示P135（538）按凈體積表示P135（540）按堆積體積表示。5.5 根據(jù)對某旋風(fēng)除塵器的現(xiàn)場測試得到：除塵器進(jìn)口的氣體流量為10

35、000m3N/h，含塵濃度為4.2g/ m3N。除塵器出口的氣體流量為12000 m3N/h，含塵濃度為340mg/ m3N。試計(jì)算該除塵器的處理氣體流量、漏風(fēng)率和除塵效率（分別按考慮漏風(fēng)和不考慮漏風(fēng)兩種情況計(jì)算）。解：氣體流量按P141（543）；漏風(fēng)率P141（544）；除塵效率：考慮漏風(fēng)，按P142（547）不考慮漏風(fēng)，按P143（548）5.6 對于題5.5中給出的條件，已知旋風(fēng)除塵器進(jìn)口面積為0.24m2，除塵器阻力系數(shù)為9.8，進(jìn)口氣流溫度為423K，氣體靜壓為490Pa，試確定該處塵器運(yùn)行時(shí)的壓力損失（假定氣體成分接近空氣）。解：由氣體方程得按大氣污染控制工程P142（545）。

36、5.7 有一兩級除塵系統(tǒng)，已知系統(tǒng)的流量為2.22m3/s，工藝設(shè)備產(chǎn)生粉塵量為22.2g/s，各級除塵效率分別為80%和95%。試計(jì)算該處塵系統(tǒng)的總除塵效率、粉塵排放濃度和排放量。解：按大氣污染控制工程P145（558）粉塵濃度為，排放濃度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.22×0.1=0.222g/s。5.8 某燃煤電廠除塵器的進(jìn)口和出口的煙塵粒徑分布數(shù)據(jù)如下，若除塵器總除塵效率為98%，試?yán)L出分級效率曲線。粉塵間隔/<0.60.60.70.70.80.81.0122334質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.0

37、3.014.016.029.0粉塵間隔/45566881010122030質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.0出口g26.02.02.02.58.57.0解：按大氣污染控制工程P144（552）（P=0.02）計(jì)算，如下表所示：粉塵間隔/<0.60.60.70.70.80.81.0122334質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.093959091.49294.797.6粉塵間隔/45566881010122030其他質(zhì)量頻率 /%進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.02

38、4.0出口g26.02.02.02.58.57.0099.1989898.398.598.2100據(jù)此可作出分級效率曲線。5.9 某種粉塵的粒徑分布和分級除塵效率數(shù)據(jù)如下，試確定總除塵效率。平均粒徑/0.251.02.03.04.05.06.07.08.010.014.020.0>23.5質(zhì)量頻率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分級效率/%83047.56068.575818689.5959899100解：按大氣污染控制工程P144（554）。5.10 計(jì)算粒徑不同的三種飛灰顆粒在空氣中的重力沉降速度，以及每種顆粒在30秒鐘內(nèi)的沉

39、降高度。假定飛灰顆粒為球形，顆粒直徑分別為為0.4、40、4000，空氣溫度為387.5K，壓力為101325Pa，飛灰真密度為2310kg/m3。解：當(dāng)空氣溫度為387.5K時(shí)。當(dāng)dp=0.4時(shí)，應(yīng)處在Stokes區(qū)域。首先進(jìn)行坎寧漢修正：，。則，。當(dāng)dp=4000時(shí)，應(yīng)處于牛頓區(qū)，。，假設(shè)成立。當(dāng)dp=0.4時(shí)，忽略坎寧漢修正，。經(jīng)驗(yàn)證Rep<1，符合Stokes公式?？紤]到顆粒在下降過程中速度在很短時(shí)間內(nèi)就十分接近us，因此計(jì)算沉降高度時(shí)可近似按us計(jì)算。dp=0.4 h=1.41×105×30=4.23×104m；dp=40 h=0.088×

40、;30=2.64m；dp=4000 h=17.35×30=520.5m。5.11 欲通過在空氣中的自由沉降來分離石英（真密度為2.6g/cm3）和角閃石（真密度為3.5g/cm3）的混合物，混合物在空氣中的自由沉降運(yùn)動(dòng)處于牛頓區(qū)。試確定完全分離時(shí)所允許的最大石英粒徑與最小角閃石粒徑的最大比值。設(shè)最大石英粒徑dp1，最小角閃石粒徑dp2。由題意，故。5.12 直徑為200、真密度為1850kg/m3的球形顆粒置于水平的篩子上，用溫度293K和壓力101325Pa的空氣由篩子下部垂直向上吹篩上的顆粒，試確定：1）恰好能吹起顆粒時(shí)的氣速；2）在此條件下的顆粒雷諾數(shù)；3）作用在顆粒上的阻力和

41、阻力系數(shù)。解：在所給的空氣壓強(qiáng)和溫度下，。dp=200時(shí)，考慮采用過渡區(qū)公式，按大氣污染控制工程P150（582）：，符合過渡區(qū)公式。阻力系數(shù)按P147（562）。阻力按P146（559）。5.13 欲使空氣泡通過濃鹽酸溶液（密度為1.64g/m3，粘度1×104Pa.s），以達(dá)到干燥的目的。鹽酸裝在直徑為10cm、高12m的圓管內(nèi)，其深度為22cm，鹽酸上方的空氣處于298K和101325Pa狀態(tài)下。若空氣的體積流量為127L/min，試計(jì)算氣流能夠夾帶的鹽酸霧滴的最大直徑。解：圓管面積。據(jù)此可求出空氣與鹽酸霧滴相對速度?？紤]利用過渡區(qū)公式：代入相關(guān)參數(shù)及us=0.27m/s可解得

42、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 試確定某水泥粉塵排放源下風(fēng)向無水泥沉降的最大距離。水泥粉塵是從離地面4.5m高處的旋風(fēng)除塵器出口垂直排出的，水泥粒徑范圍為25500，真密度為1960kg/m3，風(fēng)速為1.4m/s，氣溫293K，氣壓為101325Pa。解：粒徑為25，應(yīng)處于Stokes區(qū)域，考慮忽略坎寧漢修正：。豎直方向上顆粒物運(yùn)動(dòng)近似按勻速考慮，則下落時(shí)間，因此L=v.t=1.4×122m=171m。5.15 某種粉塵真密度為2700kg/ m3，氣體介質(zhì)（近于空氣）溫度為433K，壓力為101325Pa，試計(jì)算粒徑為10和500的塵粒在

43、離心力作用下的末端沉降速度。已知離心力場中顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為200mm，該處的氣流切向速度為16m/s。解：在給定條件下。當(dāng)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(yàn)證，Rep=1307>500，假設(shè)成立。第六章 除塵裝置6.1 在298K的空氣中NaOH飛沫用重力沉降室收集。沉降至大小為寬914cm，高457cm，長1219cm?？諝獾捏w積流速為1.2m3/s。計(jì)算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設(shè)霧滴的比重為1.21。解：計(jì)算氣流水平速度。設(shè)粒子處于Stokes區(qū)域，取。按大氣污染控制工程P162（64）即為能被100%捕集的最小霧滴直

44、徑。6.2 直徑為1.09的單分散相氣溶膠通過一重力沉降室，該沉降室寬20cm，長50cm，共18層，層間距0.124cm，氣體流速是8.61L/min，并觀測到其操作效率為64.9%。問需要設(shè)置多少層可能得到80%的操作效率。解：按層流考慮，根據(jù)大氣污染控制工程P163（65），因此需要設(shè)置23層。6.3 有一沉降室長7.0m，高12m，氣速30cm/s，空氣溫度300K，塵粒密度2.5g/cm3，空氣粘度0.067kg/(kg.h)，求該沉降室能100%捕集的最小粒徑。解：，符合層流區(qū)假設(shè)。6.4 氣溶膠含有粒徑為0.63和0.83的粒子（質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等），以3.61L/min的流量通過多層

45、沉降室。給出下列數(shù)據(jù)，運(yùn)用斯托克斯定律和坎寧漢校正系數(shù)計(jì)算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=0.129cm，n=19層。解：設(shè)空氣溫度為298K，首先進(jìn)行坎寧漢修正：，。故。用同樣方法計(jì)算可得0.83粒子的分級效率為0.864。因此總效率 6.5 試確定旋風(fēng)除塵器的分割直徑和總效率，給定粉塵的粒徑分如下：平均粒徑范圍/011551010202030304040505060>60質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%32015201610637已知?dú)怏w粘度為2×105，顆粒比重為2.9，旋風(fēng)除塵器氣體入口速度為15m/s，氣體在旋風(fēng)除塵器內(nèi)的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為5次；旋風(fēng)除塵器直徑為3m，入口寬度76

46、cm。解：按Air Pollution Control Engineering公式 。令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9×103kg/m3，W=0.76m，代入上式得dc=11.78。利用大氣污染控制工程P170（618） 計(jì)算各粒徑粉塵分級效率，由此得總效率6.6 某旋風(fēng)除塵器處理含有4.58g/m3灰塵的氣流（），其除塵總效率為90%。粉塵分析試驗(yàn)得到下列結(jié)果。粒徑范圍/捕集粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%逸出粉塵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.0

47、0.440452.00.3>4584.01.11）作出分級效率曲線；2）確定分割粒徑。解：根據(jù)大氣污染控制工程P144（553）（P=0.1）計(jì)算分級效率，結(jié)果如下表所示：粉塵間隔/055101015152020252530303535404045>45質(zhì)量頻率 /%捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0出口g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.15.59 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，510去除效率為49.4

48、1。因此在工程誤差允許范圍內(nèi)，dc=7.5。6.7 某旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)為9.9，進(jìn)口速度15m/s，試計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力損失。解：據(jù)大氣污染控制工程P169（613） 。6.8 欲設(shè)計(jì)一個(gè)用于取樣的旋風(fēng)分離器，希望在入口氣速為20m/s時(shí)，其空氣動(dòng)力學(xué)分割直徑為1。1）估算該旋風(fēng)分離器的筒體外徑；2）估算通過該旋風(fēng)分離器的氣體流量。解：根據(jù)Air Pollution Control EngineeringP258公式 。因，故1000 ；由題意，當(dāng)。取，N=10，代入上式，解得Wi=5.5。根據(jù)一般旋風(fēng)除塵器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H2 Wi=1.1cm。氣體流量Q=A.V

49、=H.W.Vc=1.21×103m3/s6.9 含塵氣流用旋風(fēng)除塵器凈化，含塵粒子的粒徑分布可用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)表示，且Dm=20，。在實(shí)際操作條件下該旋風(fēng)除塵器的分割直徑為5，試基于顆粒質(zhì)量濃度計(jì)算該除塵器的總除塵效率。解：按大氣污染控制工程P170（618）；。dg=20，代入上式，利用Matlab積分可得。6.10 在氣體壓力下為1atm，溫度為293K下運(yùn)行的管式電除塵器。圓筒形集塵管直徑為0.3m，L=2.0m，氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場強(qiáng)E=100kV/m，粒徑為1.0的粉塵荷電量q=0.3×1015C，計(jì)算該粉塵的驅(qū)進(jìn)速度w和電除塵效率。

50、解：驅(qū)進(jìn)速度按大氣污染控制工程P187（633）。，Q=0.075m3/s，代入P188（634）。6.11 利用一高壓電除塵器捕集煙氣中的粉塵，已知該電除塵器由四塊集塵板組成，板高和板長均為366cm，板間距24.4cm，煙氣體積流量2m3/s；操作壓力為1atm，設(shè)粉塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度為12.2cm/s。試確定：1）當(dāng)煙氣的流速均勻分布時(shí)的除塵效率；2）當(dāng)供入某一通道的煙氣為煙氣總量的50%，而其他兩個(gè)各供入25%時(shí)的除塵效率（參考圖627）。解：1）Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。2），查圖627得Fv=1.75故。6.12 板間距為25cm的板式電除塵器

51、的分割直徑為0.9，使用者希望總效率不小于98%，有關(guān)法規(guī)規(guī)定排氣中含塵量不得超過0.1g/m3。假定電除塵器入口處粉塵濃度為30g/m3，且粒徑分布如下：質(zhì)量百分比范圍/%02020404060608080100平均粒徑/3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式為，其中捕集效率；K經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；d顆粒直徑。試確定：1）該除塵器效率能否等于或大于98%；2）出口處煙氣中塵濃度能否滿足環(huán)保規(guī)定；3）能否滿足使用者需要。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 某板式電除塵器的平均電場強(qiáng)度為3.4kV/cm，煙氣溫度為423K，電場中離子濃度為108個(gè)/m3，離子質(zhì)量為5&