内科大大气污染控制工程作业习题解析.docx

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1、大气污染控制工程作业习题解析能源与环境学院环境工程系大气污染控制工程是环境工程专业的主干专业课之一。这本教材共分十三章，可分成六大部分。第一部分介绍大气组成、大气环境质量标准及当代主要大气环境问题；第二部分介绍燃料、燃烧及计算；第三部分介绍大气污染气象学的基本知识，着重阐述了污染物在大气中扩散的基本理论，还阐述了厂址选择及烟囱高度设计；第四部分介绍了除尘技术基础知识及各种除尘器除尘机理、性能特点及设计选型等知识；第五部分介绍了吸收法、吸附法和催化转化法治理气态污染物的原理和典型工艺流程；第六部分介绍集气罩与净化系统的选择和设计。为了配合大气污染控制工程的教学，为学习使用此教材的师生提供一个参考

2、。我们特意编写了这本大气污染控制工程作业习题解析，对各章的习题作了解答。由于水平有限，时间仓促，书中难免有错误，敬请各位老师和同学批评指正。1.二：*I，弓3*-/5-1f*8第四章大气扩散浓度估算模式14第五章颗粒污染物控制技术基础19/-1-1,.24第七章气态污染物控制技术基础33第八章硫氧化物的污染控制37第九章固定源氮氧化物污染控制40第十章挥发性有机物污染控制46第一I一章城市机动车污染控制48第十二章大气污染和全球气候50第一章概论1.1解:按Imol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nw=0.78Imol,n02=0.209mol,nAr=0.00934mol,n2=0

3、.00033molo质量百分数为N20Zo=0.78128.0128.971100%= 75.51%。2%=0.20932.0028.97x1100% =23.08%A，%=0.00934x39.9428.971X100%=1.29%CO2%=0.00033x44.0128.971100% = 0.05%1.2 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:S02：0.15mgm3,N02：0.12mgmCO：4.00mgm按标准状态下1常干空气计=44mol算，其摩尔数为22.4.。故三种污染物体积百分数分别为:0.15103C0.12x10-3=0.052PPm=0.

4、058PPmS02:MX44.643,NO2:4644.643C0：4.00 1028 x 44.643=3.2OPW1.3解:1)P (gm)1.50x104154-22.4 X XL=LO31g叱c(molm)L5010422.410 3=6.70 10 3 nol /2)每天流经管道的CCL质量为1.03110360024IOTkg天流kg1.4 解：每小时沉积量200X(500X15X60X1Of)o.12居二10.8/1.5 解：由大气污染控制工程P14(1-1),取M=210COHbO2Hb=m2=210J笆。：Po,19.51O2=0.2369PcoCOHb饱和度COHbCOHb

5、ZO2Hb0.2369COHb+O2Hb+COHbIO2Hb1+0.2369=19.15%1.6解:4800x20含氧总量为I。=960/不同CO百分含量对应CO的量为:2%：-2%=19.59w98%7%：-7%=72.26mL93%1)最初CO水平为0%时72.264.2IO-4XlO3=172.0min2)最初CO水平为2%时72.26-19.594.2IO-4103=125.4min1.7解:由大气污染控制工程P18(1-2),最大能见度为=2=2.6xl400xl.4=11581所KP2.2X0.2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）C855

6、71.2571.25H113-2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.250N元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875molkg设干空气O2：此体积比为1：3.78,则理论空气量99.1875X478=474.12molkg重油。即474.12X22.4/1000=10.62m3kg重油。烟气组成为CO271.25mol,H2O55.25+11.25=56.50mol,SO2O.1325mol,N23.7899.1875=374.93molo理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol

7、kg重油。即502.9922.4/1000=11.27kg重油。2）干烟气量为502.99-56.50=446.49molkg重油。0.3125SOz百分比浓度为446.49100%= 0.07%X100%=15.96%空气燃烧时C02存在最大浓度446.49o3）过剩空气为10%时,所需空气量为LIXlO.62=1L68mkg重油,产生烟气量为11.267+0.1X10.62=12.33m3kg重油。2.2解：相对于碳元素作如下计算：%（质量）mol100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.072灰分18.1水分9.00.

8、0133.306gmol碳1. 644gmol 碳燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)100为 5.475=S.26g/ molCO燃烧方程式为CHo584SoOK)oo3+(02 +3.7872) CO2 +0.292/2O+ 0.010SO2 + 3 JlSnN?n=l+0. 584/4+0. 010-0. 013/2=1. 14951)1.1495x(1+3.78)理论空气量18.261000 22.4 103 n3kg = 6.74m3 / kgSOz在湿烟气中的浓度为0.01016441 + 0.292 + 0.010 3.78 1.1495 +18100% = 0.174%18.12)

9、产生灰分的量为80%= 144.8gZg故煤的组成为CHo,枷So.(HoOo.013，144.8灰分浓度为蒜五烟气量(1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18)X1000/18.26X22.4X103=6.826m3kg103mgm3=2.1210mgm310001.7%.1.740=103.2IJlv/t煤3)需石灰石35%2.3解：按燃烧Ikg煤计算重量(g)摩尔数(mol)需氧数(mol)C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875H2O52.8752.940设干空气中叼体积比为3.78：1,所需理论空气量为4.

10、78X(66.25+7.78+0.1875)=354.76molkg煤。理论烟气量C0266.25mol,S020.1875mol,H2015.5625+2.94=18.50mol3.78x354.76=280.54mHN24.78总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48molkg煤实际烟气量365.48+0. 2X354.76=436.43molkg煤，SO?浓度为100%=0.043%436.432.4解:取Imol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05molCO0.285mol0.143molH2(0.13-0.004)mol0.06

11、3molCH40.007mol0.014mol共需O20.0030.143+0.063+0.014=0.223molo设干空气中N2:(体积比为3.78：1,则理论干空气量为0.223X(3.78+1)=1.066mol,取=1.2,则实际干空气1.2L066mol=1.279molo空气含湿量为12gm,即含H2OO.67molm,14.94Lmo故H2O体积分数1279=1.298m6为1.493%。故实际空气量为1-L493%烟气量SO2：0,002mol,CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol,N2:0.223X3.78+0.524=1.367mol,H2OO.00

12、2+0.126+0.014+1.2981.493%+0.004=0.201mol故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol2.5解:1)N2%=l-ll%-8%-2%-0.012%=78.99%由大气污染控制工程P46(2-11)8-0.52空气过剩2M78.99-(8-0.52)100%=50.5%2)在测定状态下，气体的摩尔体积为wpyxT210132522.4443V9=*=zP2273700X133.322=39.46Lmol取In?烟气进行计算，则SCM20106n3,排放浓度为19010-67(1-8%)64=0.179g/m33

13、9.46IO3224,5663.37(1-8%)=2957m：,/min3)39.4630.0X型堂=52.85g/%4)22.4N2.6解:按Ikg煤进行计算需氧数(mol)C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.6250摩尔数(mol)重量(g)需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol设干空气中胃：。2体积比为3.78：L则干空气量为73.864.781.2=423.66mol,含水423.660.0116=4.91molo烟气中：CO263.17mol;SO20.5mol；H2O4.91+4.625+20.375=2

14、9.91mol;N2:73.863.78=279.19mol;过剩干空气0.2X73.86N4.78=70.61molo实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO263,17100%=14.25%05100%=0.11%443.38；SO2443.38H2O2991100%=6.74%443.38；N2279.19+0.79x70.61x100%=75z10-1.5，不稳定T297.5-297.8 V)=-= 1.5r100z /.z30-1(),不稳定T297.3-297.51 Sft =-=1.0/C/100/? z50-30,不稳定T

15、297.5 - 298/l 九z30-1.5,不稳定T297.3-2987. 5 50 =-=1.44T100 z50-1.5，不稳定。3.3解:TlTT( P 0.288Z M另)230(%严8=258.49 K4003.4解:=%(J)IgX=wig()由大气污染控制工程P80(3-23),z,取对数得对z.uI/Z、Ig=y(-)=设,4，由实测数据得X0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761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：wl=w0(-)07=2(j)07=2.24/?/

16、su2=m0()07=2()07=235mls(Z30.07) z200 007W) =2(-)=2.47zs)o.o7=2x(3OOo.o7=254w/5Zo10=2.59m/ siZ50.07oZ4000.07(才=2x(记)稳定度D,m=0.15_ 7u = wo(-j-)015 zO=2x()0j510=2.55ns0.15=2x()015 =33ms10u2= w0(-)i15 = 2 (-)015 =2.82m / s20 Z010w4 =w0(-)oj5 =2(-),5 = 333ms40 Z010=2x()0,5 =3.48/w510稳定度F,In=O.25M1=M0(-)02

17、5=2()25=2.99m/su2=w0(-)0,25=2(l-)02r,=3.56msZo10,ZO10口=需(2严=2x(理严=4.23ms%=以2产=2x(迎产=4.68ms30Z01040Z010元=(-)025=2x(黑严=5.03m/S风速廓线图略。3.6解:1）根据AirPollutionControlEngineering可得高度与压强的关系为4ZPRT(1PJz=-29.21T将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J(mol.K)代入上式得P当t=11.0C,气压为1023hPa；当t=9.8C,气压为1012hPa,故P=(1023+1012)2=1018

18、Pa,T=(IL0+9.8)/2=10.4C=283.4K,dP=1012-1023=-IlPa0-11dz=一29.21283.4=89m因此1018,z=119m0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)r1-2=-h221-211-98=1.35C100wyz一89,不稳定;

19、=-1rYzl=918-12=一2.22K/IOO60公z2.3-99,逆温;=,4,=_12-Ji=一1.98K/100m0F毋1-101,逆温；=-Z=-liJ-=-0.61A：/IOOm04AZy-163,逆温；一一1？A=O.37K/IOOm九/5-6一25.6-536,稳定;T；,7二-9=。76-7一Z6.7-290T,7-8一”二竺=0.15长/100洲二九,/7-8=-TT-271,稳定；z7-8T8.9_12.6-L6=085/IOOwj九-9二一元-1299,稳定；zz8-9-1O_h6-l=0.28K/IOOw稳定。z9-103.7解：GL殁声22Km).G。,逆温,一经

20、=2L1=-O.72K/IOom=_&=072K100m九，不稳定;3z3580，故,35=比型=4z42000TK/10Om9故九=-G4=lKlOOnd,不稳定；20.0-30.0。5_瓦-500=-2K100机,故九=-5=2-100相九，不稳定;7128.0-25.0GL豆-700=0.43K100w0/。、3、口,故6=-G6、r(2L-y)2fr(Z-H)2r(N+)?exp(-)+expexp+exp-2u,2b；22.2.刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.2解：霍兰德公式Arr匕。八U-T13.5x5UCr418-288人=-4(1.5+2.7-D)=(1.5+2.

21、75)=96.16uT4418布里格斯公式Qh2.79.6x10-39741Rr13.552=29521AW210(XHW9.6x103418且x=130K35KoH=n0QHTu=1.3032952产1202z3X4,=244.93m(发电厂位于城市近郊，取n=L303,n1=l3,n2=23)4.3 解：由大气污染控制工程P88(4-9)得-ex(=-ex(-)=0.O273mg/nru.,2?635.318.1218.12y2Z4.4 解：阴天稳定度等级为D级，利用大气污染控制工程P95表4-4查得x=5OOm时%=35.3m,2=18.1m。将数据代入式4-8得QA502Af)2p(5

22、00,50,0,60)=a121exp(-7)exp(-r7)=0.010/635.318.1235.3218.104.5 解：由霍兰德公式求得ArrvsDc-T120x0.6八UCr405-293八CUQlIH=(1.5+2.7D)=(1.5+2.7XX0.6)=5.84?uTx4405,烟囱有效高度为H=乩+H=30+5.84=35.84机。由大气污染控制工程P89(4-10)(4-11)C_2QqH35.84XQ/1X7max-r2-=-f=-7=25.34加Zby时，-22o取稳定度为D级，由表44查得与之相应的x=745.6m.2x1025.34I-此时叫=50.1。代入上式=乃X4

23、X35.842与了一Ngm.4.6 6解:由大气污染控制工程P98(4-31)(T(马。=Cr()03=3.02vlNG)，005(当1%g400w,说明己经到达受体点。9(x,0,0,)=(=-ep(-T)IIexp(一-Gdp有限长线源2u:2:JqA22距离线源下风向4m处，P1=-75/43.3=-1.732,P2=7543.3=1.732；90O代入上式得QL=痂g(s)=0.6g(ns)20.6f.7321P2ap(400,0,0,0)=X-J=exp()dp=5.52mgIm2,后X3x26.5j-,73222端点下风向P尸0,P2=15043.3=3,46,代入上式得20.6f

24、3.461p-ap(400,0,0,0)=l-X.exp()dp=3.0ng/nr,2326.5jo岳24.8解:当x=2km时,xdx =99.1,z =61.47 由大气污染控制工程P106 (4-49)Q1V2P(X, y,0, H) =exp-Eu(v+y0)(z+20)2 (v +v0)H211;a+%)exp- = 4.57 W5g 3(99.1 + 232.56)(61.4 + 6.98)2 (61.4+ 6.98)2rr,4.9解:D-H360-200设大气稳定度为C级。2.152.15=74.42m=xd=1226.5/7;X=XD时，b=826见=74.42，代入大气污染控

25、制工程pgs(4-9)得QzH180,2002、八,p=-=exp(-)=exp(-)=0.()5(M吆/m1u2:x3.5x118.26x74.42274.422yzzx=2xd时，Cry=221.41W=I39.1OM,代入P10-36)得p、=12exp(-5-)=-=0.257mg/m3j2uDy2b；y23.5360221.41p= 0.05 + 通过内插求解0.257二.05(20001226.5)=0.18Img/疝1226.5_1-yip=-j=0.120mg/疗当x=6km2xD时，y=474加，岳X3.5360474计算结果表明，在XDcXe2xd范围内，浓度随距离增大而升

26、高。4.10 解：由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4-4得x=12km处，y=4277myz=87.4机H50yfb)+w=427+w=433.25m,勺=H+2z=50+2x87.4=224.8m(12000,0,0,50)=9-=,u-=L36510-4m32uhfyfy23224.8X433.254.11 解：按大气污染控制工程P91(4-23)Qh= 035 PaQv-418-293 =0.35 X1013 265 418=2.810 X10晨 W 2100 ZW7Ho(-=3()025=1.687Hf25由P80 (3-23),0Z1010按城市及近郊区条件，参考表4-2,取n=

27、L303,n1=l3,n2=23,代入P91(4-22)得H=nHu1.30328100,ny2z31.687H；/4=23.482环境空气质量标准的二级标准限值为0.06mg3(年均)，代入P109(462)HqI_20一屋一AHN砍U(PO-Pb)yI2x801030.577=V3.1422.718x1.687(/+7)25(0.06-0.05)lO6解得Hs+AH=忆+23.48357.4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，即uv=1.51.687170*=9.14ms。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在2030msu=20

28、ms,则有4.12解:实际直径可取为4.Omo高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P88(4-7)Q.y.lr(zH);(z/)2.1A=2-eP(-y)exPt-exPlf=oz=hFZyZzQrlr4H2.1.0182H=1+exp2-1=-=2w%q2H/224W(由P89(411)二夜)2QGPl=PmaX=-71而地面轴线浓度O,1.018。2Q6、1.018，1.01872e1.018ePIPz=丁/(7ZI2=Ti=2uv,unedw=S.53umP129(5-29)2o5.4 解：Sn=3.7103caw2/大气污染控制工程P135(5-39)按质量表示d.PpSv=7.0303cm2cm3P135(5-38)按净体积表示41，P135(5-40)按堆积体积表示4v=2.11 10 3ch2 I cmy5.5 解:气体流量按P141(543)