2022年大气污染控制工程第三版课后习题答案 .pdf
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1、大气污染控制工程课后作业习题解答第一章概论1.1 解:按 1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故nN2=0.781mol ,nO2=0.209mol ,nAr=0.00934mol ,nCO2=0.00033mol。质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2N,%08.23%100197.2800.32209.0%2O;%29.1%100197.2894.3900934.0%Ar,%05.0%100197.2801.4400033.0%2CO。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:SO2:0.15mg/m3,NO2:
2、0.12mg/m3,CO:4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算,其摩尔数为mol643.444 .221013。故三种污染物体积百分数分别为:SO2:ppm052.0643.44641015.03,NO2:ppm058.0643.44461012.03CO:ppm20.3643.44281000.43。1.3 解:1)(g/m3N)334/031.1104.221541050.1Nmgc(mol/m3N)3334/1070.6104.221050.1Nmmol。2)每天流经管道的CCl4质量为 1.03110360024103kg=891kg 1.4 解:每小时沉积量200(500
3、15 60106)0.12g=10.8g1.5 解:由大气污染控制工程P14 (11) ,取 M=210 2369. 0105 .19102.22102422OppMHbOCOHb,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 33 页 - - - - - - - - - - COHb 饱和度%15.192369.012369.0/1/222HbOCOHbHbOCOHbHbOCOHbCOHbCO1.6 解:含氧总量为mL960100204800。不同 CO 百分含量对应CO 的量为:2%:m
4、L59.19%2%98960,7%:mL26.72%7%939601)最初 CO 水平为 0%时min0.17210102.426.7234t;2)最初 CO 水平为 2%时min4.12510102.459.1926.7234t。1.7 解:由大气污染控制工程P18 (12) ,最大能见度为mKdLppv8 .115812.02 .24. 114006. 26 .2。第二章燃烧与大气污染2.1 解:1kg 燃油含:重量( g)摩尔数( g)需氧数( g)C 855 71.25 71.25 H 1132.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.
5、25 0 N 元素忽略。1)理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气 O2: N2体积比为 1:3.78,则理论空气量99.18754.78=474.12mol/kg 重油。即 474.1222.4/1000=10.62m3N/kg 重油。烟 气 组 成 为CO271.25mol , H2O 55.25+1.25=56.50mol, SO20.1325mol , N23.78 99.1875=374.93mol 。理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27
6、 m3N/kg 重油。2)干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg 重油。SO2百分比浓度为%07.0%10049.4463125.0,空气燃烧时CO2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 33 页 - - - - - - - - - - 3)过剩空气为10%时,所需空气量为1.110.62=11.68m3N/kg 重油,产生烟气量为11.267+0.110.62=12.33 m3N/kg 重油。2.2 解:相
7、对于碳元素作如下计算:%(质量)mol/100g 煤mol/mol 碳C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013 灰分18.1 3.306g/mol 碳水分9.0 1.644g/mol 碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013,燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)为molCg /26.18475.5100。燃烧方程式为222222013. 0010.0584.078. 3010.0292. 0)78. 3(nNSOOHCONOnOSCHn=1+0.584/4+0.010 0.013/2=1.149
8、5 1)理论空气量kgmkgm/74.6/104.22100026.18)78.31(1495.1333;SO2在湿烟气中的浓度为%174. 0%10018644.11495.178.3010. 0292. 01010.02)产生灰分的量为kgg /8.144%8010010001.18烟气量( 1+0.292+0.010+3.78 1.1495+1.644/18) 1000/18.2622.4103=6.826m3/kg 灰分浓度为310826.68.144mg/m3=2.12104mg/m3 3)需石灰石kg21.103%35407.100.32%7 .11000/t 煤2.3 解:按燃烧
9、 1kg 煤计算重量( g)摩尔数( mol)需氧数( mol)C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875 2.94 0 设干空气中N2:O2体积比为 3.78:1,所需理论空气量为4.78( 66.25+7.78+0.1875)=354.76mol/kg 煤。理论烟气量CO2 66.25mol ,SO2 0.1875mol ,H2O 15.5625+2.94=18.50mol 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - -
10、- - -第 3 页,共 33 页 - - - - - - - - - - N2mol54.28078.476.35478.3总计 66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg 煤, SO2浓度为%043.0%10043.4361875.0。2.4 解:取 1mol 煤气计算H2S 0.002mol 耗氧量0.003mol CO20.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2(0.13-0.004)mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol 共需 O
11、2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol 。设干空气中N2:O2体积比为3.78:1,则理 论 干 空 气 量 为0.223 ( 3.78+1) =1.066mol 。 取2.1, 则 实 际 干 空 气1.2 1.066mol=1.279mol 。空气含湿量为12g/m3N, 即含 H2O0.67mol/ m3N, 14.94L/ m3N。 故 H2O 体积分数为1.493%。故实际空气量为mol298.1%493.11279.1。烟气量 SO2:0.002mol, CO2:0.285+0.007+0.05=0.342mol ,N2:0.2233.78+0.524
12、=1.367mol ,H2O0.002+0.126+0.014+1.298 1.493%+0.004=0.201mol 故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2 1.066=2.125mol 2.5 解:1)N2%=111%8%2%0.012%=78.99% 由大气污染控制工程P46 (211)空气过剩%5.50%100)25.08(99.78264.025 .082)在测定状态下,气体的摩尔体积为molLPTTVPV/46.39322.1337002734434.22101325221112;取 1m3烟气进行计算,则SO2120106m3,排放浓度为6331201
13、0(18%)640.179/39.46 10g m。3)322.45663.37(18%)2957/min39.46Nm。4)3/85.5222.439.460.03Nmg。2.6 解:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 33 页 - - - - - - - - - - 按 1kg 煤进行计算重量( g)摩尔数( mol)需氧数( mol)C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O 83.25 4.625 0 需氧
14、 63.17+10.19+0.5=73.86mol 设干空气中N2:O2体积比为 3.78:1,则干空气量为73.864.781.2=423.66mol ,含水 423.660.0116=4.91mol 。烟气中: CO2 63.17mol ;SO2 0.5mol;H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol ;N2:73.863.78=279.19mol ;过剩干空气0.273.864.78=70.61mol 。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中 CO2 %25.14%10038.44317.63;SO2%11.0%
15、10038.4435.0;H2O %74.6%10038.44391.29; N2 %55.75%10038.44361.7079.019.279。O2 %33.3%10038.443209.061.70。2.7 解:SO2含量为 0.11%,估计约 1/60 的 SO2转化为 SO3,则 SO3含量51083.1601%11.0,即 PH2SO4=1.83105,lg PH2SO4=-4.737。查图 27得煤烟气酸露点约为134 摄氏度。2.8 解:以 1kg 油燃烧计算,C 860g 71.67mol;H 140g 70mol,耗氧 35mol。设生成 CO x mol ,耗氧 0.5x
16、 mol ,则生成 CO2 (71.67x)mol,耗氧( 71.67x)mol。烟气中 O2量610600%5.1x。总氧量xxxx5.2467.10635)67.71(5 .010600%5 .16,干空气中N2:O2体积比为 3.78:1,则含 N2 3.78( 106.67+24.5x) 。根据干烟气量可列出如下方程:6610600)5 .2467.106(78.367.7110600%5 .1xxx,解得 x=0.306 故 CO2%:%99.13%10010600306.0306.067.716;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载
17、名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 33 页 - - - - - - - - - - N2%:%62.84%10010600306.0)67.106306.05 .24(78.36由大气污染控制工程P46 (211)空气过剩系数07.1)06.05.05.1 (62.84264.006.05.05.11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:dPgdZ(1)将空气视为理想气体,即有mPVRTM可写为mP MVR T(2)将( 2)式带入( 1) ,并整理,得到以下方程:dPgMdZPRT假定在一定范围内温度T 的变化很
18、小,可以忽略。对上式进行积分得:lngMPZCRT即2211ln()PgMZZPRT(3)假设山脚下的气温为10。C,带入( 3)式得:5009.80.029ln10008.314283Z得5.7Zkm即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2 解:dmKzT100/35.25.1102988.297105 .1,不稳定dmKzT100/5.110308.2975.2973010,不稳定dmKzT100/0.130505.2973.2975030,不稳定dmKzT100/75.15.1302985.297305 .1,不稳定dmKzT100/44.15.1502983.297505 .1,
19、不稳定。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 33 页 - - - - - - - - - - 3.3 解:288. 00101)(PPTT,KPPTT49.258)400600(230)(288.0288. 001013.4 解:由大气污染控制工程P80 (323) ,mZZuu)(11,取对数得)lg(lg11ZZmuu设yuu1lg,xZZ)lg(1,由实测数据得x 0.301 0.477 0.602 0.699 y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761 由
20、excel 进行直线拟合,取截距为0,直线方程为:y=0.2442x 故 m0.2442。3.5 解:0.070.07110050()2()2.24/10Zuum sZ,0.070.072200100()2()2.35/10Zuum sZ0.070.073300200()2()2.47/10Zuum sZ,0.070.074400300()2()2.54/10Zuum sZ0.070.075500400()2()2.59/10Zuum sZ。稳定度 D,m=0.15 smZZuu/55.2)1050(2)(15. 015. 00101,smZZuu/82.2)10100(2)(15.015.
21、00202smZZuu/13. 3)10200(2)(15. 015. 00303,smZZuu/33. 3)10300(2)(15. 015.00404smZZuu/48. 3)10400(2)(15. 015. 00505。稳定度 F,m=0.25 smZZuu/99.2)1050(2)(25. 025. 00101,smZZuu/56.3)10100(2)(25.025. 00202精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 33 页 - - - - - - - - - - smZZ
22、uu/23. 4)10200(2)(25.025. 00303,smZZuu/68.4)10300(2)(25. 025.00404smZZuu/03. 5)10400(2)(25. 025. 00505风速廓线图略。3.6 解:1)根据 Air Pollution Control Engineering可得高度与压强的关系为dzRTgMPdP将 g=9.81m/s2、M=0.029kg 、R=8.31J/(mol.K) 代入上式得TPdPdz21.29。当 t=11.0。C,气压为 1023 hPa;当 t=9.8。C,气压为 1012 hPa,故 P=(1023+1012)/2=1018P
23、a,T=(11.0+9.8)/2=10.4。C=283.4K ,dP=1012-1023= 11Pa。因此mmdz894.28310181121.29,z=119m。同理可计算其他测定位置高度,结果列表如下:测定位置2 3 4 5 6 7 8 9 10 气温 /。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 气压 /hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 高度差 /m 89991011635362902711299281高度 /m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 315
24、8 2)图略3)dmKzT100/35.1898 .911212121,不稳定;0100/22. 299128 .9323232mKzT,逆温;0100/98.11011412434343mKzT,逆温;0100/61.01631514545454mKzT,逆温;dmKzT100/37.05361315656565,稳定;02901313767676zT精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 33 页 - - - - - - - - - - dmKzT100/15.02716 .121
25、3878787,稳定;dmKzT100/85. 012996. 16.12989898,稳定;dmKzT100/28.02818. 06 .1109109109,稳定。3.7 解:0100/22.14581.217.26111mKzTG,故011G,逆温;mKzTG100/72.07631 .216.15222,故dmKG100/72.022,稳定;mKzTG100/16.15806 .159.8333,故dmKG100/16.133,不稳定;mKzTG100/120000.250.5444,故dmKG100/144,不稳定;mKzTG100/25000.300.20555,故dmKG100/
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