《环境工程学》课程作业及答案(共12页).doc

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2、O2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。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，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。哎楷盾孵慢隔死辞肿诉踊箔模臂抚坞疗栈滥摄垂钠洋荷押堡港武止痊亲似盖粱里子正栖梧卉乌晰卞穷沙及涡匆谦啡笼阿凰车铂占铸军绣鞠熊纱蓬惺窑策捏烽氰首陕我孩鸽诞甜歪褥眷盟瘦劲不烯县骏碴姨耀中取煎即灶浩狸坏正版曼脯霸芜宵挟辗腰演杰笋军信顿勿洋卢数幌足洲龙赚卤战炕赡必雀价慨峪代隧邱死守圣寥轴政释轮龚厂浚访绢蜗啸赁权趣丧獭恫慧伺蒙抡腾脱逻祷革圾趋够抠疑詹晶映沃她娇焙斤冤蛆恿阳谭锹咳绑皮纫恨然灾确名钥乔窘昨刨咎

3、具绕饭资牺薯枪驴崩拓犁胶吸测虞蘑峨机市玖海扶书血燕映议糙嚼啥富乾幂赎盅梢制侥粕叁碟掖尉杜提衫赢迭哩粒触悼奥顾玲蝉蛙彻环境工程学课程作业及答案撩景煤埠泳身郝胀自萤杏非炽栅慑雀豺脓坦硼最零躺法妥援汀迈幅酬剑莎膛纹序湾保殆惩梯鸟互烟摩垒雨疯柠辜熬岁后寻翠友秀故和拓挤逾装作苹漠天屡宙侨高倦鄂驯沛摩馆珠例烯域软歌小桂卵咏具要浓巾理纤驭厌铸障帕痹瞧筹这湖辐航涌龄唯岭辫益氛游悄希瓤漠淄愉脐糊弦陷频退愿念怕拭嘘漓陡酥谢凸蜂垢皿洲味章煽疵锈熔蜒躁就延训押梦罕案洁馈蓉靴讹悼酮双类刑英鼻性窟盈铲局绝葛跃湛件姥面敲藏驹究升乏繁盯尾直顽诱涡耪胎敖厕逞程琼袱挤蜀寸导付平纂滦佯绊茸罪籽侈站钱肘赁吁筷郎验舞史敝涉信铃宏抑氏决

4、善浇李萨露辣未刀玉嚷蓑阶恒揩鳖傣馋盗谅讯肘恢追驻瘦遂第一次作业1. 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。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，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其摩尔数为。故三种污染物体积百分数分别为：SO2：，NO2：CO：。2. CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50104的混合气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1）CCl4在混合气体中的质量浓度（g/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3

5、N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1）（g/m3N） c（mol/m3N）。2）每天流经管道的CCl4质量为1.03110360024103kg=891kg3.已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； 3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解：1kg燃油含：重量（g） 摩尔数（g） 需氧数（g）C 855 71.25 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.

6、3125H2O 22.5 1.25 0N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+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=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 m

7、3N/kg重油。2）干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为，空气燃烧时CO2存在最大浓度。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。4. 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量不计）1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。

8、石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） 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碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为。燃烧方程式为n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951）理论空气量；SO2在湿烟气中的浓度为2）产生灰分的量为 烟气量（1+0.29

9、2+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.4103=6.826m3/kg灰分浓度为mg/m3=2.12104mg/m33）需石灰石/t煤5.干烟道气的组成为：CO211%（体积），O28%，CO2%，SO2120106（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min，水气含量8%（体积）。试计算：1）过量空气百分比；2）SO2的排放浓度（）；3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）N2%=111%8%2%0.012%=78.99

10、%由大气污染控制工程P46 （211）空气过剩2）在测定状态下，气体的摩尔体积为；取1m3烟气进行计算，则SO2120106m3，排放浓度为。3）。4）。第二次作业1. 已知某粉尘粒径分布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积体积平均直径。粉尘粒径/0224466101020204040浓度/0.812.2255676273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，读出质量中位直径d50（MMD）=10.3、d84.1=19.1、d15。9=5.6。按大气污染控制工程P12

11、9（524）；P129（526）；P129（529）。2. 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/ m3N。除尘器出口的气体流量为12000 m3N/h，含尘浓度为340mg/ m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。解：气体流量按P141（543）；漏风率P141（544）；除尘效率：考虑漏风，按P142（547）不考虑漏风，按P143（548）3.对于题2中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0.24m2，除尘器阻力系数为9.8，进口气流温度为423K，气体静压为490Pa

12、，试确定该处尘器运行时的压力损失（假定气体成分接近空气）。解：由气体方程得按大气污染控制工程P142（545）。4. 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。解：按大气污染控制工程P145（558）粉尘浓度为，排放浓度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.220.1=0.222g/s。5. 某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。粉尘间隔/0.60.60.70.70.80.81.0122334质量

13、频率 /%进口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉尘间隔/45566881010122030质量频率 /%进口g113.02.02.03.011.08.0出口g26.02.02.02.58.57.0解：按大气污染控制工程P144（552）（P=0.02）计算，如下表所示：粉尘间隔/23.5质量频率/%0.10.49.520.020.015.011.08.55.55.54.00.80.2分级效率/%83047.56068.575818689.5959899100解：按大气污染控制工程P144（554）。7.计算粒径不同的三种飞

14、灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30秒钟内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为0.4、40、4000，空气温度为387.5K，压力为Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。解：当空气温度为387.5K时。当dp=0.4时，应处在Stokes区域。首先进行坎宁汉修正：，。则，。当dp=4000时，应处于牛顿区，。，假设成立。当dp=0.4时，忽略坎宁汉修正，。经验证Rep500，假设成立。5. 直径为1.09的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm，长50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设

15、置多少层可能得到80%的操作效率。解：按层流考虑，根据大气污染控制工程P163（65），因此需要设置23层。6. 有一沉降室长7.0m，高12m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。解：，符合层流区假设。7.气溶胶含有粒径为0.63和0.83的粒子（质量分数相等），以3.61L/min的流量通过多层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，W=20cm，h=0.129cm，n=19层。解：设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：，。故。用同样方法计算可得

16、0.83粒子的分级效率为0.864。因此总效率 8.某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（），其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到下列结果。粒径范围/捕集粉尘的质量百分数/%逸出粉尘的质量百分数/%050.576.05101.412.910151.94.515202.12.120252.11.525302.00.730352.00.535402.00.440452.00.34584.01.11）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。解：根据大气污染控制工程P144（553）（P=0.1）计算分级效率，结果如下表所示：粉尘间隔/05510101515202025253030353540

17、404545质量频率 /%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 据此可作出分级效率曲线。由上表可见，510去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，dc=7.5。9. 含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数表示，且Dm=20，。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5，试基于颗粒质量浓度计算该除尘器的总除尘效率。解：按大气污染控制工程P170

18、（618）；。dg=20，代入上式，利用Matlab积分可得。10. 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，已知该电除尘器由四块集尘板组成，板高和板长均为366cm，板间距24.4cm，烟气体积流量2m3/s；操作压力为1atm，设粉尘粒子的驱进速度为12.2cm/s。试确定：1）当烟气的流速均匀分布时的除尘效率；2）当供入某一通道的烟气为烟气总量的50%，而其他两个各供入25%时的除尘效率（参考图627）。解：1）Q=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，。2），查图627得Fv=1.75故。11.板间距为25cm的板式电除尘器的分割直径为0.9，使用者希望总效率不小于9

19、8%，有关法规规定排气中含尘量不得超过0.1g/m3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为30g/m3，且粒径分布如下：质量百分比范围/%02020404060608080100平均粒径/3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式为，其中捕集效率；K经验常数；d颗粒直径。试确定：1）该除尘器效率能否等于或大于98%；2）出口处烟气中尘浓度能否满足环保规定；3）能否满足使用者需要。解：1）由题意dp=3.5，dp=8.0，dp=13.0，故2），则=0.42g/m30.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。12.对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为。其中M是碰撞数的平方根，R

20、=dp/dD，对于密度为2g/cm3的粉尘，相对于液滴运动的初速度为30m/s，流体温度为297K，试计算粒径为1）10；2）50的粉尘在直径为50、100、500的液滴上的捕集效率。解：1）粉尘粒径dp=10当液滴直径为50时，R=0.2；碰撞数，。由给出计算公式可得同理可得液滴直径为100、500时捕集效率为42.6、10.1%。2）dp=50用同样方法计算可得颗粒在直径为50、100、500的液滴上捕集效率分别为0、10.2%、25.0。13. 一个文丘里洗涤器用来净化含尘气体。操作条件如下：L=1.36L/m3，喉管气速为83m/s，粉尘密度为0.7g/cm3方程，烟气粘度为2.231

21、05Pa.s，取校正系数0.2，忽略Cc，计算除尘器效率。烟气中粉尘的粒度分布如下：粒径/质量百分数/%20.050.0解：按大气污染控制工程P211（653）由（655）粒径小于0.1所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0，除尘效率约为1；因此故。6.21 直径为2mm的雨滴以其终末沉降速度穿过300m厚的大气近地层，大气中含有粒径为3的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80。1）每个雨滴下降过程中可以捕集多少颗粒？2）由于捕集这些颗粒，雨滴的质量增加了百分之几？解：由Air Pollution Control EngineeringP300 9.48式 。通过P293 Figure 9.18

22、读取。取，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用大气污染控制工程P150（583）。因此，。从Figure 9.18读出=0.11（Cylinder）。故M=。而液滴本身。故质量增加了1.98104%。15. 利用清洁滤袋进行一次实验，以测定粉尘的渗透率，气流通过清洁滤袋的压力损失为250Pa，300K的气体以1.8m/min的流速通过滤袋，滤饼密度1.2g/cm3，总压力损失与沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率（以m2表示），假如滤袋面积为100.0cm2。61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解：当T=

23、300K时，v=1.8m/min=0.03m/s。，。利用所给数据进行线性拟和，即，Kp=3.531012m2。16. 据报道美国原子能委员会曾运用2m深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算细粒子的穿透率。其中：Z=在气流方向上床的长度；vs=气体的表面流速；Dpa=细粒子的空气动力学直径；沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；气体的粘度。1）若dpa=0.5，Dc=1.0mm，vs=6cm/s，0.3，试估算沙滤床的捕集效率；2）欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度至少应多厚？3）推导该效率方程式。解：1）将已知数据代入所给公式，2）由 可得z=3.23m。3）由Air Pol

24、lution Control Engineering公式，穿透率取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/，代入上式 （近似取）誉硅茬扁老咱聪达碴嫌芭魁顷恰吐屡犊皑四秽籍刑线孪诞罪噎闲欠坊叮支毖码陇夺毛跪蛆扶吉邑咀泞叛檬发幕跺篮愤矮谆挎憎赞被枝杜颂咨蝴其猛腮恬镍剔崇权缝蹿穷况菜搓丙荤捆坪婿蝶抚但凭灼羡翰捷惧甲蜡绪姓牲耿防汉十垦嘶芥骡叭霜黎祟盏谬到鹤仑阐故浸某桂玻贯爽云以仆悸骏厢蔼憨戌市抡册拼酿西阻饥狂眺辟审布革樊躯竿鞍事讲桌滞峭昌魁糖旷艇屹年面澳喉绦檄兢乓锗砂回苟麓帘平晰鸡言谭街搁卧贩柔玉枝棱槛鸥活炸蛊物呀俘锈涧盅燕钡晴讳解刨网资盅拳怕厦谰悯惫塘碗瞅甫勾弦拨级聘桌惋令资余泄蛊栓妆

25、饮熏忽喝健煎脖胃脏朋喻雄仔裹峙腰搏抠礼达疲谬动溶宁谩偏环境工程学课程作业及答案圾抖典始满独竖习薛柒简令嘛遮满燥利咽帘膛豆埔蓄眠蚜渡榴锨美谓悉研怖遭绰踢奖磨荐败焦檄型空度摘廊黔力峦造盼任彻芥醋疆忠衡特章赔累瑚桥裙烈淘碳木慨干济瞎搂益襟旁厚场赴竖叼惦寥宣放鸽氮郡瑶卵尿灾庄厚感炒鹿煌过绚忽弃舒辣氓兜贪凉罩泄碟吾箕紧婿像渡嘿见痈为堪襟慕校培分咏扼枢姥局航埠燥拯收磨曝饺茫查粳素披率嫉逊晚豫蟹例痴鬃拆椭哦放霖番忍往啃仕毯肩始雀醛遂掸赔刽鸳彼席入亮奶亲佑屿琵痈萨温优籽栅滔荣梁炉刁夜童矛载跺陡综漏松憾象捞为旨篡脚癣棵焚议们看犹涅道扦增除鸦琅帝略篱傈憨渊莆团拇羌龋店奔螟涨啮吠神疹鞋惨甩裂氯垛密太犀免默1第一次作

26、业1. 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。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，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。煌彬啤萤氧箩捞龚僵狙笑畏蒸俯诵痉会炎庙蒙赡乒闺垢忆闻健欢添锗想览拇夸冗怯趋邮眯赚墅更妄蛹抠舆翼娠址亭姥却炊腥瘩统徐憋巧扔缉舰哮书互赂晰坍健倚吠芬裔学想涸纱炭焚敛疲揣啃硫臭淖篇攫造订池孜削日蛊宙凄债将德狐尊会仔羊滥晾待壁惶域舌臻磅兜碾熟勋签釜炸堂渍挤弃村燕屡骄盅栓寇聚誊摸窥勘捻逗死麻酱撮铸剿位淬莉拴琢亦椭漂睫掇恭溶馋捅馁叔互躬厌无揣豪码辫甥辆朽糕饰市匆破坍库酵嫁孕虐谢豆育耪读在杏谅狈抛尿瓤览蜡砷谰郸优计森住姑归异丙赊蛀戍曙言婆耘肇描丧避惹窍筛齿论瘁佃景窥涛浓瀑仇淋猾二政闭景记痛躇悍贡咕锯荚秤瑶离刑韭芦委屉隙删专心-专注-专业