环境工程学《大气污染治理工程》习题集汇总(共57页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上大气污染治理工程习题解 前 言 第一章 概论1.1 计算干洁空气中N2、O2、Ar和CO2气体质量百分数。 解：由表1-1查得干洁空气中各气体的体积百分数如下： N2 O2 Ar CO2 78.08 20.95 0.93 0.03 以N2为以例，计算其质量百分数 已知N2分子量为28.016，干洁空气平均分子量为28.966，N2的质量百分数： N2%=同理得： N2 O2 Ar CO2 体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.04561.2 根据我国的环境空气质量标准求SO2、NO2、CO

2、三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。 解：由表16查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为： SO2 NO2 CO Cm(mg/m3) 0.15 0.08（2012） 4.00 以SO2为例计算体积分数 Cv= =0.05310-6 =0.05310-4 % 同理得： SO2 NO2 CO 体积百分数（%） 0.05310-4 % 0.038910-4 % 3.2010-4 %1.3 CCl4气体和空气混合成体积百分数为1.510-2%的混合气体，在管道中流量为10m3/s，试确定。 （1）CCl4在混合气体中的质量浓度Cm（单位g/m3）和浓度C（单位mg/mol）。 （2）每

3、天流经管道的CCl4质量是多少kg 解：已知 1.510-2%=1.510-4 （1）Cm= Cm=1.510-415410-3=2.3110-5kg/mol （2）已知：1d=86400s 每天流经管道的CCl4质量： 1.031010-386400=889.92kg/d1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200g/m3。试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为0.12。 解：成人每次吸入空气量：500cm3=5.010-4m3 每小时吸入空气量：5.010-4m31560=0.45m3/h 每小时吸入颗粒物

4、量：0.45200=90g/h 沉积在肺泡上颗粒物量：900.12=10.8g/h1.5 地处平原的某城市远郊区的工厂烟囱有效高度50m，若烟尘排放控制系数Pe=27t/（m2h），求烟尘的允许排放量。若排放量为0.08t/h,试求烟囱有效高度的最小值。 解：由点源烟尘排放率计算式：Qe=PeHe210-6得 烟尘允许排放量：Qe=2750210-6=0.068t/h 由Qe=PeHe10-6得 He= =54m第二章 燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果为：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0% 试计算：燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量

5、；干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解： 已知1kg重油中各成分的含量如下： 质量/g 摩尔数/mol（按原子数计） 需氧数/mol C 855 71.25 71.25 H 113 112.10 28.25 N 2 0.143 0 0.071（N2） S 10 0.3125 0.3125 O 20 1.25 -0.625 所需理论氧气量为： 71.25+28.25+0.3125-0.625 =99.188mol/kg重油 需要的理论空气量为： 99.188（1 + 3.78） =474.12mol/kg重油 即： 474.1

6、222.4/1000 =10.62m3/kg重油（标态） 理论空气量条件下的烟气组成（mol）为： CO2：71.25 H2O：56.5 SOx：0.3125 N2：99.1883.78+0.071 理论烟气量为： 71.25+56.5+0.3125+99.1883.78+0.071 =503.03mol/kg重油 503.0322.4 10-3 =11.27m3/kg重油（标态） 干烟气量为：503.03-56.5 =446.53mol/kg重油 即： 446.5322.410-3 =10.00m3/kg重油（标态） SO2量为：0.31250.97 =0.3031mol/kg重油（认为S的

7、生成物中SO2占97%） 干烟气中SO2的质量浓度为： 0.3031106/446.53 =678.79 =1939.40mg/m3 假设C全部生成CO2，则CO2的量为71.25mol/kg重油。 CO2的最大质量浓度为： 当空气过剩10%时，空气过剩系数=1.1 则实际的空气量为： 10.621.1=11.682m3/kg重油 实际烟气量为： 3/kg重油2.2 煤的元素分析结果（质量百分数）是：S 0.6% H 3.7% C 79.5% N 0.9% O 4.7% 灰分：10.6%。在空气过剩20%下完全燃烧，当忽略大气中N2生成的NO，燃料氮（1）50%被转化NO时，（2）20%被转化

8、NO时，计算烟气中NO的质量浓度。 解：（1）以1kg煤为基础，则N被50%转化为NO时 质量/g 摩尔数/mol 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 18.5 9.25 18.5 C 795 66.25 66.25 66.25 N 9 0.6424 0.1606 0.3212 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量： 0.1875+9.25+66.25+0.1606-1.469 =74.38mol/kg煤 理论空气量为： 74.38(1+3.78) =355.54mol/kg煤 理论烟气量为： 0.1875+18.5+66.2

9、5+0.3212+74.383.78 =366.42mol/kg煤 实际烟气量为：366.42+355.540.2 =437.53mol/kg煤 NO的质量浓度为： （2）以1kg煤为基础，当N 20%被转化时 质量/g 摩尔数/mol（以原子数计） 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 37 9.25 18.5 C 795 66.25 66.26 66.25 N 9 0.6424 0.06424 0.1285 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量为： 0.1875+9.25+66.25+0.06425-1.469 =74.28

10、mol/kg煤 1kg煤完全燃烧所需要的理论空气量为： 74.28(1+3.76) =353.57mol/kg煤 理论烟气量为： 0.1875+18.5+66.25+0.1285+74.283.76 =364.36mol/kg煤 实际烟气量为： 364.36+353.570.2 =435.07mol/kg煤 NO的摩尔数为： 0.64250.2 =0.1285 则NO在烟气中的质量浓度为： 2.3 某锅炉燃用煤气成分体积比为：H2S0.2%、CO25%、O20.2%、CO28.5%、H213.0%、CH40.7%、N252.4%。空气含湿量为12g/m3(标态)，=1.2时，试求实际所需空气量

11、和燃烧时产生的实际烟气量。 解：以1kmol煤气计，则（2分） 摩尔数/mol 需氧量/mol 烟气量/Lmol H2S 2 3 4 CO2 50 0 50 O2 2.0 -2 0 CO 285 142.5 285 H2 130 65 130 CH4 7 14 14+7=21 N2 524 0 524 1）由上表可知理论需氧量为： 3-2+142.5+65+14=223.5mol/kmol煤气=222.5L/（m3煤气）（2分） 理论干空气量： 222.5(1+3.78) =1063.55L/（m3煤气）（2分） 实际空气量： 1063.55 （2分） 2）理论干烟气量： 4+50+285+1

12、30+21+524+223.53.78 =1855.05L/m3（2分） 实际烟气量： 1855.05+(1295.315-1063.55) =2086.815L/m3煤气（2分）2.4 烟道气各组分的体积分数为：CO2 11%、O2 8% 、CO 2%、SO20.012%、颗粒物的质量浓度为30.0g/m3（测定状态下），烟道气流量在93310Pa和443K条件下为566.37m3/min，水汽体积分数为8%。试计算：（1）过量空气的百分数；（2）SO2排放的质量浓度（单位：mg/m3），（3）在标准状态下（1.013105Pa和273K），干烟气的体积；（4）在标准状态下颗粒物的质量浓度。

13、 解：（1）由已知条件可得N2的体积含量为： 100%-11%-8%-2%-0.012% =79% 所以过量空气百分数为： 由式2.22：=1+ =50% （2）在P=93310Pa，T=443K下，SO2的排放浓度为： 0.012%106 =195mg/m3 （3）在标态下干烟气的体积为： 5663.37(1-8%) （4）在标态下颗粒物的浓度为： 2.5 某燃油锅炉尾气，NO排放标准为287.5mg/m3，若燃油的分子式为C10H20Nx，在50%过剩空气条件下完全燃烧，燃料中的氮50%转化为NO，不计大气中N2转变生成的NO。计算在不超过排放标准情况下，燃料油中氮的最高质量分数。 解：以

14、1molC10H20Nx燃烧为基础，则 需氧量（mol）：10+ 理论空气量（mol）：4.76 实际空气量（mol）:1.54.76 在理论空气量下产生的理论烟气体积为： CO2：10mol，H2O：10mol、NO：，N2：3.76 理论烟气量（mol）为：10+10+ 实际烟气量（mol）为：（76.4+1.69x）+0.5 =112.1+2.285x NO的浓度： x0.048 即燃料油中N的最大允许含量为： 2.6 某燃油锅炉每小时耗油4.8t，油的低位发热量Q1=40614kJ/kg，=1.3，安装有省油器=0.15，求该锅炉每小时排放的烟气量。 解：（1）由式2.14计算理论空气

15、量 （2）由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量 =1.11 =15.38（m3/kg）（标态） （3）每小时产生的烟气量 15.384800 =73824m3/h（标态） 第三章 污染气象学基础知识3.1 在高塔下测得下列气温资料，试计算各层大气的气温直减率：r1.5-10、r10-30、r30-50、r30-50、r1.5-50，并判断各层大气稳定度。高度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.3 解：已知r=-T/Z rd=0.98K/100m 以r1.5-10为例计算 r1.5-10=-(297.8-298)/(10-1.5)=0.0235K/m=2.35K

16、/100m 因为r1.5-10rd ，所以大气不稳定 总的计算结果及判断列于下表。r1.5-10r10-30r30-50r1.5-30r1.5-502.351.51.01.751.44不稳定不稳定中性不稳定不稳定3.2 某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的SO2质量为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。解：根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得 y=35.3m z=18.1m C（x,0,0,H）= = =2.7310-5g/m3 =2.7310-2mg/m33.3 据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的

17、速率排放氮氧化物。在风速为7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？假设这个垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。 解：根据题设条件， 由表38查得，稳定度级别为D，由表39 查得y=173m z=79.1m C（3000,0,0,0）= =9.9710mg/m33.4 在阴天情况下，风向与公路垂直，平均风速为4m/s，最大交通量为8000辆/h，车辆平均速度为63km/h，每辆车排放CO量为210-2g/s，试求距公路下风向300m处的CO浓度。 解：由于公路两侧污染物浓度基本处于稳定状况，故此，可以认为汽车尾气污染是无限线源污染。 由表38查得稳定度级别为D。 由表39查得z

18、=12.1m 求线源排放强度Q： Q=车流量/平均流速单位时间排污量 =8000/（631000） 210-2 =2.5410-3(g/m.s) 由于风向与公路垂直，且公路可视为无限长线源，故可按下式计算： C（x,y,0,H）= 取汽车尾气排放有效源高H=0.4m，则： C（300,0,0;0.4）= =4.1910-5g/m3 =4.1910-2mg/m33.5 某电厂烟囱有效源高为150m，SO2的排放量为151g/s，在夏季睛朗的下午，地面风速为4m/s。由于上部锋面逆温将使垂直混合限制在1.5km以内，1.2km高度的平均风速为5m/s。试估算正下风3km和11km处的SO2浓度。

19、解：夏季晴朗的下午，太阳辐射为强辐射。在地面风速为4m/s时，由表38查得大气稳定度为B级，由式3.61有： z=（D-H）/2.15=（1500-150）/2.15=628m由表39查得XD=4.95km当X=3km2XD时，地面轴线浓度 =6.210-mg/m33.6 某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/s。夜间及上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风向16km处的地面轴线浓度。 解：夜间=4m/s，云量=3/10时，由表38查得稳定度级别为E级，由E级和X=16km查表39得y=544m z=100m则求得： Lf=H+2z=150

20、+2100=350m yf=y+H/8=544+150/8=563m =0.046mg/m33.7 某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度100，流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20，试确定烟气抬升高度及有效高度。 解：（取Pa=1013.3hPa） =0.351013.325080/373.15 =19008.7kJ/s 由表36取城市远郊区n0=0.332，n1=3/5，n2=2/5 =0.33219008.73/51002/5/4 =193.3m H=Hs+H =100+193.3 =293.3m3.8 一工厂建在平原郊区，

21、其所在地坐标为310N、1040E。该厂生产中产生的SO2废气都通过高110m、出口内径为2m的烟囱排放。废气量为4105m3/h（烟囱出口状态），烟气出口温度150，SO2排放量为400kg/h，在1993年7月11日北京时间13时，当地气温状况是气温35，云量2/2，地面风速3m/s，试求此时距烟囱3000m的轴线浓度和该厂造成的SO2最大地面浓度及产生距离。 解：确定大气稳定度： 由表310查得=21o，由式3.90得 h0=arcsinsin31o sin21o+cos31ocos21ocos(1513+104-300) =79o53 根据ho及云量2/2查表311得辐射等级+3，又根

22、据辐射等级及地面风速查312得稳定度B。 校正风速： 由表35得B类稳定度下风指数m=0.15，再由指数公式得 由表39查得3km处：y=395m z=363m 按式 Q=400kg/h=111.1g/s 由式3.75 Qh=0.35PaQv =0.351.013103(4105/3600) =13970kJ.s-1 由表36取no=0.332,n1=3/5， n2=2/5 由式7.74 =0.332/51102/5/4.3=155.4m H=Hs+H =110+155.4 =265.4m =4.410-5g/m3 =4.410-2mg/m3 由式3.34 z= 由表39，取xcmax=165

23、0m y=230m 由式3.33 = =7.010-5g/s =7.010-2mg/s第四章 除尘技术基础4.1 对某一粉尘进行实验测定，得如下数据粒径范围055101015152020252530质量/g92866121174198粒径范围/m30353540404550555560质量/g174174121289试回答： （1）该粉尘的粒径分布属于哪一种？ （2）绘出该粉尘频数分布、频率密度分布、筛上、筛下累计分布曲线。 （3）在图上标出该粉尘的粒径平均数，众径和中位径位置及数值。 解：（1）该粉尘的粒径分布接近正态分布。 （2）频率分布： 以粒径05为例求： m总=9+28+66+121

24、+174+198+174+174+121+28+9 =1102g g0-5=m/mo100% =9/1102100% =0.8% f0-5=g/dp =0.8%/5 =0.16%m-1 由G=g Go-5=0.8% G0-10=3.3% 而R=100-G RO-5=99.2% Ro-10=96.7% 总计算结果如下：粒径间隔/m组中点/m组间隔/mg/%q/%m1R/%G/%0-52.550.80.1699.20.85-107.552.50.596.73.310-1512.556.01.290.79.315-2017.5511.02.279.720.320-2522.5515.83.1663.

25、936.125-3027.5518.03.645.954.130-3532.5515.83.1630.169.935-4037.5515.83.1614.385.740-4542.5511.02.23.396.750-5552.552.50.50.899.255-6057.550.80.160100以表上数据作图 注：系列1-频率分布，%m-1 系列2筛上累计分布，%系列3筛下累计分布，% （3）由图得： ， ， 4.2 某粉尘的粒径分布如下：组 数粒径范围/m质量/g组中点/m123456703.53.55.55.57.57.510.7510.7519192727430.7500.6751.

26、5002.1001.4250.6000.451.754.56.59.12514.87523.0035.00 （1）试求出该粉尘的频数分布，频率密度分布及筛上累计分布R。 （2）试问该粉尘粒径分布遵从哪一种类型分布（正态分布、对数一概率正态分布、罗辛拉姆勒分布），并将上述计算结果用图线绘于相应的坐标纸上。 解：以03.5m为例计算 由题给条件mo=M =7.5g g0-3.5=m0-3.5/m0100% =0.750/7.5 =10% f03.5=g03.5/dp =10%/3.5 =2.9%m-1 计算结果如下： 粒径范围/m组中点/m质量/gg/(%)f/%.m-1R(%)LndpLg100

27、/R03.51.750.7500.102.9900.562.053.55.54.50.6750.094.5811.502.095.57.56.51.5000.2010.0611.872.217.510.759.1252.1000.288.6332.222.4810.751914.8751.4250.192.3142.702.85192723.000.6000.081.00.63.143.22274335.000.450.060.38003.56 （2）符合罗辛拉姆勒分布4.3 已知某粉尘粒径分布数据（见下表）(P158 5.3) （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

28、，求其几何标准差、质量中位径、粒数中位径、算术平均直径及体积表面积平均直径。 粒径间隔/m0224466101020204040质量m/g0.812.2255676273 解：（1）以02m为例计算： mo=m =200g g0-2=m/m0100% =0.8/200100% =0.4% q0-2= g0-2/dp=0.4%/2 =0.2%m-1 ln =0 计算结果列表如下：粒径间隔/m组中点/mg%q%m-1lndpG%R%0210.40.200.499.62436.13.11.106.593.546512.56.31.6119.081.06108287.02.0847.053.01020

29、15383.82.7185.015.020403013.50.683.4098.51.5401.5100 （2）根据数据作图得出符合对数正态分布 由图知：dp(R=84.1%)=3.7m, d50=8.6m dp(R=15.9%)=20.1m 几何标准差 d50=d50exp(31n2g)，所以d50=3.9m d1=d50exp(0.5lng)=3.9exp(0.5ln2.36)=5.6m dvs=dexp(2.51n2) = 3.9exp(2.5ln22.36) =7.2m4.4 对于题4.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，粒子卡门形状系数为0.65，填充空隙率为0.7。试确定其

30、比表面积（分别以质量、净体积和堆积体积表示）。(P158 5.4) 解：真实体积：= = 堆积体积：= 3 质量体积：m= =6.7103cm2/g4.5 试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力： （1）； （2）； （3）； 解：由题给空气温度，查附录6，当t=20时，=1.8110-5pa.s， =1.20kg/m3,t=100时，=2.1g10-5pa.s，=0.947kg/m3 （1）若雷诺数Rep1，在斯托克斯区 由式4.26，us= 由式4.12，Rep=dp u/ = 假设正确。由式4.14 =2.5910-9(N) （2）当dp=40m时 由4.26 us= Re

31、p= = =3.2710-10(N) (3)当dp=1.0m时 由式4.27，us= = =3.110-5m/s 其中由式4.18计算C=1+kn = = =516.4m/s = =8.9310-8m =8.9310-2m kn=2/d =28.93/1.0 =0.179 C=1+0.179 =1.225 = =1.3510-41 = =5.210-15(N)4.6 对某厂的旋风除尘器进行现场测试得到：除尘进口气体流量为10000m3/h，含尘浓度为4.2g/m3，除尘器出口的气体流量为12000m3/h，含尘浓度为340mg/m3，试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风率和不考虑漏风两种情况计算）。(P158 5.5) 解：考虑漏风： 已知：Q进=10000m3/h C进=4.2g/m