环境工程学课程作业及答案解析.docx

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1、第一次作业1. 依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：333。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. CCl4104的混合气体，在管道中流淌的流量为10m3N, /s，试确定：1CCl4在混合气体中的质量浓度g/m3N和摩尔浓度cmol/m3N；2每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1g/m3N cmol/m3N。2每天流经管道的CCl410360024103kg=891kg3.重油元素分析结果

2、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gH2O 22.5 1.25 0N元素忽视。设干空气O2：N23N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N299.1875=374.93mol。11.27 m3N/kg重油。2干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油

3、。SO2百分比浓度为，空气燃烧时CO2存在最大浓度。10.62=3N/kg重油，10.62=12.33 m3N/kg重油。4. 一般煤的元素分析如下：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所须要的理论空气量和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。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 1灰分 1

4、8.1 /mol碳水分 9.0 /mol碳故煤的组成为CHSO，燃料的摩尔质量包括灰分和水分为。燃烧方程式为1理论空气量；SO2在湿烟气中的浓度为2产生灰分的量为1.1495+1.644/18103=3/kg灰分浓度为mg/m3104mg/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/m3在测定状态下，烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为3/min，水气含量8%体积。试计算：1过量空气百分比；2SO2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：1N2%=111%8%2%

5、0.012%=78.99%由大气污染限制工程P46 211空气过剩2在测定状态下，气体的摩尔体积为；取1m3烟气进展计算，那么SO2120106m3，排放浓度为。3。4。第二次作业1. 某粉尘粒径分布数据见下表，1推断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2假如符合，求其几何标准差, 质量中位直径, 个数中位直径, 算数平均直径及外表积体积平均直径。粉尘粒径/0224466101020204040浓度/255676273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, d, d15。9。按大气污染限制工程P129524；P129526；P129529。2.

6、 依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/ 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状况计算。解：气体流量按P141543；漏风率P141544；除尘效率：考虑漏风，按P142547不考虑漏风，按P1435483.对于题2中给出的条件，旋风除尘器进口面积为2，除尘器阻力系数为9.8，进口气流温度为423K，气体静压为490Pa，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限制工程P1425

7、45。4. 有一两级除尘系统，系统的流量为3/s，工艺设备产生粉尘量为/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：按大气污染限制工程P145558粉尘浓度为，排放浓度10199%=/m3；0.1=/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，假设除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。粉尘间隔/122334质量频率 /%进口g1出口g2粉尘间隔/45566881010122030质量频率 /%进口g1出口g2解：按大气污染限制工程P144552P=0.02计算，如下表所示：粉尘间隔/122334质量频率 /%进口g1

8、出口g293959092粉尘间隔/45566881010122030其他质量频率 /%进口g1出口g209898100据此可作出分级效率曲线。6. 某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。平均粒径/质量频率/%分级效率/%83060758186959899100解：按大气污染限制工程P144554。7.计算粒径不同的三种飞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101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。解：。当dp时，应处在Stokes区域。首先进

9、展坎宁汉修正：，。那么，。当dp=4000时，应处于牛顿区，。，假设成立。当dp时，忽视坎宁汉修正，。经验证Rep500，假设成立。5.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，气体流速是/min，并观测到其操作效率为64.9%。问须要设置多少层可能得到80%的操作效率。解：按层流考虑，依据大气污染限制工程P16365，因此须要设置23层。6. 有一沉降室长，高12m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度/cm3，空气粘度/(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.的粒子质量分数相等，以/min的流量通过多层沉

10、降室。给出以下数据，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=，n=19层。解：设空气温度为298K，首先进展坎宁汉修正：，。故 EMBED Equation.3 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/m3灰尘的气流，其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到以下结果。粒径范围/捕集粉尘的质量百分数/%逸出粉尘的质量百分数/%055101015152020252530303535404045451作出分级效率曲线；2确定分割粒径。解：依据大气污染限制工程P144553P=0.1计算分级效率，结果如下表所示：粉尘间隔/055101015

11、15202025253030353540404545质量频率 /%捕集g3出口g25.59 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。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：按大气污染限制工程P170618；。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

12、的粉尘，该电除尘器由四块集尘板组成，板高和板长均为366cm，板间距，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/s。试确定：1当烟气的流速匀称分布时的除尘效率；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：1Q=2/3=0.667 m32=2，。2故。11.板间距为25cm，运用者盼望总效率不小于98%，有关法规规定排气中含尘量不得超过/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/并假定德意希方程的形式为，其中捕集效率；K经验常数；d

13、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意环保规定；3能否满意运用者须要。解：1由题意dp，dp，dp，故2，那么=/m3/m3。不满意环保规定和运用者须要。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=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110；250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

14、, 10.1%。2dp=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=/m3，喉管气速为83m/s，粉尘密度为/cm3105Pa.s，取校正系数0.2，忽视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/%解：按大气污染限制工程P211653由655 EMBED Equation.3 ，除尘效率约为1；因此故。 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

15、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读取。取，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用大气污染限制工程P150583。因此， EMBED Equation.3 =0.11Cylinder。故M=。而液滴本身104%。15. 利用清洁滤袋进展一次试验，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/min的流速通过滤袋，滤饼密度/cm3，总压力损失及沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率以m2表示，假设滤袋面积为2。61

16、266677490099010621152M/kg解：当T=300K时，v=1.8m/min=0.03m/s。，。利用所给数据进展线性拟和，即，Kp1012m2。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=气体的外表流速；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假设dpa，Dc=，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将数据代入所给公式，2由 可得z=。3由Air Pollution 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