1、1.2 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出 SO2、NO 2、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，NO 2：0.12mg/m 3，CO：4.00mg/m 3。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mol64.4.2103为：SO2： ，pm052.643.105.NO2： 84.CO： 。pm20.364.2810.环境空气质量标准GB3095-2012 二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2： 0.15mg/m3，NO 2：0.08mg/
2、m 3，CO：4.00mg/m 3。NO2：30.810.946.4pm1.3 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）CCl 4 在混合气体中的质量浓度 （g/m 3N）和摩尔浓度 c（mol/m 3N） ；2）每天流经管道的 CCl4 质量是多少千克？解：1） （g/m 3N） 334 /01.10.2551 Nmgc（mol/m 3N） 。3334 /7.6. Nol2）每天流经管道的 CCl4 质量为1.03110360024103 kg=891kg1.5 设人体肺中的气体含 CO 为 2.2104 ，平均含氧
3、量为 19.5%。如果这种浓度保持不变，求 COHb 浓度最终将达到饱和水平的百分率。解：由大气污染控制工程P14 （11） ，取M=210，2422 2.1010.36995COpCOHbMCOHb 饱和度%15.9236.01/122 HbOCHbOCO1.6 设人体内有 4800mL 血液，每 100mL 血液中含20mL 氧。从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min，受污染空气中所含 CO 的浓度为 104 。如果血液中 CO 水平最初为：1）0%；2）2% ，计算血液达到 7%的 CO 饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的 CO 全被血液吸收。解：含氧总量为 。不同 CO 百分含量m
4、L96010248对应 CO 的量为：2%： ，L59.1%29867%： m26.7301） 最初 CO 水平为 0%时；in0.172012.46.734t2） 最初 CO 水平为 2%时min4.125012.459.6.734t2.1 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（ mol） 需 O2 数（mol）C 85
5、5 71.25 71.25H 113 113 28.25S 10 0.3125 0.3125O 20 1.25 -0.625N 元素忽略。1）理论需氧量71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg设干空气 O2：N 2 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，H 2O 56.50mol，SO 20.1325mol，N 23.7899.1875=374.93mol。理论烟气量71.25+56.50+0.3125+
6、374.93=502.99mol/kg 重油。即502.9922.4/1000=11.27 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 ，%07.1049.6325.0空气燃烧时 CO2 存在最大浓度。%96.151049.625.713）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 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
7、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。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 0.144 0.026灰分 18.1 3.306g/mol碳水分 9.0 1.644g/mol碳故煤的组成为 CH
8、0.584S0.010O0.026，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为。燃烧方程式为molCg/26.18475.0 222222026.01.584.0 78.301.9.0)78.3( nNSOHONOnSCH n=1+0.584/4+0.0100.026/2=1.1431） 理论空气量；kgmkgm/70.6/104.21026.8)7.3(4. 33SO2 在湿烟气中的浓度为 %175.01864.13.78.301.29.01. 2） 产生灰分的量为 kg/8.14%801.8烟气量（1+0.292+0.010+3.78 1.143+1.644/18）1000/18.2622.410
9、3 =7.01m3/kg灰分浓度为 mg/m3=2.07104mg/m3310.7843） 需石灰石/t 煤10.7%1.40213.2/103.235gkkg2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%；CO 25%；O 20.2%；CO28.5%；H 213.0%；CH40.7%；N 252.4%；空气含湿量为 12g/m3N，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实.1际烟气量。解：取 1mol 煤气计算H2S 0.002mol 耗氧气量 0.003molCO2 0.05mol 0CO 0.285mol 0.143molH2 0.13mol 0.065molCH4 0.007mol 0.
10、014molO2 0.002mol -0.002mol共需 O2 0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol。设干空气中 N2：O 2 体积比为 3.78：1，则理论干空气量为0.223（3.78+1）=1.066mol。取 ，则实际2.1干空气 1.21.066mol=1.279mol。空气含湿量为 12g/m3N，即含 H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.6722.4=14.93L/ m3N。故 H2O 体积分数为1.493%。故实际空气量为 。mol98.1%493.17即实际空气量为 1.298m3/m3 煤气烟气量 SO2：0.002mo
11、l，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.2233.78+0.524=1.367mol，H2O: 0.002+0.13+0.014+1.2981.493%=0.165mol故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.21.066=2.089mol实际烟气量为 2.089 m3/m3 煤气2.4 解：取 100g 煤气计算质量（g） mol 数 耗氧量（mol）H2S 0.2 0.006 0.009CO2 5 0.114 0CO 28.5 1.018 0.509H2 13 6.5 3.25CH4 0.7 0.044 0.088O2 0.2 0
12、.00625 -0.00625N2 52.4 1.871 0共需 O2 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。设干空气中 N2：O 2 体积比为 3.78：1，则理论干空气量为 3.850（3.78+1）=18.402mol 。取 ，则2.1实际干空气 1.218.402mol=22.082mol。空气含湿量为 12g/m3N，即含 H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.6722.4=14.93L/ m3N。故 H2O 体积分数为1.493%。故实际空气量为 。mol417.%49.1082烟气量 SO2：0.006mol，CO2： 0.11
13、4+1.018+0.044=1.176mol，N2：3.8503.78+1.871=16.424mol，H2O: 0.006+6.5+0.0442+22.4171.493%=6.929mol故实际烟气量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.218.402=28.215mol实际空气量 32.4172.410521.408/5.021/0Lkgmkg实际烟气量 328.152.4106320/6.20/0Lkgkg2.5 干烟道气的组成为：CO211%，O 28%，CO2%，SO 2120106 （体积分数），颗粒物 30.0g/m3（在测定状态下） ，烟道气流流量在 700m
14、mHg 和 443K 条件下为 5663.37m3/min，水汽含量 8%（体积） 。试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2 的排放浓度（ ） ；3）在标准状态下（1atm 和 273K） ，干/mg烟气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）N 2%=111% 8% 2%0.012%=78.99%由大气污染控制工程P47 （212）空气过剩 %5.010)25.08(9.7264.02508 2）在测定状态下，气体的摩尔体积为 molLPTV /46.392.13702341512 ；干烟气取 1mol 烟气进行计算，则 SO212010-6mol，排放浓度为。6 33120640.1
15、79/39.418%gm3） 。32.456.37(18%)2957/in96Nm4）按 1mol 烟气计算 。3/85.22.43960. Nmg3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为 1000 hPa，登山到达某高度后又测得气压为 500 hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？（设山脚下温度为10）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：（1）dPgdZ将空气视为理想气体，即有可写为 （2）mVRTMmPMVRT将（2）式带入（1） ，并整理，得到以下方程：dPgdZRT假定在一定范围内温度 T 的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：即 （3）lngMPZCRT
16、2211ln()PgMZRT假设山脚下的气温为 10。 C，带入（ 3）式得：509.80.29ln13143Z得 .7Zkm即登山运动员从山脚向上爬了约 5.7km。3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率： ， ， ，105.301503， ，并判断各层大气稳定度。305.150.1高度 Z/m1.5 10 30 50气温 T/K 298 297.8 297.5 297.3解：，不稳dmKzT 10/35.2.109827105.定，不稳dzT 10/5.1038.2975.301定，中dmKzT 10/.3055.297.503性，不稳定dzT 10/7513
17、02987305.1，不稳dmK /4550.1定。3.3 在气压为 400 hPa 处，气块温度为 230K。若气块绝热下降到气压为 600 hPa 处，气块温度变为多少？解：，28.0101)(PT K49.258)406(23)( 8.8.011 3.6 一个在 30m 高度释放的探空气球，释放时记录的温度为 11.0。 C，气压为 1023 hPa。释放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。测定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10气温/ 。 C 9.8 12.0 14
18、.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解：1）根据Air Pollution Control Engineering可得高度与压强的关系为 dzRTgMPd，则2211 zgzP zPgd又 ，故 ，则RTMmnPVRTPMVmdzTgd将 g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得 。TPddz1.9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=1018Pa，
19、T=（11.0+9.8）/2=10.4。 C=283.4K，dP=1012-1023=11Pa。因此 ，z=119m。mdz 894.28310.29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 89 99 101 163 536 290 271 1299 281高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）图
20、略3） ，不dmKzT 10/35.89.12121稳定；，逆01/2.918.3232 mKzT温；，逆01/98.10424343 mKzT温；，逆温；01/6.016355454 mKzT，稳定；dmKzT 10/37.05616565 029137676 zT，稳定；dmKzT 10/5.216.38787，稳dmKzT 10/85.012969898定；，稳定。dmKzT 10/28.281.06.1091094.2 某发电厂烟囱高度 120m，内径 5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为 418K。大气温度 288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为 4m/s。试用霍兰德、布里
21、格斯（x=2100kW， TsTa=130K35K。 munns 93.2412029530.1 13/3/021 （发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n 1=1/3， n2=2/3）4.3 某污染源排出 SO2 量为 80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为 6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向 500m 处的，试求正下风方向 500m 处mzy 1.8,3.5SO2 的地面浓度。解：由大气污染控制工程P91（49）得 22 3exp()8060exp()0.273/635.1.18.zyzQHu mg4.4 在题 4.3 所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向 x=
22、500m、y=50m 处 SO2 的地面浓度和地面最大浓度。解：阴天稳定度等级为 D 级，利用大气污染控制工程P98 表 44 查得 x=500m 时。将数据代入式 48 得mmzy 1.8,3.52 23805060(50,60) exp()exp()635.1.3.181/mg地面最大浓度按书本 P102 例 4-3 计算 mHz 43.2按国标表 4-8 中的幂函数计算，在 D 稳定度时，x=1602.07mz43.21 0.87230.46910.37yxxm2 4328042.3.510/3.146.7107zmas yQuHe gm 4.5 某一工业锅炉烟囱高 30m，直径 0.6
23、m，烟气出口速度为 20m/s，烟气温度为 405K，大气温度为293K，烟囱出口处风速 4m/s，SO 2 排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下 SO2 的地面最大浓度和出现的位置。解：法一由霍兰德公式求得(1.52.7)20.6405293( 0.6)5.844s sasvDTHDu m烟囱有效高度为。HHs 84.3584.530由大气污染控制工程P89 （410） 、 （411）时，yzeHuQ2max。mz 34.5284.35取稳定度为 D 级，由表 44 查得与之相应的x=745.6m。此时 。代入上式my1.50。32max /21.01.53484.3 mge 法二按国
24、标计算23 232.79610.452930.6560170saH ssTQvDkWk或 4052930.350.3513.25.624.17HaVsTQPQkWk QH1700kW2(1.50.1)/1.8s HvDQum有效源高 H=30+11.8=41.4m中性大气 D 级 ，查表 4-4，利用内插法计6.29z算得 ，7.59y 34max /10. mg4.11 某污染源 SO2 排放量为 80g/s，烟气流量为265m3/s，烟气温度为 418K，大气温度为 293K。这一地区的 SO2 本底浓度为 0.05mg/m3，设 ，5.0/yz，m=0.25，试按环境空气质量标准的smu
25、/310二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。解：按大气污染控制工程P94 （423）4 4182930.350.3512652.812HavsTQPQkWk由 P83 （323） 25.025.010 687.1)1(3)( ssmHHZu按城市及近郊区条件，参考表 42，取n=1.303，n 1=1/3， n2=2/3，代入 P94（422）得 12/54/13/23/10 48.687.203.21 ssssH HHuQ环境空气质量标准的二级标准限值为0.06mg/m3（年均） ，代入 P118（484） （按地面最大浓度的计算方法） HueQHyzbs )(20 HHs 625.03 1
26、0)5.06.(687.17.214.3解得 mHHss 2.74548.23241389实际烟囱高度可取为 190m。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 vs1.51.687190 0.25=9.39m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在 2030m/s。取vs=20m/s，则有，实际直径可取为442654.10vsQDm4.0m。5.5 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
27、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 P151（543）；hmQQNNNN /10)(2132漏风率 P151（544） %2010102%1012 NQ除尘效率：考虑漏风，按 P153（547） %3.90102.431112 NQ不考虑漏风，按 P153（548） 9.12.4301112 N5.7 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P155（558） %9)801%)(951()1)(12
28、 T粉尘浓度为 ，33/0/2 mgmg排放浓度 10（199%）=0.1g/m 3；排放量 2.220.1=0.222g/s。5.8 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/ m0.6 0.60.7 0.70.8 0.81.0 12 23 34进口g12.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0质量频率 /% 出口g27.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16.0 29.0粉尘间隔/ m45 56 68 810 1012 2030进口g113.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0质量频率 /% 出
29、口g26.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0解：按大气污染控制工程P154（552）（P=0.02）计算，如下表所示：iii gP12粉尘间隔/ m0.6 0.60.7 0.70.8 0.81.0 12 23 34进口g12.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0质量频率 /% 出口g27.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16.0 29.0%/i93 95 90 91.4 92 94.7 97.6粉尘间隔/ m45 56 68 810 1012 2030 其他质量频率 进口g113.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0 24.0/% 出口g26.0 2.0
30、2.0 2.5 8.5 7.0 0%/i99.1 98 98 98.3 98.5 98.2 100据此可作出分级效率曲线。5.8 P=0.008粉尘间隔/ m0.6 0.60.7 0.70.8 0.81.0 12 23 34进口g12.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0质量频率 /% 出口g27.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16.0 29.0%/i97.2 98 96 96.6 96.8 97.9 99粉尘间隔/ m45 56 68 810 1012 2030 其他进口g113.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0 24.0质量频率 /% 出口g26.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0 0%/i99.6 99.2 99.2 99.3 99.4 99.3 100
