大气污染控制工程课后题

大气污染控制工程课后题答案大气污染控制工程课后题答案40/40大气污染控制工程课后题答案1.1干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少？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N2%0.78128.01100%75.51%，O2%0.20932.00100%23.08%；28.97128.971Ar%0.0093439.94100%1.29%，CO2%0.0003344.01100%0.05%。28.97128.9711.2依照我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO、NO、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。22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以下：33331103SO2：0.15mg/m，NO2：0.12mg/m，CO：4.00mg/m。按标准状态下1m干空气计算，其摩尔数为22.444.643mol。故三种污染物体积百分数分别为：SO2：0.151030.052ppm，NO2：0.121030.058ppm6444.6434644.643CO：4.001033.20ppm。2844.6431.3CCl4气体与空气混杂成体积分数为－4的混杂气体，在管道中流动的流量为3，试确定：1）CCl41.50×1010mN、/s在混杂气体中的质量浓度33（g/mN）和摩尔浓度c（mol/mN）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1）（g/m3N）1.501041541.031g/mN322.4103（mol/m3N）1.501022.410

436.70103mol/m3N。2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg1.4成人每次吸入的空襟怀平均为500cm3，若是每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200g/m3，试计算每小时积聚于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。解：每小时积聚量200×（500×15×60×10－6）×0.12g=10.8g1.5设人体肺中的气体含CO为2.2×10－4，平均含氧量为19.5%。若是这种浓度保持不变，求COHb浓度最后将达到饱和水平的百分率。解：由《大气污染控制工程》P14（1－1），取M=210COHbp2.210M210O2HbpO219.510

40.2369，COHbCOHb/O2Hb0.236919.15%COHb饱和度CO1COHb/O2Hb10.2369COHbO2Hb1.6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10－4。若是血液中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全被血液吸取。解：含氧总量为480020960mL。不同样CO百分含量对应CO的量为：2%：9601009602%19.59mL，7%：7%72.26mL98%93%1）最初CO水平为0%时t72.26172.0min；4.21041032）最初CO水平为2%时t72.2619.59125.4min4.21041031.7粉尘密度1400kg/m3，平均粒径1.4m，在大气中的浓度为0.2mg/m3，对光的折射率为2.2，计算大气的最大能见度。解：由《大气污染控制工程》P18（1－2），最大能见度为2.6pdp2.614001.4Lv2.20.211581.8m。K2.1已知重油元素解析结果以下：C：85.5%H：11.3%O：2.0%N：0.2%S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空襟怀和产生的理论烟襟怀；）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度；）当空气的节余量为10%时，所需的空襟怀及产生的烟襟怀。解：1kg燃油含：重量（g）摩尔数（g）需氧数（g）C85571.2571.25H113－2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.250N元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O2：N体积比为1：3.78，则理论空腹量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×222.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理论烟襟怀71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg3重油。即502.99×22.4/1000=11.27mN/kg重油。2）干烟襟怀为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为0.3125100%0.07%，446.4971.25空气燃烧时CO存在最大浓度100%15.96%。2446.493）节余空气为10%时，所需空襟怀为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟襟怀为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。2.2一般煤的元素解析以下：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所需要的理论空襟怀和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3mg/m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：有对于碳元素作以下计算：%（质量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H84S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的组成为CHSO，0.5840.0100.013燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为

100

18.26g/molC。燃烧方程式为n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495

5.4751）理论空襟怀1.1495(13.78)100022.4103m3/kg6.74m3/kg；18.26SO在湿烟气中的浓度为0.010100%0.174%21.64410.2920.0103.781.1495182）产生灰分的量为18.1100080%144.8g/kg100烟襟怀（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg灰分浓度为144.81033436.826mg/m=2.12×10mg/m10001.7%1.7403）需石灰石32.00103.21kg/t煤35%2.3煤的元素解析结果以下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。在空时令余20%条件下完好燃烧。计算烟气中SO2的浓度。解：按燃烧1kg煤计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875H2O52.8752.940设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，所需理论空襟怀为4.78×（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。理论烟襟怀CO266.25mol，SO20.1875mol，H2O15.5625+2.94=18.50molN3.78354.76280.54mol24.78总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实质烟襟怀365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为

0.1875100%0.043%。436.432.4某锅炉燃用煤气的成分以下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空气含湿量为12g/m3N，1.2，试求实质需要的空襟怀和燃烧时产生的实质烟襟怀。解：取1mol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05mol0CO0.285mol0.143molHCH

2（0.13-0.004）mol0.063mol40.007mol0.014mol共需O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则理论干空襟怀为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取1.2，则实质干空气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%。故实质空襟怀为1.2791.298mol。11.493%烟肚量SO：0.002mol，CO：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N：0.223×3.78+0.524=1.367mol，222H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol故实质烟襟怀0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol2.5干烟道气的组成为：CO211%（体积），O28%，CO2%，SO2120×10－6（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）过分空气百分比；2）SO2的排放浓度（g/m3）；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%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99%由《大气污染控制工程》P46（2－11）空时令余80.52100%50.5%78.99(80.50.2642)2）在测定状态下，气体的摩尔体积为P1V1T210132522.4443V2T1P227370039.46L/mol；133.32232－63取1m烟气进行计算，则20×10m，排放浓度为SO1120106(18%)640.179g/m3。39.461033）5663.3722.4(18%)2957mN3/min。39.464）30.039.4652.85g/mN3。22.42.6煤炭的元素解析按重量百分比表示，结果以下：氢50%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃烧条件为空气过分20%，空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，并假定完好燃烧，试计算烟气的组成。解：按1kg煤进行计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.6250需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则干空襟怀为73.86×4.78×1.2=423.66mol，含水423.66×0.0116=4.91mol。烟气中：CO263.17mol；SO20.5mol；H2O4.91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.86×3.78=279.19mol；节余干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol。实质烟襟怀为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO63.17100%14.25%；SO0.5100%0.11%；2443.382443.38H2O29.91100%6.74%；N2279.190.7970.61100%75.55%。443.38443.38O270.610.209100%3.33%。443.382.7运用教材图2－7和上题的计算结果，估计煤烟气的酸露点。解：SO含量为0.11%，估计约1/60的SO转变成SO，则SO含量22330.11%11.83105，即PH2SO4=1.83×10－5，lgPH2SO4=-4.737。60查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。2.8燃料油的重量组成为：C86%，H14%。在干空气下燃烧，烟气解析结果（基于干烟气）为：O21.5%；CO600×10－6（体积分数）。试计算燃烧过程的空时令余系数。解：以1kg油燃烧计算，C860g71.67mol；H140g70mol，耗氧35mol。设生成COxmol，耗氧0.5xmol，则生成CO2（71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。烟气中O2量1.5%x。600106总氧量1.5%x0.5x(71.67x)35106.67x，干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则60010624.5含N23.78×（106.67+24.5x）。依照干烟襟怀可列出以下方程：1.5%x71.673.78(106.6724.5x)x60010610600

，解得x=0.3066故CO2%：71.670.306100%13.99%；0.306600106N2%：3.78(24.50.306106.67)100%84.62%0.306600106由《大气污染控制工程》P46（2－11）空时令余系数61.070.26484.62(6)3.1一登山运动员在山脚处测得气压为1000hPa，登山到达某高度后又测得气压为500hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？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PVmRT可写为mPM（2）MVRT将（2）式带入（1），并整理，获得以下方程：假定在必然范围内温度T的变化很小，能够忽略。对上式进行积分得：lnPgMZC即lnP2gM(Z2Z1)（3）RTP1RT假定山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：得Z5.7km即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2在铁塔上察看的气温资料以下表所示，试计算各层大气的气温直减率：1.510，1030，3050，1.530，1.550，并判断各层大气牢固度。高度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.3T297.8298d，不牢固解：1.510z2.35K/100m101.5T297.5297.81.5K/100m，不牢固1030z3010d3050T297.3297.51.0K/100md，不牢固z5030T297.5298d，不牢固1.530z301.75K/100m1.5T297.3298d，不牢固。1.550z501.44K/100m1.53.3在气压为400hPa处，气块温度为230K。若气块绝热下降到气压为600hPa处，气块温度变成多少？解：T1(P1)0.288，T0P03.4试用以下实测数据计算这一层大气的幂指数m值。高度Z/m1020304050风速u/m.s－13.04.5解：由《大气污染控制工程》P80（3－23），uu1(Z)m，取对数得lgumlg(Z)Z1u1Z1设lguy，lg(Z)x，由实测数据得u1Z1x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x故m＝0.2442。3.5某市郊区地面10m高处的风速为2m/s，估计50m、100m、200m、300m、400m高度处在牢固度为B、D、F时的风速，并以高度为纵坐标，风速为横坐标作出风速廓线图。解：u1u0(Z1)0.072(50)0.072.24m/s，u2u0(Z2)0.072(100)0.072.35m/sZ010Z010u3Z3)0.072(2000.072.47m/su4Z4)0.073000.072.54m/su0(Z010)，u0(Z02(10)u5Z5)0.072(4000.072.59m/su0(Z010)。牢固度D，m=0.15u1u0(Z1)0.152(50)0.152.55m/s，u2u0(Z2)0.152(100)0.152.82m/sZ010Z010u3u0(Z3)0.152(200)0.153.13m/s，u4u0(Z4)0.152(300)0.153.33m/sZ010Z010u5Z5)0.152(4000.153.48m/su0(Z010)。牢固度F，m=0.25u1u0(Z1)Z0u3u0(Z3)Z0风速廓线图略。

0.252(500.252.99m/su2u0(Z20.252(1000.253.56m/s10)，Z0)10)0.252(200)0.254.23m/s，u4u0(Z4)0.252(300)0.254.68m/s10Z0103.6一个在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1023hPa。释放后陆续发回相应的气温平易压记录以下表所给。1）估计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）判断各层大气的牢固情况。测定地址2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.0气压/hPa10121000988969909878850725700解：1）依照《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为dPgMdzPRT将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz29.21dPT。P当t=11.0。C，气压为1023hPa；当t=9.8。C，气压为1012hPa，故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。所以dz29.2111283.4m89m，z=119m。1018同理可计算其他测定地址高度，结果列表以下：测定地址2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.0气压/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218319482101813071578287731582）图略3）12T2323z23T3434z34T4545z45T5656z56T7878z78T8989z89T910910z910

T12119.8z121.35K/100md，不牢固；899.8122.22K/100m0，逆温；9912141.98K/100m0，逆温；10114150.61K/100m0，逆温；16315130.37K/100md，牢固；5361312.60.15K/100md，牢固；275K/100md，牢固；12991.60.8d，牢固。2810.28K/100m3.7用测得的地面气平易必然高度的气温数据，按平均温度梯度对大气牢固度进行分类。测定编号123456地面温度/。C25.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.720.028.0T126.721.11.22K/100m0，故1G10，逆温；解：G1458z1G2T215.621.10.72K/100m，故2G20.72K/100md，牢固；z2763G3T38.915.61.16K/100m，故3G31.16K/100md，不牢固；z3580G4T45.025.01K/100m，故4G41K/100md，不牢固；z42000G5T520.030.02K/100m，故5G52K/100md，不牢固；z5500G6T628.025.00.43K/100m0，故6G60逆温。z67003.8确定题3.7中所给的每种条件下的位温梯度。解：以第一组数据为例进行计算：假定地面大气压强为1013hPa，则由习题3.1推导获得的公式lnP2gM(Z2Z1)，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即P1RTlnP2＝－9.80.029458，由此解得P2=961hPa。8.3142971013由《大气污染控制工程》P72（3－15）可分别计算地面处位平易给定高度处位温：地面T地面(1000)0.288294.1(1000)0.288293K，P地面10131T1(1000)0.288299.7(1000)0.288303.16K，P19612933032.18K/100m故位温梯度=4580同理可计算获得其他数据的位温梯度，结果列表以下：测定编号123456地面温度/。C25.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.720.028.0位温梯度/2.22K/100m0.27－0.17－0.02－1.021.423.9若是题3.7中各种高度处的气压相应为970、925、935、820、950、930hPa，确定地面上的位温。解：以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导获得的公式lnP2gM(Z2Z1)，设地面压强为P1，代PRT1入数据获得：ln970＝－9.80.029458，解得P1=1023hPa。所以P18.314297同理可计算获得其他数据的地面位温，结果列表以下：测定编号123456地面温度/。C25.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.720.028.0地面压强/hPa102310121002104010061007地面位温/。C292.2293.1288.4294.7302.5297.44.1污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成什么种形式？解：吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有'(x,y,z,H)Qy2(zH)2(zH)2uyexp(2){exp[22]exp[2]}2z2yz2z现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。Qexp(y2(zH)2exp[(zH)2实源1uy22){exp[22]22]}2zyzz虚源2Qexp[(2Ly)2]{exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uyz2y22z22z2所以Qy2(zH)2(zH)2]}+2uyexp(22){exp[22]exp[22zyzz=Qy2(2Ly)2(zH)2(zH)2]}2uyz{exp(2y2)exp[2y2]}{exp[2z2]exp[2z2刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.2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、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T13201－91中的公式计算烟气抬高升度。解：霍兰德公式vsD2.7TsTaD)13.55(1.52.41828896.16m。H(1.5Ts475)u418布里格斯公式QH2.7TsTavsD22.741828813.55229521kW21000kW9.6103Ts9.6103418且x<=10Hs。此时H0.362QH1/3x2/3u10.362295211/341x2/32.80x2/3。按国家标准GB/T13201－91中公式计算，因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.3某污染源排出SO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2方向500m处的ymm，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。35.3,z18.1解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得4.4解：阴天牢固度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时ymzm。35.3,18.1将数据代入式4－8得(500,50,0,60)680exp(25022)exp(6022)0.010mg/m3。35.318.135.3218.14.4在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向2的地面浓度和地面最大浓度。x=500m、y=50m处SO解：阴天牢固度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时ymm。将35.3,z18.1数据代入式4－8得(500,50,0,60)680exp(25022)exp(6022)0.010mg/m3。35.318.135.3218.14.5某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，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，SO2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地址。解：由霍兰德公式求得HvsD(1.52.7TsTaD)200.6(1.52.74052930.6)5.84m，烟囱有效高度为uTs4405HHsH305.8435.84m。由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）max2Qz时，zH35.8425.34m。uH2ey22取牢固度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。此时m21025.343y。代入上式max0.231g/m。50.1435.842e50.14.6地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为3.4×10－3g/m3，试估计该点两小时的平均浓度是多少？假定大气牢固度为B级。解：由《大气污染控制工程》P98（4－31）y2y1(2)qy1(2)0.33.02y1（当1h2100h，q=0.3）10.054.7一条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m，据估计有机物的总排放量为90g/s。当时风速为3m/s，风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m处，风吹3到15分钟时有机物的浓度。假定当时是明亮的秋天下午4：00。试问正对该线源的一个端点的下风浓度是多少？2P22解：有限长线源(x,0,0,H)2QLexp(H1exp(P)dP。2)P2uz2z122第一判断大气牢固度，确定扩散参数。中纬度地区明亮秋天下午4：00，太阳高度角30～35。左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s时，牢固度等级为C，则400m处y43.3,z26.5mm。其次判断3分钟时污染物可否到达受体点。由于测量时间小于0.5h，所以不用考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离xut3360540m400m，说明已经到达受体点。2QLH2P2有限长线源(x,0,0,H)exp(22)2uzzP1

1P2exp()dP22；QL90距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732g/(ms)0.6g/(ms)。150代入上式得(400,0,0,0)

20.6

1.732

1exp(P2)dp5.52mg/m3。2326.5

1.732

22端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得4.8某市在环境质量议论中，划分面源单元为1000m×1000m，其中一个单元的SO2排放量为10g/s，当时的风速为3m/s，风向为南风。平均有效源高为15m。试用虚假点源的面源扩散模式计算这一单元北面的周边单元中心处SO2的地面浓度。解：设大气牢固度为C级，当x=1.0km，y99.1m,

1000156.98m。y0232.56m,z04.32.15z61.4m。由《大气污染控制工程》P106（4－49）4.9某烧结厂烧结机的SO的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为360m，地面平均风速为23m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。烟囱有效高度为200m。试计算正下风方向2km和6km处SO的地面浓度。2DH3602001226.5m解：设大气牢固度为C级。z74.42mxD2.152.15当x=2km时，xD<x<2xD，按x=xD和x=2xD时浓度值内插计算。x=xD时，y118.26,z74.42mm，代入《大气污染控制工程》P88（4－9）得221uQexp(H2)3.5180exp(2002)0.050mg/m3x=2xDyz2z118.2674.42274.42时，y221.41,z139.10m，代入P101436）得m（－22Qexp(y22)2180221.410.257mg/m3；uDy2y3.5360经过内插求解0.050.2570.050(20001226.5)0.181mg/m31226.5当x=6km>2xD时，y474m，21804740.120mg/m33.5360计算结果表示，在xD<=x<=2xD范围内，浓度随距离增大而高升。4.10某硫酸厂尾气烟囱高50m，SO排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3m/s，夜间云量为3/10。当烟流全2部发生熏烟现象时，确定下风方向12km处SO2的地面浓度。由所给气象条件应取牢固度为E级。查表4－4得x=12km处，mm。y4277,z87.4H50433.25m，hfH250287.4224.8myfy84278zF(12000,0,0,50)2Q23100433.251.365104g/m3。uhfyf224.84.112排放量为80g/s，烟气流量为3，烟气温度为2某污染源SO265m/s418K，大气温度为293K。这一地区的SO本底浓度为0.05mg/m3，设z/y0.5，u103m/s，m=0.25，试按《环境空气质量标准》的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》P91（4－23）由P80（3－23）uu10(Z)m3(Hs)0.251.687Hs0.25Z1010按城市及近郊区条件，参照表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得Hn0QHn1Hsn2u1.303281001/32/323.48Hs5/12。1Hs1.687Hs1/4《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入P109（4－62）＝2801030.5H3.1422.7181.687(HsH)0.25(0.060.05)106解得HsHHs23.48Hs5/12357.4m于是Hs>=162m。实质烟囱高度可取为170m。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uv>=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s。取uv=20m/s，则有D4Qv42654.1m，实质直径可取为4.0m。uv204.12试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。解：高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P88（4－7）Q[1exp[4H21.018Q（由P89（4－11）H2uy]2uyz）z2H2/2z2而地面轴线浓度2max2Qz。uH2ey所以，1/21.018Q/(2Qz)1.018H2e1.018H2e1.018e1.382uyzuH2ey4z2H)224(2得证。5.1依照过去的解析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布吻合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测准时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。粉尘粒径dp/m0～1010～2020～40>40质量频率g/%36.919.118.026.0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d84.1=61.0m、d50=16.0m、d15。9=4.2m。gd84.13.81。d50作图略。5.2依照以下四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。污染源质量中位直径会集标准差平炉0.362.14飞灰6.84.54水泥窑16.52.35化铁炉60.017.65解：绘图略。5.3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可否吻合对数正态分布；2）若是吻合，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/m0～22～44～66～1010～2020～40>40浓度/gm30.812.2255676273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）=10.3m、d84.1=19.1m、d15。9=5.6m。gd84.11.85。d50按《大气污染控制工程》P129（5－24）lnMMDlnNMD3ln2gNMD3.31m；P129（5－26）lndLlnNMD1ln2gdL4.00m；2P129（5－29）lndsvlnNMD5ln2gdsv8.53m。25.4对于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，填充空隙率0.7，试确定其比表面积（分别以质量、净体积和积聚体积表示）。解：《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示Sm63.7103cm2/gdsvPP135（5－38）按净体积表示SV67.03103cm2/cm3dsvP135（5－40）按积聚体积表示Sb6(1)2.11103cm2/cm3。dsv5.5依照对某旋风除尘器的现场测试获得：除尘器入口的气体流量为3310000mN/h，含尘浓度为4.2g/mN。除尘器出33口的气体流量为12000mN/h，含尘浓度为340mg/mN。试计算该除尘器的办理气体流量、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（5－43）QN1(Q1NQ2N)11000mN3/s；2Q1NQ2N2000100%20%；漏风率P141（5－44）100%Q1N10000除尘效率：考虑漏风，按P142（5－47）12NQ2N0.3401200090.3%1NQ1N1100004.22N不考虑漏风，按P143（5－48）11N

0.34091.9%4.25.6对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器入口面积为0.24m2，除尘器阻力系数为9.8，入口气流温度为423K，气体静压为－490Pa，试确定该处尘器运行时的压力损失（假定气体成分凑近空气）。解：由气体方程PVmRT得mPM(1.01105490)290.832g/LMVRT8.31423按《大气污染控制工程》P142（5－45）P9.80.83217.921311Pa。25.7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》P145（5－58）粉尘浓度为22.2g/m310g/m3，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m3；2.22排放量2.22×0.1=0.222g/s。5.8某燃煤电厂除尘器的入口和出口的烟尘粒径分布数据以下，若除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。粉世间隔/m<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频率入口g12.03.56.024.0/%出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉世间隔/m4~55~66~88~1010~1220~30质量频率入口g113.02.02.03.011.08.0/%26.02.02.0出口g解：按《大气污染控制工程》P144（5－52）i1Pg2i（P=0.02）计算，以下表所示：g1i粉世间隔/m<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频率入口g12.03.56.024.0/%27.01.02.03.014.016.029.0出口g93959091.49294.797.6粉世间隔/m4~55~66~88~1010~1220~30其他质量频率入口g113.02.02.03.011.08.024.0/%26.02.02.00出口g99.1989898.398.598.2100据此可作出分级效率曲线。5.9某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据以下，试确定总除尘效率。平均粒径/m0.251.02.03.04.05.06.07.08.010.014.020.0>23.5质量频率/%20.020.015.011.04.00.80.2分级效率/%83047.56068.575818689.5959899100解：按《大气污染控制工程》P144（5－54）Tig1i72.86%。5.10计算粒径不同样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、4000m，空气温度为387.5K，压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。解：当空气温度为387.5K时0.912kg/m3,2.3105。当dp=0.4m时，应处在Stokes地区。8RT88.314387.5532.2m/s，第一进行坎宁汉修正：v3.14228.97103M0.4999.4108m，Kn229.41020.47。则vdp0.4C1Kn[1.2570.4exp(1.101.61，usdp2pgC1.41105m/s。)]18Kn当dp=4000m时，应处于牛顿区，us1.74dp(p)g17.34m/s。Repdpu40001060.91217.342750500，假定建立。2.3105musdp2pgm/s当dp=0.4时，忽略坎宁汉修正，18。经考据Rep<1，吻合Stokes公式。考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分凑近us，所以计算沉降高度时可近似按us计算。dp=0.4mh=1.41×10－5×30=4.23×10－4m；dp=40mh=0.088×30=2.64m；dp=4000mh=17.35×30=520.5m。5.11欲经过在空气中的自由沉降来分别石英（真密度为2.6g/cm3）和角闪石（真密度为3.5g/cm3）的混杂物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。试确定完好分别时所赞同的最大石英粒径与最小角闪石粒径的最大比值。设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，1.74dp1p1g1.74dp2p2gdp1p2故dp2p1

3.52.6

1.35。5.12直径为200m、真密度为1850kg/m3的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K和压力101325Pa的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：1）恰好能吹起颗粒时的气速；2）在此条件下的颗粒雷诺数；3）作用在颗粒上的阻力和阻力系数。解：在所给的空气压强和温度下，1.205kg/m3,1.81105Pas。dp=200m时，考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：Rep2001061.031.20513.85，吻合过渡区公式。1.81105阻力系数按P147（5－62）CP18.53.82。阻力按P146（5－59）Re0p.6Fp1CDApu213.82(200106)21.2051.0327.83108N。5.132241.64g/m3，粘度1×10－4Pa.s），以达到干燥的目的。盐酸装在直径为10cm、欲使空气泡经过浓盐酸溶液（密度为高12m的圆管内，其深度为22cm，盐酸上方的空气处于298K和101325Pa状态下。若空气的体积流量为127L/min，试计算气流能够夹带的盐酸雾滴的最大直径。解：圆管面积A1d27.85103m2。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度4usQ1271030.27m/s。考虑利用过渡区公式：A7.8510360代入相关参数kg/m3,p1.64103kg/m3,1.82105Pas及us=0.27m/s1.19可解得dp=66m。Rep661061.190.271.171，吻合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大直径为66m。1.821055.14试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最大距离。水泥粉尘是从离地面4.5m高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为25～500m，真密度为1960kg/m3，风速为1.4m/s，气温293K，气压为101325Pa。解：粒径为25m，应处于Stokes地区，考虑忽略坎宁汉修正：usdp2pg3.69102m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则着落时间18tH4.5122s，所以L=v.t=1.4×122m=171m。us3.691025.15某种粉尘真密度为2700kg/m3，气体介质（近于空气）温度为433K，压力为101325Pa，试计算粒径为10和500m的尘粒在离心力作用下的尾端沉降速度。已知离心力场中颗粒的旋转半径为200mm，该处的气流切向速度为16m/s。解：在给定条件下0.815kg/m3,2.5105Pas。当dp=10m，粉尘颗粒处于Stokes地区：ucdp2put2(1106)227001620.768m/s。18R182.51050.2dp=500m，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55dp2uc21dp3put2。所以6Ruc3.03dpput280.2m/s。经考据，Rep=1307>500，假定建立。R6.1在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流速为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假定雾滴的比重为1.21。解：计算气流水平速度v0Q1.22.87102m/s。设粒子处于Stokes地区，取A9.144.571.82105Pas。按《大气污染控制工程》P162（6－4）即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.2直径为1.09m的单分别相气溶胶经过一重力沉降室，该沉降室宽20cm，长50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并察看到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能获得80%的操作效率。解：按层流考虑，依照《大气污染控制工程》P163（6－5）1n1n2n12188022.2，所以需要设置23层。n264.9216.3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：0.067kg/(mh1.86105Pas.)dmin18v0H181.861050.3128.410584m100m，吻合层流区假pgL2.537m109.81设。6.4气溶胶含有粒径为0.63和0.83m的粒子（质量分数相等），以3.61L/min的流量经过多层沉降室。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，1.05g/cm3，W=20cm，h=0.129cm，0.000182g/(cm.s)，n=19层。解：设空气温度为298K，第一进行坎宁汉修正：v8RT88.314298466.6m/s，M3.14228.971030.499v1.821056.6108m，Kn26.61020.210.4991.185466.60.631.102C10.21[1.2570.4e0.21]1.264。故usdppgC1.58105m/s18usLW(n1)1.581050.50.2200.83m粒子的分级效iQ3.61103/600.525。用同样方法计算可得率为0.864。所以总效率i0.5(0.5250.864)0.6956.5试确定旋风除尘器的切割直径和总效率，给定粉尘的粒径分以下：平均粒径范围/m质量百分数/%

0~11~55~1010~2020~3030~4040~5050~60>6032015201610637已知气体粘度为2×10－5，颗粒比重为2.9，旋风除尘器气体入口速度为15m/s，气体在旋风除尘器内的有效旋转圈数为5次；旋风除尘器直径为3m，入口宽度76cm。解：按《AirPollutionControlEngineering》公式1exp[(NVcD2p)]。9Wi令=50%，N=5，Vc=15m/s，332105Pas，代入上式得dc=11.78m。p=2.9×10kg/m，W=0.76m，利用《大气污染控制工程》P170（6－18）(dpi/dc)2计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率i1(dpi/dc)2igi55.3%6.6某旋风除尘器办理含有4.58g/m3灰尘的气流（2.5105Pa90%s），其除尘总效率为。粉尘解析试验获得以下结果。粒径范围/m捕集粉尘的质量百分数/%逸出粉尘的质量百分数/%0~50.576.05~101.412.910~151.94.515~202.12.120~252.11.525~302.00.730~352.00.535~402.00.440~452.00.3>4584.01.11）作出分级效率曲线；2）确定切割粒径。解：依照《大气污染控制工程》P144（5－53）i（P=0.1）计算分级效率，结果以下表所示：Pg2i/g3i粉世间隔/m0~55~1010~1515~2020~2525~3030~3535~4040~45>45质量捕集g2.02.02.084.0频率/%出口g276.05.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85据此可作出分级效率曲线。由上表可见，5～10m去除效率为49.41。所以在工程误差赞同范围内，dc=7.5m。6.7某旋风除尘器的阻力系数为9.9，入口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。解：据《大气污染控制工程》P169（6－13）p1v1219.91.2931521440Pa。22m。6.8欲设计一个用于取样的旋风分别器，希望在入口气速为20m/s时，其空气动力学切割直径为11）估计该旋风分别器的筒体外径；2）估计经过该旋风分别器的气体流量。解：依照《AirPollutionControlEngineering》P258公式1exp[NVcD2p)]。(9Wi因D2单位1000(p单位取kg/m3)，故D2p＝1000Dpa2；Dpa2pp由题意，当50%,Vc20m/s。取1.82105Pas，N=10，代入上式50%1exp[(1020(1.0106)21000)]，解得Wi=5.5mm。9Wi1.82105依照一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2Wi=1.1cm。c－33气体流量Q=A.V=H.W.V=1.21×10m/s6.9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=20m，1.25。在实质操作条件下该旋风除尘器的切割直径为5m，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（6－18）(dpi/dc)2(dpi/5)2dpi2；i21(dpi/5)225dpi21(dpi/dc)1dpi2iqddpi252qddpi。00dpidpidpilnln1dg1.79dg=20m，1.25，qexp[)2](20)2](exp[2dpilng2lngdpi0.32代入上式，利用Matlab积分可得1iqddpi96.3%。06.10在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板周边的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0m的粉尘荷电量q=0.3×10－15C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。解：驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）wqEp0.310151001030.176m/s。3dp31.811051106AdL0.321.885m23，Q=0.075m/s，代入P188（6－34）i1exp(Awi)1exp(1.8850.176)98.8%。Q0.0756.11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）当烟气的流速平均分布时的除尘效率；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（参照图6－27）。解：1）Q’=2/3=0.667m3/s，S=3.662=13.4m2，i1exp(13.40.122)99.3%。0.667/2vmax0.51.5，查图6－27得Fv=1.752）v1/3故i1(1)Fv1(199.3%)1.7598.8%。6.12板间距为25cm的板式电除尘器的切割直径为0.9m，使用者希望总效率不小于98%，相关法规规定排气中33含尘量不得高出0.1g/m。假定电除尘器入口处粉尘浓度为30g/m，且粒径分布以下：质量百分比范围/%0~2020~4040~6060~8080~100平均粒径/m3.58.013.019.045.0并假定德意希方程的形式为1ekdp，其中捕集效率；K经验常数；d颗粒直径。试确定：1）该除尘器效率可否等于或大于98%；2）出口处烟气中尘浓度可否满足环保规定；3）可否满足使用者需要。解：1）由题意0.51exp(k0.9)k0.77dp=3.5m，11exp(0.773.5)93.2%dp=8.0m，21exp(0.778.0)99.8%dp=13.0m，31exp(0.7713.0)100%故0.293.2%0.299.8%10.2398.6%98%2）98.6%12i，则2i=0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。306.13某板式电除尘器的平均电场强度为3.4kV/cm，烟气温度为423K，电场中离子浓度为108个/m3，离子质量为5×10－26kg，粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：1）粒径为5m的粉尘的饱和电荷值；2）粒径为0.2m的粉尘的荷电量；3）计算上述两种粒径粉尘的驱进速度。假定：1）烟气性质近似于空气；2）粉尘的相对介电系数为1.5。解：1）由《大气污染控制工程》P183（6－31）电场荷电为扩散荷电按P184（6－32）计算，与电场荷电对照很小，可忽略。所以饱和电荷值3.04×10－16C。2）电场荷电为扩散荷电与电场荷电对照很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86×10－19C。3）取2.5105Pasdp=5m时，qEp3.0410163.4105ms；wdp32.510551063dp=0.2qEp4.8610193.41053.51103m/s。m时，wdp32.51050.210636.14图6－49汇总了燃煤电厂用电除尘器的捕集性能。对于煤的含硫量为1%、除尘效率为99.5%的情况，试计算有效驱进速度we。33－1i1exp(A)，解：查图得集气板面积约1000m.（1000m/min）。依照wiQ0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。6.15电除尘器的集尘效率为95%，某工程师介绍使用一种增加剂以降低集尘器上粉尘层的比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的介绍建立，试求使用该增加剂后电除尘器的集尘效率。解：1exp(Aw)95%，故exp(Aw)0.05，exp(A2w)0.0025QQQ所以'1exp(A2w)10.002599.75%。Q6.16烟气中含有三种粒径的粒子：10m、7m和3m，每种粒径粒子的质量浓度均占总浓度的1/3。假定粒子在电除尘器内的驱进速度正比于粒径，电除尘器的总除尘效率为95%，试求这三种粒径粒子的分级除尘效率。解：设3种粒子的分级效率分别为1、2、3，则所以199.9%，299.0%，386.1%。6.17对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为exp[(0.018M0.5R/R0.6R2)]。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1）10m；2）50m的粉尘在直径为50、100、m的液滴上的捕集效率。解：1）粉尘粒径dp=10mdp2p(upuD)当液滴直径为50m时，R=0.2；碰撞数NI366.3，NI19.14。18DC由给出计算公式可得50.3%同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6％、10.1%。2）dp=50m用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m的液滴上捕集效率分别为0、10.2%、25.0％。6.18一个文丘里冲洗器用来净化含尘气体。操作条件以下：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2.23×10－5Pa.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以下：粒径/m质量百分数/%<0.10.010.1~~1.00.781.0~5.013.05.0~10.016.010.0~15.012.015.0~20.08.0>20.050.0解：按《大气污染控制工程》P211（6－53）由（6－55）Pi6.1109lgCCdp2f2p0.33dp2exp[2]eg粒径小于0.1m所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0m，除尘效率约为1；所以故1P98.48%。6.19水以液气比12L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×10－5Pa.s，颗粒密度为1.789g/cm3，平均粒径为1.2m，f取0.22。求文丘里管冲洗器的压力损失和穿透率。解：p1.03103vT2(Ql)1.03103(11600)2121031663cmH2OQg坎宁汉修正CC10.17210.1721.143dp1.26.20设计一个带有旋风分别器的文丘里冲洗器，用来办理锅炉在1atm和510.8K条件下排出的气流，其流量为7.1m3/s，要求压降为152.4cmH2O，以达到要求的办理效率。估计冲洗器的尺寸。解：设气液比1L/m3，dp=1.2m，p1.8g/cm3，f=0.25。在1atm与510.K下查得2.99105Pas。由p1.03103vT2(Ql)1.03103v21.0103152.4cmH2O可解得Qgv=121.6m/s。故喉管面积S7.10.058m2，DT=272mm。121.6取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。124，26，则L1D1DTctg1640mm0.64m，L2D2DTctg23.13m2222（取D2=600mm）。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3m的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80g/m3。1）每个雨滴下降过程中能够捕集多少颗粒？2）由于捕集这些颗粒，雨滴的质量增加了百分之几？解：由《AirPollutionControlEngineering》P3009.48式M4DD2zct。t经过P293Figure9.18读取。取p2103kg/m3，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工程》P150（5－83）v1.74[2.0103(1.01031.205)9.81/1.205]1/27.0m/s。所以，Nspdp2v2103(3106)27.00.912。从Figure9.18读出t=0.11（Cylinder）。18Db181.821052103故M=(2103)2300800.110.0083g。4而液滴自己M'1D34.19103g。故质量增加了1.98×10－4%。66.22以2.5mm/h的速率发生了大面积降雨，雨滴的平均直径为2mm，其捕集空气中的悬浮颗粒物的效率为0.1，若净化空气中90％的悬浮颗粒物，这场雨最少要连续多长时间？解：由《AirPollutionControlEngineering》公式lnC1.5QLt。代入已知数据DDAC0ln2.5103Att12.3h，即需连续半天左右的时间。2103A6.23安装一个滤袋室办理被污染的气体，试估计某些布袋破碎时粉尘的出口浓度。已知系统的操作条件：1atm，288K，入口处浓度9.15g/m3，布袋破碎前的出口浓度0.0458g/m3，被污染气体的体积流量14158m3/h，布袋室数为6，每室中的布袋数100，布袋直径15cm，系统的压降1500Pa，破碎的布袋数为2。解：9.150.0458100%99.5%9.15设破碎2个布袋后气体流量分配不变，近似求得出口浓度以下：C'598C0(1)2C00.0761g/m3。所以9.150.0761100%99.2%。6006009.156.24某袋式除尘器在恒定的气流速度下运行30min。此时期办理烟气70.8m3，系统的最初和最后的压降分别为40Pa和400Pa，若是在最后压力下过滤器再操作1小时，计算别的的气体办理量。解：设恒定速度v1，则gxfv140，gxfv1gxpv1400。KfKfKp若在400Pa压降下连续，则gxfv2gxp1v2gxp2v2400KfKpKp解此微分方程得Q2=90.1m3。6.25利用干净滤袋进行一次实验，以测定粉尘的浸透率，气流经过干净滤袋的压力损失为250Pa，300K的气体以1.8m/min的流速经过滤袋，滤饼密度1.2g/cm3，总压力损失与积聚粉尘质量的关系以下。试确定粉尘的浸透率（以22。m表示），若是滤袋面积为100.0cm61266677490099010621152M/kg0.0020.0040.0100.020.0280.0340.042解：当T=300K时，1.86105Pas，v=1.8m/min=0.03m/s。MxpS，xpMMMS1.210310010412pbM1.861050.03/Kp。利用所给数据进行线性拟和，12616.51，即Mp13146x1.861050.03/Kp13146，Kp=3.53×10－12m2。126.26除尘器系统的办理烟襟怀为10000m3/h，初始含尘浓度为6g/m3，拟采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，采用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不高出393K，除尘器压力损失不高出1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4）最大清灰周期；5）滤袋面积；6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。解：1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。2）除尘效率为99%，则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m2。3）除尘器压力损失可考虑为PPtPEPpPt为干净滤料损失，考虑为120Pa；PESEvF350Pa；PpRpv2Ct9.5125.94t56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm)；故PPPP35012056.43t(Pa)47056.43t(Pa)。tEp4）因除尘器压降小于1200Pa，故47056.43t(Pa)1200,t12.9min即最大清灰周期。5）AQ10000393240m2。60vF6012736）取滤袋d=0.8m，l=2m。adl5.03m2，nA47.7，取48条布袋。a6.27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计细粒子的穿透率。P7ZvsDpa2)。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；exp(9Dc2g沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；g气体的粘度。1）若dpa=0.5m，Dc=1.0mm，vs=6cm/s，0.3，试估计沙滤床的捕集效率；2）欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度最少应多厚？3）推导该效率方程式。解：1）将已知数据代入所给公式Pexp[720.06(0.5106)21000]0.0139，98.6%9(1103)20.31.821052）由Pexp(7ZvsDpa2)0.001可得z>=3.23m。9Dc2g3）由《AirPollutionControlEngineering》公式，穿透率PNVcD2p)exp(9Wi取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/，Dpa2D2pa，代入上式Pexp(2ZVsDpa2)exp(7ZVsDpa2279Dc2g9Dc2g)（近似取）6.28图6－50表示滤料的粉尘负荷和表面过滤气速对过滤效率的影响。当粉尘负荷为140g/m2时，试求：1）对于图中显示的四种过滤气速，分别求相应的过滤效率；2）假定滤饼的孔隙滤为0.3，颗粒的真密度为2.0g/cm3，试求滤饼的厚度；3）当烟气中含尘初始浓度为0.8g/m3时，对于图中最低部的曲线，最少应操作多长时间才能达到上述过滤效率？解：1）过滤气速为3.35m/min效率0.80.14100%82.5%0.8过滤气速为1.52m/min效率

0.80.014100%97.75%过滤气速为0.61m/min效率过滤气速为0.39m/min效率

000060.8

100%99.89%100%99.92%2）由2.0×（1－0.3）xp=140×10－4，xp=0.01cm；3）由（0.8－0.0006）×0.39t=140，t=449min=7.5h。7.1某混杂气体中含有2%（体积）CO2，其他为空气。混杂气体的温度为30。C，总压强为500kPa。从手册中查得30。C时在水中的亨利系数E=1.88×10－5kPa，试求溶解度系数H及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10－5=376。因x=5.32×10－5很小，故CCO2=2.96mol/m3。100g与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10－5/18=0.013g。7.220。C时O2溶解于水的亨利系数为40100atm，试计算平衡时水中氧的含量。解：在1atm下O2在空气中含量约0.21。0.21=4.01×104x解得O2在水中摩尔分数为x=5.24×10－6。7.3用乙醇胺（MEA）溶液吸取H2S气体，气体压力为20atm，其中含0.1%H2S（体积）。吸取剂中含0.25mol/m3的游离MEA。吸取在293K进行。反应可视为以下的瞬时不行逆反应：H2SCH2CHCH2NH2HSCH2CHCH2NH3。已知：kAla=108h－1，kAga=216mol/m3.h.atm试求单位时间的吸取速度。解：20》C时H2SE=0.489×105kPa，分压

－62－62，DAl=5.4×10m/h，DBl=3.6×10m/h。20atm×0.1%=2.03kPa。P*=Ex，x=P*/E=4.15×10－5，故C*H2S=2.31mol/m3。H=C/P*=2.3/（2.03×103）=1.14×10－3mol/（m3.Pa）=115mol/（m3.atm）由1H111510.542,KAl1.85h1。KAlkgkl216108NAKAl(CH*2SCH2S)1.852.314.3mol/(m3h)。7.4在吸取塔内用清水吸取混杂气中的SO2，气体流量为3占5%，要求SO2的回收率为95%，气、5000mN/h，其中SO2液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y*=26.7X，试求：1）若用水量为最小用水量的1.5倍，用水量应为多少？2）在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。解：GB=5000×0.95=4750m3N/h。Y1=0.053，Y2(50004750)5%2.63103；4750(LS)minY1Y20.0530.0026325.4。GBXmax00.053/26.753所以用水量Ls=25.4GB×1.5=1.81×10mN/h。由图解法可解得传质单元数为5.6。7.5某吸取塔用来往除空气中的丙酮，吸取剂为清水。入口气体流量为10m3/min，丙酮含量为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸取塔操作条件下，丙酮－水的平衡曲线（1atm和299.6K）可表示为y0.33xe1.95(1x)2。1）试求水的用量，假定用水量取为最小用水量1.75倍；2）假定气相传质单元高度（以m计）H0y3.3G0.33L0.33。其中G和L分别为气、液相的流量（以kg/m2.h表示），试计算所需要的高度。解：GB=10×0.89=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水时的操作线，xmax=0.068。故(Ls)min0.1240.021.53，Ls=1.53×1.75×8.9=23.8m3/