郝吉明第三版大气污染控制工程课后

郝吉明第三版大气污染控制工程课后郝吉明第三版大气污染控制工程课后郝吉明第三版大气污染控制工程课后大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章焚烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估计模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市灵巧车污染控制1第一章概论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%0.78128.010.20932.00；28.97100%75.51%，O2%28.97100%23.08%11Ar%0.0093439.94100%1.29%，28.971CO2%0.0003344.01100%0.05%。28.9711.2依照我国的《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以下：3333SO2：0.15mg/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110344.643mol。故三种污染物体积百分数22.4分别为：220.151030.052ppm20.121030.058ppmSO：6444.643，NO：4644.64334.0010CO：3.20ppm。1.3CCl4气体与空气混淆成体积分数为1.50×10－4的混淆气体，在管3道中流动的流量为10mN、/s，试确定：1）CCl4在混淆气体中的质量浓33）；2）每日流经管道的CCl质量度（g/m）和摩尔浓度c（mol/mNN4是多少千克？解：1）（g/mN）1.501041541.031g/mN3322.4103c（mol/mN）1.5010322.410

436.70103mol/mN3。2）每日流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg31.4成人每次吸入的空襟怀平均为500cm，若是每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200g/m3，试计算每小时聚积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：每小时聚积量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%。如果这种浓度保持不变，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，COHb饱和度COHbCOHb/O2Hb0.236919.15%CO1COHb/O2Hb10.2369COHbO2Hb1.6设人体内有4800mL血液，每100mL血液中含20mL氧。从事重体3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。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%：960100：9602%19.59mL，7%72.26mL98%7%93%1）最初CO水平为0%时t72.26172.0min；1041034.22）最初CO水平为2%时72.2619.59125.4mint1041034.21.7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2.6pdp2.614001.4。Lv11581.8mK2.20.24第二章焚烧与大气污染2.1已知重油元素分析结果以下：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；53）当空气的节余量为10%时，所需的空襟怀及产生的烟气量。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：N2体积比为1：3.78，则理论空襟怀99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+1.25=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/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27m3N/kg重油。2）干烟襟怀为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。0.3125SO2百分比浓度为100%0.07%，71.25空气焚烧时CO2存在最大浓度100%15.96%。3）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。2.2一般煤的元素分析以下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；6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）；32）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m表示）；3）假定用硫化床焚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：有关于碳元素作以下计算：%（质量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为式为

10018.26g/molC。焚烧方程5.475CH0.584S0.010O0.013n(O23.78N2)CO20.292H2O0.010SO23.78nN2n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.14951）理论空襟怀1.1495(13.78)100022.4103m3/kg6.74m3/kg；18.26SO2在湿烟气中的浓度为70.010100%0.174%1.64410.2920.0103.781产生灰分的量为18.180%144.8g/kg烟襟怀（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.2622.4×10－3=6.826m3/kg灰分浓度为144.833=2.12×10mg/m436.82610mg/m3）需石灰石10001.7%1.74032.00103.21kg/t煤35%2.3煤的元素分析结果以下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。在空时令余20%条件下完好焚烧。计算烟气中SO2的浓度。解：按焚烧1kg煤计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875HO52.8752.9402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=18.50molN

3.78354.76280.54mol24.78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80.1875100%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，试求实际需要的空襟怀和焚烧时产生的实质烟襟怀。解：取1mol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05mol0CO0.285mol0.143molH2（）mol0.063molCH40.007mol0.014mol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。333空气含湿量为12g/mN，即含H2O0.67mol/mN，14.94L/mN。故H2O体积分数为1.493%。故实质空襟怀为1.2791.298mol。1.493%1烟襟怀SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+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）。9试计算：1）过分空气百分比；2）SO的排放浓度（3）；3）2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P1V1T210132522.4443V2T1P227339.46L/mol；700133.32232－63取1m烟气进行计算，则SO120×10m，排放浓度为120106(18%)339.46103640.179g/m。3）5663.3722.4(18%)2957mN3/min。39.464）30.039.4652.85g/mN3。22.42.6煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果以下：氢5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，焚烧条件为空气过分20%，空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，并假定完好焚烧，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）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.510H2O83.254.6250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CO263.17100%14.25%；20.5100%0.11%；443.38SO443.38H2O29.91100%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H2SO4=1.83×10－5，lgPH2SO4=-4.737。P60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%。在干空气下焚烧，烟气分析结果（鉴于干烟气）为：O21.5%；CO600×10－6（体积分数）。试计算焚烧过程的空时令余系数。解：以1kg油焚烧计算，C860g71.67mol；H140g70mol，耗氧35mol。设生成COxmol，耗氧0.5xmol，则生成CO2（71.67－x）mol，耗11氧（71.67－x）mol。烟气中O量1.5%x。2总氧量1.5%x0.5x(71.67x)35106.6724.5x，干空气中N：O60010622体积比为3.78：1，则含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)x，解得x=0.306600661060010故CO2%：71.670.306100%13.99%；306600106N2%：3.78(24.50.306106.67)100%84.62%306600106由《大气污染控制工程》P46（2－11）空时令余系数11.50.50.061.0784.62(1.50.50.2640.06)12第三章大气污染气象学3.1一爬山运动员在山脚处测得气压为1000hPa，爬山抵达某高度后又测得气压为500hPa，试问爬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绘：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，获取以下方程：dPgMdZPRT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：ln5009.80.029Z10008.314283得Z5.7km即爬山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2在铁塔上观察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/m1.510305013气温T/K298297.8297.5297.3解：1.510T297.82982.35K/100md，不牢固z101.51030T297.5297.81.5K/100md，不牢固z30103050T297.3297.51.0K/100md，不牢固z50301.530T297.52981.75K/100md，不牢固z301.51.550T297.32981.44K/100md，不牢固。z501.53.3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，T0P0T1P1)0.288230(6000.288258.49KT0()P04003.4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3.03.53.94.24.5u/m.s－1解：由《大气污染控制工程》P80（3－23），uu1(Z)m，取对数得Z1lgumlg(Z)u1Z1设lguy，lg(Z)x，由实测数据得u1Z1x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.176114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：uu(Z1)0.072(50)0.072.24m/suu(Z2)0.072(100)0.072.35m/s10Z010，20Z010u3u0(Z3)0.072(200)0.072.47m/s，u4u0(Z4)0.072(300)0.072.54m/sZ010Z010u5u0(Z5)0.072(400)0.072.59m/s。Z010牢固度D，m=0.15u1u0(Z1)0.152(50)0.152.55m/s，u2u0(Z2)0.152(100)0.152.82m/sZ010Z010uu(Z3)0.152(200)0.153.13m/suu(Z4)0.152(300)0.153.33m/s30Z010，40Z010u5u0(Z5)0.152(400)0.153.48m/s。Z010牢固度F，m=0.25u1u0(Z1)0.252(50)0.252.99m/s，u2u0(Z2)0.252(100)0.253.56m/sZ010Z010u3Z3)0.252(200)0.254.23m/s，u4u0Z4)0.252(300)0.254.68m/su0(10(10Z0Z0u5u0Z5)0.252400)0.255.03m/s((Z010风速廓线图略。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，15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。测定位2345678910置气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压10121000988969909878850725700/hPa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。因此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：测定位2345678910置气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压10121000988969909878850725700/hPa16高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218319482101813071578287731582）图略3）1T12119.81.35K/100md，不牢固；289z12T2323z23T3434z34T4545z45T5656z56T6767z67T7878z78T8989z89T910910z910

9.8120，逆温；2.22K/100m9912140，逆温；1.98K/100m10114150，逆温；0.61K/100m1631513d，牢固；0.37K/100m536131302901312.6d，牢固；0.15K/100m27112.61.6d，牢固；0.85K/100m12991.60.8d，牢固。0.28K/100m2813.7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21.121.115.625.030.025.0/。C17高度/m4587635802000500700相应温度26.715.68.95.020.028.0/。C解：G1T126.721.11.22K/100m0，故1G10，逆温；z1458T215.621.1G20.72K/100m，故z2763T38.915.6，故G31.16K/100mz3580

2G20.72K/100md，牢固；3G31.16K/100md，不稳定；T45.025.0，故G41K/100md，不牢固；G41K/100m4z42000T520.030.0，故G52K/100md，不牢固；G52K/100m5z5500T628.025.0，故G60逆温。G60.43K/100m06z67003.8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推导获取的公式lnP2gM(Z2Z1)，代入已知数据（温度P1RTT取两高度处的平均值）即lnP2＝－9.80.029458，由此解得P2=961hPa。10138.314297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1013181T1(1000)0.288299.7(1000)0.288303.16K，P1961故位温梯度=2933032.18K/100m0458同理可计算获取其他数据的位温梯度，结果列表以下：测定编号123456地面温度21.121.115.625.030.025.0/。C高度/m4587635802000500700相应温度26.715.68.95.020.028.0/。C位温梯度/2.22K/100m0.27－0.17－0.02－1.021.423.9若是题3.7中各样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推导获取的公式P2gMZ1)，设地面压强为1，代入数据获取：ln2PP1RTln970＝－9.80.029458，解得P1=1023hPa。因此P18.314297地面T地面(1000)0.288294.1(1000)0.288292.2KP地面1023同理可计算获取其他数据的地面位温，结果列表以下：测定编号12345619地面温度21.121.115.625.030.025.0/。C高度/m4587635802000500700相应温度26.715.68.95.020.028.0/。C地面压强/hPa102310121002104010061007地面位温/。C292.2293.1288.4294.7302.5297.420第四章大气扩散浓度估计模式4.1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。当吹寒风时，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)Qexp(y2){exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uyz2y22z22z2现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。实源1Qexp(y2){exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uyz2y22z22z2虚源2Qexp[(2Ly)2]{exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uyz2y22z22z2因此Qexp(y2(zH)2exp[(zH)2]}+2uy2){exp[22]22z2yzzQexp[(2Ly)2]{exp[(zH)2exp[(zH)22uy2y22z2]2z2]}z=Q{exp(y2)exp[(2Ly)2]}{exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uyz2y22y22z22z221刮寒风时，坐标系成立不变，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HvsD(1.52.7TsTaD)13.55(1.52.74182885)96.16m。uTs4418布里格斯公式QH2.7TsTavsD22.741828813.55229521kW21000kW9.6103Ts9.6103418且x<=10Hs。此时H141x2/32.80x2/3。0.362QH1/3x2/3u0.362295211/3按国家标准GB/T13201－91中公式计算，因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。141244.93mHn0QHn1Hsn2u1.303295211/31202/3（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35.3m,z18.1m，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得22Qexp(H2)80exp(602)0.0273mg/m3uyz2z635.318.1218.1224.4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y35.3,z18.1。将数据代入式－8得mm4(500,50,0,60)8018.1exp(25022)exp(6022)0.010mg/m3。635.335.3218.14.4在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最大浓度。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y35.3,z18.1。将数据代入式－得mm48(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位置。解：由霍兰德公式求得HvsD(1.52.7TsTaD)200.6(1.52.74052930.6)5.84m，烟囱uTs4405有效高度为HHsH305.8435.84m。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。23此时y50.1m。代入上式max21025.340.231g/m3。435.842e50.14.6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）10.05QH23.4103103g/m3uexp(2)11.12y2z2z3.023.024.7一条焚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？2QLH2P2解：有限长线源(x,0,0,H)exp(2)P12uz2z

exp(P2)dP。2第一判断大气牢固度，确定扩散参数。中纬度地域明亮秋天下午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y43.3m,z26.5m。其次判断3分钟时污染物可否抵达受体点。由于测量时间小于0.5h，因此不用考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物抵达的距离xut3360540m400m，说明已经抵达受体点。242QLH2P2有限长线源(x,0,0,H)exp(2)Pz2z1

exp(P2)dP22距离线源下风向4m处，P=－75/43.3=－1.732，1P=75/43.3=1.732；QL90g/(ms)0.6g/(ms)。代入上式得2150(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(400,0,0,0)

20.6

3.460

1exp(P2)dp3.0mg/m32326.5

224.8某市在环境质量谈论中，区分面源单元为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SO的地面浓度。2解：设大气牢固度为C级，y01000232.56m,z0156.98m。4.32.15当x=1.0km，y99.1,z61.4m。由《大气污染控制工程》P106（4m－49）(x,y,0,H)Qexp{1[y2H2z0)2]}u(yy0)(zz0)2(yy0)2(z3(99.1106.98)exp[11522]4.57105g/m3232.56)(61.42(61.46.98)4.9某烧结厂烧结机的SO2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3m/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SO2的地面浓度。25解：设大气牢固度为C级。zDH3602002.1574.42mxD1226.5m2.15当x=2km时，xD<x<2xD，按x=xD和x=2xD时浓度值内插计算。x=xD时，y118.26m,z74.42m，代入《大气污染控制工程》P88（4－9）得221Qexp(H2)3.5180exp(22002)0.050mg/m3uyz2z118.2674.4274.42x=2xD时，y221.41m,z139.10m，代入P101（－）得436Qy21800.257mg/m3；2exp(2)2221.412uDy2y3.5360经过内插求解0.050.2570.050(20001226.5)0.181mg/m31226.5当x=6km>2xD时，y474m，1800.120mg/m323.5360474计算结果表示，在x<=x<=2x范围内，浓度随距离增大而高升。DD4.10某硫酸厂尾气烟囱高50m，SO排放量为100g/s。夜间和上午地2面风速为3m/s，夜间云量为3/10。当烟流全部发生熏烟现象时，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，4277m,z87.4m。H42750，hfH2z50287.4224.8myfy433.25m88F(12000,0,0,50)Q2uhfyf

231001.365104g/m3。224.8433.2534.11某污染源SO2排放量为80g/s，烟气流量为265m/s，烟气温度为418K，大气温度为293K。这一地域的SO2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》的二26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）QH0.35PaQvT0.3510132654182932.810104kW2100kWTs418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Hn0QHn1Hsn2u1/3Hs2/311.3032810023.48Hs5/12。1.687Hs1/4《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）2QzHsb)yeu(0

H＝2801030.5H2.7181.687(HsH)0.25(0.060.05)1063.142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u>=1.5v×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4Qv4265，实质直径可取为4.0m。D4.1muv204.12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。27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P884－7）1Qexp(y2){exp[(zH)2]exp[(zH)2]}y0,zH2uyz2y22z22z2Q4H21.018Q[1exp[2H2/2]2uyz2uyz

（由P89（4－11）zH）2而地面轴线浓度2max2Qz。uH2ey因此，1/21.018Q/(2Qz)1.018H2e1.018H2e1.018e1.382uyzuH2ey4z2H)224(2得证。28第五章颗粒污染物控制技术基础5.1依照过去的分析知道，由破裂过程产生的粉尘的粒径散布符合对数正态散布，为此在对该粉尘进行粒径散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）绘制频次密度散布曲线。粉尘粒径0～1010～2020～40>40dp/m质量频次36.919.118.026.0g/%解：在对数概率坐标纸上作出对数正态散布的质量累积频次散布曲线，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散布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频次曲线。污染源质量中位直径会合标准差平炉0.362.14飞灰6.84.54水泥窑16.52.35化铁炉60.017.65解：画图略。295.3已知某粉尘粒径散布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径散布可否符合对数正态散布；2）若是符合，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0～22～44～66～1010～20～>40/浓/

m2040度0.812.2255676273gm3解：在对数概率坐标纸上作出对数正态散布的质量累积频次散布曲线，读出质量中位直径d50（MMD）=10.3m、d84.1=19.1m、d15。9=5.6m。d84.11.85。gd50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关于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，填充缝隙率0.7，试确定其比表面积（分别以质量、净体积和聚集体积表示）。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）按聚集体积表示Sb6(1)2.11103cm2/cm3。dsv305.5依照对某旋风除尘器的现场测试获取：除尘器入口的气体流量为3310000mN/h，含尘浓度为4.2g/mN。除尘器出口的气体流量为1200033mN/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)11000m3N/s；2漏风率P141（5－44）除尘效率：

Q1NQ2N100%2000；Q1N100%20%10000考虑漏风，按P142（5－47）12NQ2N10.3401200090.3%1NQ1N4.210000不考虑漏风，按P143（5－48）12N1N

0.340191.9%4.25.6关于题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MmPM(1.01105490)290.832g/LVRT8.31423Q1000042327317.9m/sv0.243600A0.83217.92按《大气污染控制工程》P142（5－45）P9.81311Pa。25.7有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设施产生粉尘量为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）31T1(11)(12)1(195%)(180%)99%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散布数据以下，若除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。粉人间隔/m<0.60.6~00.7~00.8~11~22~33~4.7.8.0质量入口2.00.40.40.73.56.024.0频次g1/%出口7.01.02.03.014.016.029.0g2粉人间隔/m4~55~66~88~1010~1220~30质量入口13.02.02.03.011.08.0频次1g/%出口6.02.02.02.58.57.0g2解：按《大气污染控制工程》P144（5－52）i1Pg2i（P=0.02）g1i计算，以下表所示：粉人间隔/m<0.60.6~00.7~00.8~11~22~33~432.7.8.0质量入口2.00.40.40.73.56.024.0频次g1/%出口7.01.02.03.014.016.029.0g2i/%93959091.49294.797.6粉人间隔/m4~55~66~88~1010~1220~30其他质量入口13.02.02.03.011.08.024.0频次g1/%出口6.02.02.02.58.57.00g2i/%99.1989898.398.598.2100据此可作出分级效率曲线。5.9某种粉尘的粒径散布和分级除尘效率数据以下，试确定总除尘效率。平均粒径0.1.2.3.4.5.6.7.8.101420>23/m2500000000.0.0.0.5质量频次0.0.9.202015118.5.5.4.0.0.2/%145.0.0.0.055508分级效率8304760687581868995989910033/%.5.5.5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地域。第一进行坎宁汉修正：v8RT88.314387.5532.2m/s，M3.14228.971030.4999.4108m，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)17.34m/s。gdpu40001060.91217.34500，假定成立。Rep2.31052750当dp=0.4m时，忽略坎宁汉修正，usdp2pg0.088m/s。经考证Rep<1，18符合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，因此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；34dp=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）的混淆物，混淆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，dp1p1dp2p21.74g1.74g故dp1p2dp2p1

3.5。1.352.65.12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）恰巧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）：us0.153dp1.14(p)0.714g0.7140.153(200106)1.1418500.7149.810.7141.03m/s0.4280.286(1.81105)0.4281.2050.286Rep2001061.031.20513.85，符合过渡区公式。1.81105阻力系数按P147（5－62）18.53.82。阻力按（－）CPP146559Re0p.61216228Fp2CDApu23.824(20010)1.2051.037.8310N。5.13欲使空气泡经过浓盐酸溶液（密度为1.64g/m3，粘度1×10－354Pa.s），以达到干燥的目的。盐酸装在直径为10cm、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4对速度Q127103us7.851030.27m/s。考虑利用过渡区公式：A600.153dp1.14(p)0.714g0.714us0.4280.286代入有关参数1.19kgm3,p3kgm3,1.82105Pas及/1.6410/us=0.27m/s可解得dp=66m。661061.190.27，符合过渡区条件。故能被空气夹带Rep1.821051.171的雾滴最大直径为66m。5.14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地域，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，18H4.5122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。则下落时间t3.69102us365.15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地域：ucdp2put2(1106)227001620.768m/s。18R182.51050.2d=500m，粉尘颗粒处于牛顿区：2213ut2p6Ruc3.03dpput2R80.2m/s。经考证，Rep=1307>500，假定成立。第六章除尘装置6.1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37100%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A9.144.57Stokes地域，取1.82105Pas。按《大气污染控制工程》（6P162－4）18v0H181.821052.871024.5717.2106m17.2mdmin1.211039.8112.19pgL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，并观察到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层可能获取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）1n1n228022.2，因此需要设置23层。n2n1182164.96.3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：0.067kgmh1.86105Pas/(.)dmin18v0H181.861050.312105m84m100m，符合pgL2.51038.49.817层流区假定。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，1.05g/cm3，，W=20cm38h=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，M3.14228.971031.821056.6108m，26.61020.499v0.4991.185466.6Kn0.630.211.102C10.21[1.2570.4e0.21]1.264。故usdppgC1.58105m/s18usLW(n1)1.581050.50.2200.525。用同样方法计算可得iQ3.61103/600.83m粒子的分级效率为0.864。因此总效率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，给定粉尘的粒径分如下：平均粒径范围0~11~55~1010~220~330~440~550~60>60/m0000质量百分数/%32015201610637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NVcD2p)]。1exp[(9Wi令=50%，N=5，Vc=15m/s，p=2.9×103kg/m3，W=0.76m，2105Pas，39代入上式得d=11.78m。c利用《大气污染控制工程》P170（6－18）i(dpi/dc)2计算各粒21(dpi/dc)径粉尘分级效率，由此得总效率igi55.3%6.6某旋风除尘器办理含有4.58g/m3尘埃的气流（2.5105Pas），其除尘总效率为90%。粉尘分析试验获取以下结果。粒径范围/m捕集粉尘的质量百分逸出粉尘的质量百分数/%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）Pg2i/g3i计算分级效率，结果以下表所示：40粉人间隔/m0~5~110~15~20~25~30~35~40~>455015202530354045质量捕集0.1.41.92.12.12.02.02.02.084.频率g350/%出口7612.4.52.11.50.70.50.40.31.1g2.09i/%5.49.79.90.92.96.97.97.98.99.59411700652630833685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。因此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。226.8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1m。1）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NVcD2p)]。1exp[(9Wi41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。－33气体流量c=1.21×10m/s6.9含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径散布可用对数正态散布函数表示，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，试鉴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)2dpi2i(dpi/dc)21(dpi/5)2252；1dpi1iqddpidpi2qddpi。20025dpidpidpilnln1dg1.79dg=20m，1.25，qexp[2exp[(20)2]()]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。42解：驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）wqEp0.310151001030.176m/s。3dp31.811051106AdL0.321.885m2，3/s，代入P188（6－34）Q=0.075mi1exp(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3；操作压力为1atm，设粉尘粒子的驱进速度为12.2cm/s。试量2m/s确定：1）当烟气的流速平均散布时的除尘效率；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=0.6673，22m/sS=3.66=13.4m，i1exp(13.40.122)99.3%。0.667/22）vmax0.51.5，查图6－27得Fv=1.75v1/3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%，有关法例规定排气中含尘量不得高出0.1g/m3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为30g/m3，且粒径散布以下：质量百分比范0~2020~4040~6060~8080~100围/%43平均粒径/m13.019.045.0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知足环保规定；3）可否知足使用者需要。解：1）由题意0.51exp(k0.9)k0.77d=3.5m，11exp(0.773.5)93.2%pd=8.0m，21exp(0.778.0)99.8%pdp=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。不知足环保规定和使用30者需要。6.13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q30dp2E031.58.851012(5106)23.41053.041016C23.5扩散荷电按P184（6－32）计算，与电场荷电对照很小，可忽略。44－16因此饱和电荷值3.04×10C。q30dp2E031.58.851012(0.2106)23.41054.861019C23.5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，qEp3.0410163.41050.088m/s；w32.510551063dppmqEp4.8610193.41053.51103m/s。d=0.2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。关于煤的含硫量为1%、除尘效率为99.5%的情况，试计算有效驱进速度we。解：查图得集气板面积约33）－1。依照1000m.（1000m/min1exp(Awi)，Q450.995=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添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。若工程师的介绍成立，试求使用该增添剂后电除尘器的集尘效率。解：1exp(Aw)95%，故exp(Aw)0.05，exp(A2w)0.0025QQQ因此'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