大气污染控制工程郝吉明第三版课后答案郝吉明

大气污染控制工程

-课后答案-

（第三版）主编：郝吉明马泛博王书肖

目录

第一章概论

第二章燃烧与大气污染

第三章大气污染气象学

第四章大气扩散浓度估算模式

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

第十一章城市机动车污染控制

第一章概论

1.1干结空气中N、0、Ar和CO气体所占的质量百分数是多少？

222

解：按Imol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n-0.781mol,n=0.209mol,n=0.00934mol,

X2Ar

n=0»00033mol.质量百分数为

E

，；

1.2根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出S0?NO、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：

S02：0。15mg/m3,N02：0.12mg/m»,CO：4。00mg/imo按标准状态下加，干空气计算，其摩尔数为.故三种

污染物体积百分数分别为：

SO：,N0：

22

GO：o

1.3CC1气体与空气混合成体积分数为1.50X10，的混合气体，在管道中流动的流量为10m*/s,试确定：

4X.

1）CC1在混合气体中的质量浓度（g/仙）和摩尔浓度c2）每天流经管道的CC1质量是多少干

■IXX4

克？

解：1）（g/ms）

c（mol/m3）.

N

2）每天流经管道的CC1质量为1。031X10X3600X24X10-<kg=891kg

lo4成人每次吸入的空气量平均为500cm“假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200/m>试计算

每小时沉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：每小时沉积量200X（500X15X6CX10T）X0.12=10«8

1.5设人体肺中的气体含C0为2.2X10-,平均含氧量为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（1-1）,MZM=210

COHb饱和度

1.6设人体内有4800mL血液，每100位血液中含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C0的浓度为10』如果血液中C0水平最初为：1）0%；2）森,计算血液达到7%的C0

饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CC全被血液吸收。

解：含氧总量为。不同C0百分含量对应C0的量为：

2%：,7%：

1）最初C0水平为0%时；

2）最初C0水平为2%时

1.7粉尘密度HOOkg/nn,平均粒径1.4,在大气中的浓度为0.加g/m，,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

第二章燃烧与大气污染

2.1已知重油元素分析结果如下：C：85o5%H：11.3%0：2.0%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SO的浓度和CO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:

分量（g）摩尔数（g）需氧数（g）

C85571.2571.25

H113-2.555.2527.625

S100.31250.3125

H022.51。250

N元素忽略.

1）理论需氧量71。25+27.625+0o3125=99。1875moi/kg

设干空气0:N体积比为1：3。78,则理论空气埴99.1875X4.78=474.12mol/kg重油。即474。12X22。

32

4/1000=10。62nv</kg重油。

烟气组成为C071,25mol,H055.25+1。25=56.50mol,S00.1325moLN3.78X99。1875=374.93mol.

2t22

理论烟气量7U25+56.50+0o3125+374.93=502.99mol/kg重油.即502.99X22.4/1000=11.27ms/kg量

油。

2）干烟气量为502o99-56.50=446.49nol/kg重油。

SO百分比浓度为，

空气燃烧时co存在最大浓度.

2

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1X10.62=1lo68ms/kg重油，

产生烟气量为11.267+0.1X10.62=12.33的/kg重油。

2。2普通煤的元素分析如下：C65.7%；友分18。1%：SL7%：H3。2%;水分9.假；02.3%。（含N量不计）

1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量却SO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%,计算灿气中灰分的浓度（以mg/nu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It

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

C65.75«4751

H3。23。20»584

S1.70。0530.010

02.30o0720o013

灰分18.13„306g/mol碳

水分9。01.644g/mol碳

故煤的组成为CHS0,

燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为，燃烧方程式为

n=l+0.584/4+0.OlO-Oo013/2=1.1495

1）理论空气量：

SO在湿烟气中的浓度为

2）’产生灰分的量为

烟气量（1+0。292+0.010+3.78X1.1495+1,644/18）X1000/18。26X22。4X10-s=6.826m»/kg

灰分浓度为mg/m：«=2o12XlOtmg/ms

3）需石灰石八煤

2。3煤的元素分析结果如下S0.6%；H3.7%：C79»5%：N0.9%;04.7%；灰分10。6%o在空气过剩20%条

件5彻底燃烧。计算烟气中S0的浓度。

2

解：按燃烧煤计算

分量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）

C79566。2566.25

H31.12515.56257。78

S60.18750o1875

HO52。8752。940

设干空气中N:0体积比为3.78：I,

:I

所需理论空气量为4。78X（66.25+7,78+0.1875）=354。76mol/kg煤。

理论烟气量C0266。25mo1,S020。1875mol,H2015.5625+2。94=18.50mol

N

2

总计66»25+、8.50+0.1875+28054=365。48mol/kg煤

实际烟气量365.48+0.2X354o76=436.43mol/kg煤，SO%浓度为。

2.4某锅炉燃用煤气的成份如下：HS0。2%：CO5%;00.2%;C028.5%；H13.0%；CH0.7%：N52.4%：空气

含湿量为12g/nu,,试求实际需要的%气量和燃应时产处的实际烟气量。

解：取1ml煤气计算

HS0.002mol耗氧量0。003mol

CO0.05mol0

CO0.285mol0«143mol

II(0.13-0.004)mol0.063mol

2

CH0.007molC.014mol

共100,003+0.143+0.063+0.014=0.223moL设干空气中N:0体积比为3.78：1,则理论干空气量为

2I2

0.223X(3o78+l)=lo066mo1。取，则实际干空气1。2X1.066mol=l.279mol.

空气含湿量为12g/nv<,即含H00。67mol/nv,14.94L/故H0体积分数为1。493%。故实际空气量

N2AN2

为。

烟气总SO:0o002mol,CO285+0.007+0。05=0。342mo1,N：0.223X3。78+0.524=1.367mol,H00。

iiit

002+0.126+0.014+1.298Xlo493%+0.004=0.201mol

故实际烟气量o.002+0.342+1.367+0.201+0,2X1.066=2,125mol

2.5干烟道气的组成为：CO11%(体积)，08$,C02%,S0120X10-*(体积分数)，颗粒物30.0g/g(在

测定状态下)，烟道气流流量在700mnHg和443K条件下为5663,37m./min,水气含量8%(体积).

试计算：1)过猛空气百分比；2)SO的排放浓度()；3)在标准状态下(latm和273K),干烟道体积；

4)在标准状态下颗粒物的浓度.

解：1)N%=1-11%-8%-2%-0.012%=78.99^

2

由《大气污染控制工程》P46(2-11)

空气过剩

2)在测定状态下,气体的摩尔体积为

取1m1烟气进行计算，则SO120X10-加，排放浓度为

2

3)o

4).

2.6煤炭的元素分析按分量百分比表示，结果如下:氨5,俄;碳75。8%；氮1.5%：硫U弱;氧7.4%；灰8。

7%,燃烧条件为空气过量20%,空气的湿度为0。0116molH0/mol干空气，并假定彻底燃烧，试计算烟气的

2

组成.

解：按1kg煤进行i十算

分量(g)摩尔数(mol)需氧数(mol)

c75863.1763.17

H40»7520.37510.19

S160.50.5

H083.254。6250

需氧63.17+10.19+0o5=73.86mol

设干空气中N：0体积比为3.78：1,则干空气量为73。86X4。78X1.2=423.66moL

22

含水423o66X0。0116=4.91mo1。

烟气中：CO63。17mol；SO0.5mol；H04.91+4.625+20.375=29。91mol;

N:73.86X3,78=279.19mo1小剩干空气0。2X73.86X4.78=70.61mol.

2

实际烟气量为63.17+0.5+29o91+279.19+70.61=443。38mol

其中CO；SO；

22

H0:N.

22

0；°

2.7运用教材图2-7和上题的计算结果，估算煤烟气的酸露点。

解：SO含量为0.11%,估计约1/60的SO转化为SO,则SO含量

2233

,即P=1.83X10-5,1gP=—4。737。

查图2-7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。

2.8燃料油的分量组成为：C86%,由饯。在干空气下燃烧,烟气分析结果(基于干烟气)为:01。5%；C0600

X10f(体积分数)。试计算燃烧过程的空气过剩系数c解：以1kg汕燃烧计算，

C860g71.67mol;

H140g70mol»耗氧35moi。

设生成COxmol,耗氧Oc5xmol,则生成C?(71。67-x)mol,耗氧(71。67-x)mol。

烟气中0量。

2

总氧量，干空气中N：0体积比为3.78：1,则含N3。78X(106。67+24.5x).根据干烟气量可列出如下

222

方程:

,解得x=0o306

故00%：；

N%:

*

由《大气污染控制工程》P46(2-11)

空气过剩系数

第三章大气污染气象学

3o1-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：

(1)

将空气视为理想气体，即有

可写为(2)

将(2)式带入(1),并整理，得到以下方程：

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⑶

假设山脚下的气温为10C带入(3)式得：

得

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7kn.

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:，，，，.并判断各层大气稳定度。

高度Z/m1.510305(

气温T/K298297.8297。5297.3

解：，不稳定

,不稳定

，不稔定

，不稳定

，不稳定。

3。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，气块温度变为多少?

解:，

3o4试用下列实测数据计算这一层大气的某指数m值。

高度Z/m1020304050

风速u/m.s-i3。03。53o94。24。5

解：由《大气污染控制工程》P80(3-23),,取对数得

过，.由比测数相得

X0o3010.4770.6020.699

y0.06690.11390.14610o1761

由excel进行直线拟合，取截距为0,直线方程为：y=O.2442x

故m=0.2442.

3。5某市郊区地面10m高处的风速为2m/s,估算50m.100m.200m、300m、400m高度处在稳定度为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：，

O

稳定度D»m=0015

稳定度F»m=0.25

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。0C,气压为1023hPa.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2345678910

气温/.C

9。812.014o015.013.013。012.6L60o8

气压/hPa10121000988969909878850725700

解：1)根据《AirPollutionControlEngineering1可得高度与压强的关系为

将g=9.8hn/s2、M=0o029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。

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=10o4C283.4K,dP=1012—1023=-llPa.

因此,z=119m<>

同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：

测定位置2345678910

气温/.C9.812.014.015.013。013。012.61。60.8

气压/hPa10121000988969909878850725700

高度筮/m89991011635362902711299281

高度/m11921831948210181307157828773158

2）图略3）,不稳定;

，逆温:

，逆温:

，逆温:

»稳定:

，稳定;

»稳定;

，稳定。

3.7用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。

测定编号123456

地面温度/C21.121.115.625.030o025.0

高度/m4587635802000500700

相应温度

/.c26.715#68。95.020o028.0

解：.故，逆温：

＞故,稳定；

,故，不稳定：

,故，不稳定；

,故，不稳定；

，故逆温。

3.8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：假设地面大气压强为1013hPa,则由习题3.1推导得到的公式，代入已知

数据(温度T取两高度处的平均值)即

，由此解得P=961hPa.

由《大气污染控制工程》P72(3—15)瓦•分别计算地面处位温和给定高度处位温：，

f

故位温梯度=

同理可计算得到其他数据的位温梯度,结果列表如下：

测定编号123456

地面温度/.

C21o121。115.625o030o025.0

高度/m4587635802000500700

相应温度/.C26.715»68.95.020.028.0

位温梯度/2.22

K/100m0o27-0.17-0o02-1.02I-42

3.9假如题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推导得到的公式,设地面压强为P，代入数据得到：，解得

I

P=1023hPao因此

I

同理可计算得到其他数据的地面位温，结果歹表如下:______________________________________________

测定编号123456

地面温度/.C21.121o115.625。030.025。0

高度/m4587635802000500700

相应温度/.c26o715。68。95.020。028.0

地面压强/hPa102310121002104010061007

地面位温/.C292。2293.1288.4294。7302。5297.4

第四章大气扩散浓度估算模式

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。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？

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

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

虚源

因此+

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/so试用霍兰德、布里格斯(x(=10H)、国家标准GB/T13201-91中的公

式计算烟气抬升高度.

解：

霍兰德公式

布里格斯公式

且x<=10Hs.此时。

按国家标准GB/T13201-91中公式计算，

因Q)=2100kW,Ts-Ta)=130K>35K.

(W电厂位于城市近郊，取n=1.303,n=1/3,n=2/3)

4.3某污染源排出SO量为80g/s,有前源高为’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500ra处S0的地面浓度。

t

解：由《大气污染控制工程》P88(4—9)得

4。4解：阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4-4查得x=500m时。将数据代入式

4—8得

O

4.4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SO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》P95表4-4查得x=500m时,将数据代入式4-8得

4.5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,SO排放最为10mg/s°试计算中性大气条件下SO的地面最大浓度和浮现的位置.

解：由霍兰德公式求得

，烟囱有效高度为。

由《大气污染控制工程》P89(4-10).(4-11)

时,.

取稳定度为D级，由表4-4查得与之相应的x=745。6m.

此时。代入上式。

4。6地面源正下风方向一点上，测得3分钟平均浓度为3。4X10-3g/ms,试估计该点两小时的平均浓度是

多少？假设大气稳定度为B级。

解：由《大气污染控制工程》P98(4-31)

(当，q=0.3)

4。7一条燃烧者的农业荒地可看做有限长线源，其长为150m,据估计有机物的总排放量为90g/so当时风

速为3m/s,风向垂直于该线源。试确定线源中心的卜.风距离400m处，风吹3到15分钟时有机物的浓度。

假设当时是晴朗的秋天下午4：00o试问正对该线源的一个端点的下风浓度是多少？

解：有限长线源。

首先判断大气稔定度，确定扩散参数.中纬度地区晴朗秋天下午4：00,太阳高度角30~35.摆布，属

于弱太阳辐射：查表4-3,当风速等于3m/s时，稳定度等级为C,则400m处。

其次判断3分钟时污染物是否到达受体点.因为测量时间小于0。5h,所以不必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，说明已经到达受体点。

有限长线源

距离线源下风向4m处，P=-75/43.3=-1.732,P=75/43.3=1.732：.代入上式得

端点下风向P=0,P=150/43.3=3。46,代入上式得

4.8某市在环境质言:评价中，划分面源单元为1000mX1000m,其中一个单元的S0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。试用虚拟点源的面源扩散模式i二算这一单元北面的邻近单

元中心处SO的地面浓度。

解:设大气稔定度为C级.。

当x=1.0km,0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,在冬季下午浮现下沉逆温，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/so烟囱有效高度为200m。试计算E下风方向2km和6km处

SO的地面浓度。

解:设大气稳定度为C级。

当x=2km时,x<x{2x,按x=x和x=2x时浓度值内插计算。

x=x时，，代入《大4’污染控制上程》P88(4一9)得

x=2x时，，代入P101(4-36)得

D

通过内插求解

当x=6km>2x时,,

计算结果表赢在x((=x<=2x范围内，浓度随距离增大而升嬴

4.10某硫酸厂尾气加囱高50m",SO排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3腔，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S0的地面浓度。

2

由所给气象条件应取稳定度为E级.查表4-4得x=12km处，。

4.11某污染源SO排放成为80g/s,烟气流最为265m/s,烟气温度为418K,大气温度为293K。这一地区

的S0本底浓度为k05mg/明设，，m=0025,试按《环境空气质量标准》的二级标准来设计烟囱的高度和

2

出口直径。

解：按《大气污染控制工程》P91(4-23)

由P80(3-23)

按城市及近郊区条件，参考表4-2,取n=1.303,n=1/3,n=2/3,代入P91(4—22)得

II

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m$(年均)，代入P109(4-62)

解得

于是Hs)=162m.实际烟囱高度可取为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>=1.5X1.687X17Oo.»=9.14m/se但为保证

烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s。取u=20m/s,则有

,实际直径可取为4。0m。

4.12试证明高架连续点源在浮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lo

38。

解:高架连续点源浮现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按P88(4-7)

(由P89(4-11))

而地面轴线浓度。

因此，

得证。

第五章颗粒污染物控制技术基础

5.1根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒

径分布测定时只取了四组数据(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。

给尘粒径d/0'1010'2020~40)40

质量频率g/%36。919.118.026o0

解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量枳累频率分布曲线，

读出d=61。0、d=16.0、d=4o2.。

•4.IGO15.9

作图略。

5.2根据下列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积累频率

曲线。

污染源质量中位直径集合标准差

平炉0.362。14

飞灰6.84.54

水泥窑16o52.35

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是否符合对数正态分布；2)如果符合,

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一体积平均直径。

粉尘粒径/0~22~44~66~1010~2020~40>40

浓度/0。8⑵2255676273

解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量积累频率分布曲线，读出质量中位宜径d(MMD)=10.3、

50

d=19.lxd=5»6.o

姿《大气污娓制工程》P129(5-24)：

Pl29(5-26);

P129C5-29).

5。4对于题5。3中的粉尘，已知真密度为1900kg/mJ,填充空隙率0.7,试确定其比表面积(分别以质

量、净体积和堆积体积表示).

解:《大气污染控制工程》P135(5—39)按质量表示

P135(5—38)按净体积表示

P135(5—40)按堆积体积表示。

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星为10000mi/h,含尘浓度为4.2g/m>c

除尘器出口的气体流量为12000m：/h,含尘浓度为340mg/,试计算该除尘、器的处理气体流量、漏风率)

除尘效率(分别按考虑漏风和不考3漏汛两种情况计算)。

解：气体流量按P141(5-43)；

漏风率P14K5-44)；

除尘效率：

考虑漏风,按P142(5-47)

不考虑漏风，按P143(5-48)

5o6对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0。24皿，除尘器阻力系数为9.8,进口气流

温度为423K,气体静压为一490Pa,试确定该处尘器运行时的压力损失(假定气体成份接近空气)。

解：由气体方程得

按《大气污染控制工程》P142(5-45)O

5.7有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m/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，排放浓度10(l-99%)=0.Ig/m.；

排放量2。22X0,1=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

她率曲线

粉尘间隔/<0o60«6~0。10o7飞。0.8~L0「22~33~4

8

质量频率进口g2.00.10o40.73.56。024.0

/%曲口g7O01.02o03.014.016.029o0

粉尘间隔/4~55、66~88~1010'1220~30

质量频率进口g13.02.02o03.011.08。0

/%出口g2。0

6«02。02058.57.0

解：按《大气污染控制工程》P144(5—52)(P=0002)计算，如下表所示:

粉尘间隔/<0,60.6~0.70。7F.80。8~1.0广22~33~4

质量频率进口g2.00c40。40.73.56.024.0

/%出口g7.01.02.03.014.016.029。0

9395909E49294.797o6

粉尘间隔/4~55%6~88~1010^1220~30其他

质量频率进口g.13.02。02.03.011.08O024。0

/%出口g6。02o02。02o58«57o00

99o1989898.398。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如下，试确定总除尘效率。

平均粒径/

0.251。02。03.04.05.06.07008。010.014.020o0>23.5

质量频率小0o10.49o520。020。015.011.08.55.55。54.00.80o2

分级效率/%83047。56068.575818689»5959899100

解:按《大气污染控制工程》P144(5-54)o

5。10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231Ukg/m3。

解：当空气温度为387.5K时。

当d=0.4时，应处在Stokes区域。

首巍行坎宁汉修正：，

…则

当d=4000时，应处于牛顿区，.

P

,假设成立。

当d=0.4时，忽略坎宁汉修正，.经验证Re<1,符合Stokes公式.

考/到颗粒在下降过程中速度在很短期内就4•分接近u,因此计算沉降高度时可近似按u计算。

d=0。4h=l.41X10TX30=4。23X10->m：

d=40h=0.088X30=2。64m：

d=4000h=17.35X30=520o5m.

5.11欲通过在空气中的自由沉降来分离石英(真密度为2。6g/cm»和角闪石(直密度为3.5g/crm)的混

合物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区.试确定彻底分离时所允许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d,最小角闪石粒径d,由题意，

♦IR

故.

5o12直径为200、真密度为1850kg/m，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：D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，。d=200时，

考虑采用过渡区公式，按《大气污染窟制工程》P150(5-82)：

,符合过渡区公式。

阻力系数按P147(5-62)o阻力按P146(5-59)

5.13欲使空气泡通过浓盐酸溶液(密度为1.64g/mJ,粘度1X10P&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.卜.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.据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度

.考虑利用过渡区公式：

代入相关参数及u=0。27m/S

可解得d=66。

,符合£渡区条件.故能被空气夹带的雾滴最大直径为66。

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25~500,真密度为1960kg/m3,风速为L4m/s,气温293K,气压为

101325Pa.

解:粒径为25,应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正；

o竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间，因此L=v.t=L4X122m=171m。

5o15某种粉尘真密度为2700kg/nr，,气体介质(近于空气)温度为433K,压力为101325Pa,试计算粒径

为10和500的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度.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/so

解：在给定条件下。

当d=10,粉尘颗粒处于Stokes区域：

P

d=500,粉尘颗粒处于牛顿区：.因此

,经验证，Re=1307>500,假设成立。

第六章除尘装置

6.1在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室采集。沉降至大小为宽914cm,高457cm,长1219cm。空气的

体积流速为h2nt/so计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21.

解:计算气流水平速度。设粒子处于Stokes区域，取。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。

62直径为h09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0.124cm,

气体流速是8。61L/min,并观测到其操作效率为64.舞・问需要设置多少层可能得到80%的操作效率。

解：按层流考虑,根据《大气污染控制工程》P163(6-5)

,因此需要设置23层.

6。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/cm),空气粘度0.067kg/

(kg.h),求该沉降室能100%捕集的最小粒径。

解：

,符合层流区假设。

6.4气溶胶含有粒径为0.63和0.83的粒子(质量分数相等)，以3.61L/min的流量通过多层沉降室.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,,W=20cm,h=0.129cm,,n=19层.

解：设空气温度为298K,首先进行坎宁汉修正：

。故

。用同样方法计算可得0。83粒子的分级效率为0.864。

因此总效率

6.5试确定旋风除尘器的分割直径和总政率，给定粉尘的粒径分如下:

平均粒径范围/(H广55'1010'2020~3030~4041r5050~60)60

质量百分数/%32015201610637

已知气体粘度为2X10，,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。

令=50%,N=5,Vc=15m/s,=2。9XW=0.76m,,代入上式得d=11.78。

利用《大气污染控制工程》P170(6-18)计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率

6.6某旋风除尘器处理含有4.58g/m，灰尘的气流()，其除尘总效率为90%.粉尘分析试验得到下列结果。

粒径范围/捕集粉尘的质量百分数质逸出粉尘的质量百分数/%

0~5