大气污染控制工程(郝吉明著)课后答案(全).pdf 59页

'作业习题解答第一章概论1.11.1.11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0.781×28.010.209×32.00N%=×100%=75.51%，O%=×100%=23.08%；2228.97×128.97×10.00934×39.940.00033×44.01Ar%=×100%=1.29%，CO%=×100%=0.05%。228.97×128.97×11.2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，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其31×10摩尔数为=44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为：22.4−3−30.15×100.12×10SO2：=0.052ppm，NO2：=0.058ppm64×44.64346×44.643−34.00×10CO：=3.20ppm。28×44.6431.3解：−41.50×10×15431）ρ（g/m3N）==1.031g/m−3N22.4×10−431.50×10−33c（mol/mN）=−3=6.70×10mol/mN。22.4×10－32）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10kg=891kg1.41.1.44解：－6每小时沉积量200×（500×15×60×10）×0.12µg=10.8µg1.5解：由《大气污染控制工程》P14（1－1），取M=210 −4COHbp2.2×10∝=M=210×=0.2369，−2OHbp19.5×102O2COHbCOHb/OHb0.23692COHb饱和度ρ====19.15%COCOHb+OHb1+COHb/OHb1+0.2369221.6解：4800×20含氧总量为=960mL。不同CO百分含量对应CO的量为：1009609602%：×2%=19.59mL，7%：×7%=72.26mL98%93%72.261）最初CO水平为0%时t==172.0min；−434.2×10×1072.26−19.592）最初CO水平为2%时t==125.4min。−434.2×10×101.7解：由《大气污染控制工程》P18（1－2），最大能见度为2.6ρpdp2.6×1400×1.4L===11581.8m。vKρ2.2×0.2Chapter11.SolutionSSolutionolution：a.540/5.44=99Sothiswas99timestheannualmanmadePMemissions.10b.Mixed.Mostofthathugeamountofmaterialfellwithin50milesofthesite,coveringahugeareauptoafewfeetthick.Howeveritputenoughfinematerialintotheatmospherethatwehadworldwidereddenedsunsetsforalmostayear.2.SolutionSSolutionolution：-6g-33-9-10a.M=cV=501010m=5010?g1.1101b3m-9m5010´g5b.N===3.810p32gp-43rD(0.510cm)36cm6-10c.Clearlyindustrywillcitethe»10poundswhileenvironmentalistswillcitethe0.4millionparticles.Thisshowsthattwopeoplecanbothtellthetruth,butleadtheiraudience toverydifferentconclusions.Weshouldstrivetotell“thewholetruth”3.SolutionSSolutionolution3-6g-3m-9-10a.801010=8010?gbreath/1.8101/bbreath3mbreathb.forSO,M=64g/mol,2-9g21molecules14N=80109.410?7.510moleculesbreath/breathg4.SolutionSSolutionolution：0.41/gmile=0.00225=0.225%1gal6lb454g15milegallb 作业习题解答第二章燃烧与大气污染2.12.2.11已知重油元素分析结果如下：C：85.5%85.85.5%5%H：11.3%111.3%1.3%O：2.0%2.2.0%0%N：0.2%0.0.2%2%S：1.01.1.00%，试计算：1）燃油1kg1k1kgg所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中SOSSOO2的浓度和COCCOO2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。2.12.2.11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，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3/kg重油。N烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理论烟气量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）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。0.3125SO2百分比浓度为×100%=0.07%，446.4971.25空气燃烧时CO2存在最大浓度×100%=15.96%。446.493）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3/kg重油，N产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。2.22.2.22普通煤的元素分析如下：C65.7%CC65.7%65.7%；灰分18.1%18.18.1%1%；S1.7%SS1.7%1.7%；H3.2%HH3.2%3.2%；水分9.0%9.9.0%0%；O2.3OO2.32.3%。（含N量不计）1）计算燃煤1kg1k1kgg所需要的理论空气量和SOSSOO2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/mmmg/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%CCa35%a35%。当Ca/SCCa/Sa/S为1.71.1.77（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。2.22.2.22解：相对于碳元素作如下计算：%（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CH0.584S0.010O0.013，100燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为=18.26g/molC。燃烧方程式为5.475CHSO+n(O+3.78N)→CO+0.292HO+0.010SO+3.78nN0.5840.0100.013222222n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.14951.1495×(1+3.78)−3331）理论空气量×1000×22.4×10m/kg=6.74m/kg；18.260.010SO2在湿烟气中的浓度为×100%=0.174%1.6441+0.292+0.010+3.78×1.1495+1810002）产生灰分的量为18.1××80%=144.8g/kg100烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg144.83灰分浓度为×10mg/m3=2.12×104mg/m36.8261000×1.7%×1.7×4032.003）需石灰石=103.21kg/t煤35%2.3煤的元素分析结果如下S0.6%SS0.6%0.6%；H3.7%HH3.7%3.7%；C79.5%CC79.5%79.5%；N0.9%NN0.9%0.9%；O4.7%OO4.7%4.7%；灰分10.6%10.10.6%6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中SOSSOO2的浓度。2.32.2.33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，所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。理论烟气量CO266.25mol，SO20.1875mol，H2O15.5625+2.94=18.50mol3.78×354.76N2=280.54mol4.78总计66.25+18.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤0.1875实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为×100%=0.043%。436.43 2.4某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%SS0.2%0.2%；COCCOO25%；O20.2%0.0.2%2%；CO28.5%CCO28.5%O28.5%；H213.0%13.13.0%0%；CHCCHH40.7%0.0.7%7%；N252.4%52.52.4%4%；空气含湿量为12g/m12g/12g/mm3N，α=1.2，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。2.42.2.44解：取1mol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05mol0CO0.285mol0.143molH2（0.13-0.004）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，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取α=1.2，则实际干空气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%。1.279故实际空气量为=1.298mol。1−1.493%烟气量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故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol2.52.2.55干烟道气的组成为：COCCOO11%111%1%（体积），O8%，CO2%CCO2%O2%，SOSSOO120×10－6（体积分数），222颗粒物30.0g/m30.30.0g/m0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg700m700mmHgmHg和443K条件下为5663.37m5663.5663.37m37m3/min//minmin，水气含量8%（体积）。3试计算：1）过量空气百分比；2）SOSSOO2的排放浓度（µg/m）；3）在标准状态下（1atm1at1atmm和273K），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。2.52.2.55解：1）N2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99%由《大气污染控制工程》P46（2－11）8−0.5×2空气过剩×100%=50.5%0.264×78.99−(8−0.5×2)2）在测定状态下，气体的摩尔体积为P1V1T2101325×22.4×443V=⋅==39.46L/mol；2TP273×700×133.32212取1m3烟气进行计算，则SO120×10－6m3，排放浓度为2−612010×3×(18%)64−×=0.179/gm。−339.4610× 22.433）5663.37××(18%)−=2957m/min。N39.4639.4634）30.0×=52.85g/m。N22.42.6煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果如下：氢50%；碳75.8%75.75.8%8%；氮1.5%1.1.5%5%；硫1.61.1.66%；氧7.4%7.7.4%4%；灰8.7%8.8.7%7%，燃烧条件为空气过量20%，空气的湿度为0.0116molH0.0.0116molH0116molH2O/molOO/mol/mol干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。2.62.2.66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，则干空气量为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；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol63.170.5其中CO2×100%=14.25%；SO2×100%=0.11%；443.38443.3829.91279.19+0.79×70.61H2O×100%=6.74%；N2×100%=75.55%。443.38443.3870.61×0.209O2×100%=3.33%。443.382.7..77运用教材图2－7和上题的计算结果，估算煤烟气的酸露点。2.72.2.77解：SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量1−5－50.11%×=1.83×10，即PH2SO4=1.83×10，lgPH2SO4=-4.737。60查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。2.82.2.88燃料油的重量组成为：C86%CC86%86%，H14%HH14%14%。在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于干烟气）为：O1.5%1.1.5%5%；CO600CCO600O600×10－6（体积分数）。试计算燃烧过程的空气过剩系数。22.82.2.88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。 1.5%x烟气中O2量。−6600×101.5%x总氧量+0.5x+(71.67−x)+35=106.67+24.5x，干空气中N2：O2体积比−6600×10为3.78：1，则含N23.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：1.5%xx+71.67+3.78(106.67+24.5x)=，解得x=0.306−6−6600×10600×1071.67−0.306故CO2%：×100%=13.99%；0.306−6600×103.78(24.5×0.306+106.67)N2%：×100%=84.62%0.306−6600×10由《大气污染控制工程》P46（2－11）1.5−0.5×0.06空气过剩系数α=1+=1.070.264×84.62−(1.5−0.5×0.06) 作业习题解答第三章大气污染气象学3.13.3.11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：dP=−gρ⋅dZ（1）将空气视为理想气体，即有mmPMPV=RT可写为ρ==（2）MVRT将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：dPgM=−dZPRT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：gMPgMln即2（3）P=−Z+Cln=−(Z−Z)21RTPRT1。假设山脚下的气温为10C，带入（3）式得：5009.80.029×ln=−∆Z10008.314283×得∆Z=5.7km即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.23.3.22解：∆T2978.−298γ=−=−=.235K/100m>γ，不稳定1.5−10d∆z10−5.1∆T2975.−2978.γ=−=−=5.1K/100m>γ，不稳定10−30d∆z30−10∆T2973.−2975.γ=−=−=0.1K/100m>γ，不稳定30−50d∆z50−30∆T2975.−298γ=−=−=.175K/100m>γ，不稳定1.5−30d∆z30−5.1∆T2973.−298γ=−=−=.144K/100m>γ，不稳定。1.5−50d∆z50−5.13.3解：TP110.288=()，TP00 P10.2886000.288T=T()=230()=258.49K10P40003.4解：ZmuZ由《大气污染控制工程》P80（3－23），u=u()，取对数得lg=mlg()1Z1u1Z1uZ设lg=y，lg()=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。3.53.3.55解：Z10.07500.07Z20.071000.07u=u()=×2()=2.24/ms，u=u()=×2()=2.35/ms1020Z10Z1000Z30.072000.07Z40.073000.07u=u()=×2()=2.47/ms，u=u()=×2()=2.54/ms3040Z10Z1000Z50.074000.07u=u()=×2()=2.59/ms。50Z100稳定度D，m=0.15Z10.15500.15Z20.151000.15u=u()=2×()=.255m/s，u=u()=2×()=.282m/s1020Z10Z1000Z30.152000.15u=u()=2×()=.313m/s，30Z100Z40.153000.15u=u()=2×()=.333m/s40Z100Z50.154000.15u=u()=2×()=.348m/s。50Z100稳定度F，m=0.25Z10.25500.25Z20.251000.25u=u()=2×()=.299m/s，u=u()=2×()=.356m/s1020Z10Z1000 Z30.252000.25u=u()=2×()=.423m/s，30Z100Z40.253000.25u=u()=2×()=.468m/s40Z100Z50.254000.25u=u()=2×()=.503m/s50Z100风速廓线图略。3.63.3.66解：dPgM1）根据《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为=−dzPRTdP将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz=−29.21T。P。。当t=11.0C，气压为1023hPa；当t=9.8C，气压为1012hPa，。故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。−11因此dz=−29.212834.m=89m，z=119m。1018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高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218319482101813071578287731582）图略∆T1−211−8.93）γ=−=−=.135K/100m>γ，不稳定；1−2d∆z−891−2∆T2−38.9−12γ=−=−=−.222K/100m<0，逆温；2−3∆z−992−3∆T12−143−4γ=−=−=−.198K/100m<0，逆温；3−4∆z−1013−4∆T4−514−15γ=−=−=−.061K/100m<0，逆温；4−5∆z−1634−5∆T5−615−13γ=−=−=.037K/100m<γ，稳定；5−6d∆z−5365−6 ∆T6−713−13γ=−=−=06−7∆z−2906−7∆T13−126.7−8γ=−=−=.015K/100m<γ，稳定；7−8d∆z−2717−8∆T8−9126.−6.1γ=−=−=.085K/100m<γ，稳定；8−9d∆z−12998−9∆T9−106.1−8.0γ=−=−=.028K/100m<γ，稳定。9−10d∆z−2819−103.7解：∆T1267.−211.G===.122K/100m>0，故γ=−G<0，逆温；111∆z4581∆T2156.−211.G===−.072K/100m，故γ=−G=.072K/100m<γ，稳定；222d∆z7632∆T39.8−156.G===−.116K/100m，故γ=−G=.116K/100m>γ，不稳定；333d∆z5803∆T0.5−250.4G===−1K/100m，故γ=−G=1K/100m>γ，不稳定；444d∆z20004∆T5200.−300.G===−2K/100m，故γ=−G=2K/100m>γ，不稳定；555d∆z5005∆T6280.−250.G===.043K/100m>0，故γ=−G<0逆温。666∆z70063.8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PgM2ln=−(Z−Z)，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即21PRT1P8.9×.00292ln＝－×458，由此解得P2=961hPa。1013.8314×297由《大气污染控制工程》P72（3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：10000.28810000.288θ=T()=2941.()=293K，地面地面P1013地面 10000.28810000.288θ=T()=2997.()=303.16K，11P9611293−303故位温梯度==.218K/100m0−458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/C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700。相应温度/C26.715.68.95.020.028.0位温梯度/K/100m2.220.27－0.17－0.02－1.021.423.93.3.99解：PgM2以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式ln=−(Z−Z)，设地面21PRT19708.9×.0029压强为P1，代入数据得到：ln＝－×458，解得P1=1023hPa。因此P.8314×297110000.28810000.288θ=T()=2941.()=2922.K地面地面P1023地面同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：测定编号123456。地面温度/C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700。相应温度/C26.715.68.95.020.028.0地面压强/hPa102310121002104010061007。地面位温/C292.2293.1288.4294.7302.5297.43.103.3.1010解答待求。ChapterCChapterhapter31．SolutionSSolutionolution：t/D=20/16000=0.00125a.D=0.25inches/0.00125=200inchesb.T=0.00125*6=0.0075inches2.2.SolutionSSolutionolution： 22DP2(163mb)10PmaV==?165rKgmbS1.23m3.SSolutionolution：forthisconditiontheaveragemolecularweightism=0.988529?0.011518?28.87/gmolandtheaverageheatcapacityisC=0.98853.5?R0.01154.1?R3.5069Rp8.2328.232SothatMC/=gmol/,Fordryairthisratioisgmol/PRR8.232SothatthecomputedvalueofdT/dzismuttipliedbyafactorof=0.99358.2851Andthecalculatedadiabaticlapserateis99.35%oftheadiabaticlapseratewhichignoresnon-condensingwater. 作业习题解答第四章大气扩散浓度估算模式4.14.4.11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222"Qy(z−H)(z+H)ρ(x,y,z,H)=exp(−){exp[−]+exp[−]}2222πuσyσz2σy2σz2σz现存在峭壁，可考虑ρ为实源与虚源在所关心点贡献之和。222Qy(z−H)(z+H)实源ρ=exp(−){exp[−]+exp[−]}12222πuσyσz2σy2σz2σz222Q(2L−y)(z−H)(z+H)虚源ρ=exp[−]{exp[−]+exp[−]}22222πuσyσz2σy2σz2σz222Qy(z−H)(z+H)因此ρ=exp(−){exp[−]+exp[−]}+2222πuσyσz2σy2σz2σz222Q(2L−y)(z−H)(z+H)exp[−]{exp[−]+exp[−]}2222πuσyσz2σy2σz2σz2222Qy(2L−y)(z−H)(z+H)={exp(−)+exp[−]}{exp[−]+exp[−]}22222πuσyσz2σy2σy2σz2σz刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.24.4.22解：霍兰德公式vDT−T135.×5418−288ssa∆H=(5.1+7.2D)=(5.1+7.2××5)=96.16m。uTs4418布里格斯公式7.2Ts−Ta27.2418−2882Q=×vD=××135.×5=29521kW>21000kWH−3s−36.9×10T6.9×10418s−13/123/3/1−1/233/2且x<=10Hs。此时∆H=.0362Qxu=.0362×29521×4x=.280x。H按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。−1nn3/13/2−1∆H=nQ1H2u=.1303×29521×120×4=244.93m0Hs（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.34.4.33解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得22QH80603ρ=exp(−)=exp(−)=.00273mg/m22πuσyσz2σzπ×6×353.×181.2×181.4.4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σ=353.m,σ=181.m。将数据代入式4－8得yz228050603ρ(500,50,0,60)=exp(−)exp(−)=.0010mg/m。22π×6×353.×181.2×353.2×181.4.5解：由霍兰德公式求得vsDTs−Ta20×6.0405−293∆H=(5.1+7.2D)=(5.1+7.2××6.0)=.584m，烟囱uTs4405有效高度为H=H+∆H=30+.584=35.84m。s由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）2QσzH35.84ρ=时，σ===25.34m。max2zπuHeσy22取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。2×1025.343此时σ=501.m。代入上式ρ=×=.0231µg/m。ymax2π×4×35.84e501.4.6解：由《大气污染控制工程》P98（4－31）τ2q20.3σy2=σy1()=σy1()=.302σy1（当1h≤τ2<100h，q=0.3）τ.00512−3QHρ14.3×10−33ρ=exp(−)===.112×10g/m2πuσy2σz2σz.302.3024.7解： 222QLHP21P有限长线源ρ(x,0,0,H)=exp(−)exp(−)dP。2∫P2πuσz2σz12π2首先判断大气稳定度，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左右，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σ=433.m,σ=265.m。yz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x=ut=××3360=540m>400m，说明已经到达受体点。222QLHP21P有限长线源ρ(x,0,0,H)=exp(−)exp(−)dP2∫P2πuσz2σz12π2距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；90Q=g/(m⋅s)=6.0g/(m⋅s)。代入上式得L15022×6.01.7321P3ρ(4000,0,0,)=×∫−exp(−)dp=.552mg/m。2π×3×265.1.7322π2端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得22×6.03.461P3ρ(4000,0,0,)=×∫exp(−)dp=0.3mg/m2π×3×265.02π24.8解：100015设大气稳定度为C级，σ==232.56m,σ==.698m。y0z03.4.215当x=1.0km，σ=991.m,σ=614.m。由《大气污染控制工程》P106（4－49）yz22Q1yHρ(x,y,0,H)=exp{−[+]}22πu(σy+σy0)(σz+σz0)2(σy+σy0)(σz+σz0)210115−53=exp[−⋅]=.457×10g/m2π×3×(991.+232.56)(614.+.698)2(614.+.698)4.9解：D−H360−200设大气稳定度为C级。σ===74.42m⇒x=12265.mzD.215.215当x=2km时，xD2xD时，σy=474m，ρ==.0120mg/m2π×5.3×360×474计算结果表明，在xD<=x<=2xD范围内，浓度随距离增大而升高。4.104.4.1010解：由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4－4得x=12km处，σ=4277m,σ=874.m。yzH50σ=σ+=427+=433.25m，h=H+2σ=50+2×874.=2248.myfyfz88Q100−43ρ(12000,0,0,50)===.1365×10g/m。F2πhuσ2π×3×2248.×433.25fyf4.11解：按《大气污染控制工程》P91（4－23）∆T418−2934Q=.035PQ=.035×1013×265×=.2810×10kW>2100kWHavT418sZmHs0.250.25由P80（3－23）u=u()=3()=.1687H10sZ1010按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得3/13/2n1n2−1.1303×28100×Hs/512∆H=nQHu==23.48H。0Hs4/1s.1687Hs《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）2QσzH≥⋅−∆Hsπue(ρ0−ρb)σy−32×80×10×5.0＝−∆H0.25−6.3142×.2718×.1687(H+∆H)(.006−.005)×10s /512解得H+∆H=H+23.48H≥3574.msss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>=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s。v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4Q4×265vD≤==1.4m，实际直径可取为4.0m。πuπ×20v4.12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）222Qy(z−H)(z+H)ρ=exp(−){exp[−]+exp[−]}1222y=0,z=H2πuσyσz2σy2σz2σz2Q4H.1018QH=[1+exp[−]=（由P89（4－11）σ=）2z2πuσσ2⋅H/22πuσσ2yzyz2Qσz而地面轴线浓度ρ=ρ=⋅。2max2πuHeσy22.1018Q2Qσ.1018He.1018He.1018e因此，z.138ρ/ρ=/(⋅)====1222H2πuσyσzπuHeσy4σz4()222得证。ChapterCChapterhapter41．SolutionSSolutionolution：qLUseequationc=+b,withtheconcentrationatthedownwindsideofeachstripbeingtheuHbackgroundconcentrationforthestripdownwindofit.Then2mg100gmkm3C=1+i5km/3i0.4km?1+0.416mgm/13262mkmss10m1C=1.416+5002/30.5ii26103C=2.088+0.416=2.498mgm/32.Solution：UsingEquation 222Qy(z−H)(z+H)ρ(,,,xyzH)=exp(−){exp[−]exp[+−]},and2222πσσu2σ2σ2σyzyzzcomputingorlookingups=438m,s=264mwehaveyz1000/gs1225m23c=exp[-()]=638ugm/m2264m()(3p)(438)(246)mms3.3.SolutionSSolutionolution：2cu1⎡⎛H⎞⎤BysimplerearrangementofEquation=exp−⎢0.5⎜⎟⎥Qπσσyz⎢⎣⎝σz⎠⎥⎦638-6g´102C1/22m3m1/2H=-[2sln()pmss]=-[2264ln(mp3438m264)]mzyzQ1000/gss=383.7msoh=H-D=h383.7-75=308.7mOnecansolvetheprobleminamoregeneralway,intermsofinitialandfinalvaluesasHfinal2exp[0.5(-)]Cfinalsz==0.5CinitialHinitial2exp[0.5(-)]szwhichleadstothesameresult.4.4.SolutionSSolutionolution：(c−buH)2UsingEquationq=2LuH0.001g(0.5ms/)(100)m-4gq=(c-b)?(35-5)()=51032Lm3000mms 作业习题解答第五章颗粒污染物控制技术基础5.15.5.11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，d84.1读出d84.1=61.0µm、d50=16.0µm、d15。9=4.2µm。σg==.381。d50作图略。5.25.5.22解：绘图略。5.35.5.33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d84.1d50（MMD）=10.3µm、d84.1=19.1µm、d15。9=5.6µm。σg==.185。d50按《大气污染控制工程》P129（5－24）2lnMMD=lnNMD+3lnσ⇒NMD=.331µm；g12P129（5－26）lnd=lnNMD+lnσ⇒d=.400µm；LgL252P129（5－29）lnd=lnNMD+lnσ⇒d=.853µm。svgsv25.4解：632《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示S==7.3×10cm/gmdsvρP6323P135（5－38）按净体积表示S==.703×10cm/cmVdsv6(1−ε)323P135（5－40）按堆积体积表示S==.211×10cm/cm。bdsv5.5解： 13气体流量按P141（5－43）Q=(Q+Q)=11000m/s；N1N2NN2Q1N−Q2N2000漏风率P141（5－44）δ=×100%=×100%=20%；Q100001N除尘效率：ρ2NQ2N.0340×12000考虑漏风，按P142（5－47）η=1−=1−=903.%ρQ2.4×100001N1Nρ2N.0340不考虑漏风，按P143（5－48）η=1−=1−=919.%ρ2.41N5.6解：−5mmPM(.101×10−490)×29由气体方程PV=RT得ρ====.0832g/LMVRT.831×42342310000×Q273v===179.m/sA.024×3600.08322按《大气污染控制工程》P142（5－45）∆P=8.9××179.=1311Pa。25.7解：按《大气污染控制工程》P145（5－58）η=1−(1−η)(1−η)=1−(1−95%)(1−80%)=99%T12222.33粉尘浓度为g/m=10g/m，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m3；.222排放量2.22×0.1=0.222g/s。5.85.5.88解：g2i按《大气污染控制工程》P144（5－52）η=1−P（P=0.02）计算，如下表所示：ig1i粉尘间隔/µm<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4质量频进口g12.00.40.40.73.56.024.0率/%出口g27.01.02.03.014.016.029.093959091.49294.797.6η/%i粉尘间隔/µm4~55~66~88~1010~1220~30其他质量频进口g113.02.02.03.011.08.024.0率/%出口g26.02.02.02.58.57.00 99.1989898.398.598.2100η/%i据此可作出分级效率曲线。5.95.5.99解：按《大气污染控制工程》P144（5－54）ηT=∑ηig1i=72.86%。5.10解：3−5当空气温度为387.5K时ρ=.0912kg/m,µ=3.2×10。当dp=0.4µm时，应处在Stokes区域。8RT8×.8314×3875.首先进行坎宁汉修正：v===5322.m/s，−3πM.3142×28.97×10−2µ−82λ2×4.9×10λ==4.9×10m，Kn===.047。则.0499ρvdp4.02.110dpρp−5C=1+Kn[.1257+4.0exp(−)]=.161，u=gC=.141×10m/s。sKn18µd(ρ−ρ)pp当dp=4000µm时，应处于牛顿区，us=.174g=17.34m/s。ρdρu−6p4000×10×.0912×17.34Re===2750>500，假设成立。p−5µ3.2×102dρpp当dp=0.4µm时，忽略坎宁汉修正，us=g=.0088m/s。经验证Rep<1，符合Stokes18µ公式。考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近us，因此计算沉降高度时可近似按us计算。d=0.4µmh=1.41×10－5×30=4.23×10－4m；pdp=40µmh=0.088×30=2.64m；dp=4000µmh=17.35×30=520.5m。5.11解：dρdρp1p1p2p2设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，.174g=.174gρρdp1ρp25.3故===.135。dρ6.2p2p1 5.12解：3−5在所给的空气压强和温度下，ρ=.1205kg/m,µ=.181×10Pa⋅s。dp=200µm时，考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：.0153d1.14(ρ−ρ)0.714g0.714.0153(200×10−6)1.1418500.714.9810.714ppu===.103m/ss0.4280.286−50.4280.286µρ(.181×10).1205−6200×10×.103×.1205Re==13.85，符合过渡区公式。p−5.181×10185.阻力系数按P147（5－62）C==.382。阻力按P146（5－59）P0.6Rep121π−622−8F=CAρu=×.382×(200×10)×.1205×.103=.783×10N。pDp2245.13解：12−32圆管面积A=πd=.785×10m。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度4−3Q127×10u===.027m/s。考虑利用过渡区公式：s−3A.785×10×601.140.7140.714.0153d(ρ−ρ)gppu=s0.4280.286µρ333−5代入相关参数ρ=.119kg/m,ρp=.164×10kg/m,µ=.182×10Pa⋅s及us=0.27m/s可解得dp=66µm。−666×10×.119×.027Re==.117>1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大p−5.182×10直径为66µm。5.14解：粒径为25µm，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：2dρpp−2u=g=.369×10m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间s18µH5.4t===122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。−2u.369×10s5.15解： 3−5在给定条件下ρ=.0815kg/m,µ=5.2×10Pa⋅s。当dp=10µm，粉尘颗粒处于Stokes区域：d2ρu2(1×10−6)2×2700162pptu=⋅=×=.0768m/s。c−518µR18×5.2×102.022213utdp=500µm，粉尘颗粒处于牛顿区：.055πρdpuc=πdpρp⋅。因此6R2.303dρupptuc==802.m/s。经验证，Rep=1307>500，假设成立。RρChapter51．SolutionSSolutionolution：a.Frominsidethebackcover,themassofacubicfootofgasin0.075lb.Themassofparticlesis(100/7000)=0.0143lb,sotheratiois0.0143=0.16=16%0.075+0.0143b.Themassofoneparticleisp3gp-33lb-12m=rV=rD=2ii(10cm)?2.310bmp36cm6454gsothatthenumberofparticlesis3mT0.0143/lbft993n===6.210610particlesft/-12mr2.310´lbpart/c.Thelogicalguessesareagrainofsandoragrainofwheat.Ifweassumeaspecificgravityof1wecancomputethediameterofaspherewhichweighagrain,finding36mp1/36lbft1/3D=()=()=0.0163ft=0.196inch=4.99mmprp700062.3lb2.2.SolutionSSolutionolution：Thedensityofthesphereisitsmassdividedbyitsvolumep33r(D-D)3msolid6o1çD1÷g3gr===r(1-ç÷)=2(10.98)-=0.1176solidç÷÷33vp3çDcmcmD006WecanthensubstituteintoStokes’lawandfindtheterminalsettlingvelocityas m-52kg2(9.81)(10m)(117.6)gDrs2m3-4mcmPV===3.5610?0.035618m-5kgss(18)(1.810´)msi3.3.SolutionSSolutionolution：Dln()Dln(1/)sa.mz===-2.01s0.8z=2.01,f=0.9772,sothat1-f=0.0228=2.28%2b.D=5exp(3)(0.8)m-=0.733mMln1/0.733z==0.388;f»0.650.84.4.SolutionSSolutionolution：a.Firstwecomputethatfor40mparticles,and10mparticlesln40/10z==0.924f=0.82,1-f=0.18;401.5ln10/10z==0f=0.5101.5ThenwemakeupthefollowingtableD(m)npDfåpDf0-100.501.000.510-400.380.50.50.1640+0.181.00000.66b.66%passthroughuncollected,sothe50%pointofthatgroupcorrespondstothe33%pointoftheoriginaldistribution.Foritf=0.33,1-f=0.67;z=-0.45D=10exp(0.451.5)m-?5.09m 作业习题解答第六章除尘装置6.16.6.11解：Q2.1−2计算气流水平速度v===.287×10m/s。设粒子处于Stokes区域，取0A.914×.457−5µ=.182×10Pa⋅s。按《大气污染控制工程》P162（6－4）−5−218µv0H18×.182×10×.287×10×.457−6d===172.×10m=172.µmmin3ρgL.121×10×.981×12.19p即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.26.6.22解：按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）η1n1η280=⇒n=n=18×=222.，因此需要设置23层。21ηnη649.2216.3解：−5µ=.0067kg/(m.h)=.186×10Pa⋅s−518µv0H18×.186×10×3.0×12−5d===4.8×10m=84µm<100µm，符合层min3ρgL5.2×10×.981×7p流区假设。6.46.6.44解：设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：8RT8×.8314×298v===4666.m/s，−3πM.3142×28.97×10−5−2µ.182×10−82×6.6×10λ===6.6×10m，Kn==.021.0499ρv.0499×.1185×4666..0631.102−dρC=1+.021[.1257+4.0e0.21]=.1264。故u=ppgC=.158×10−5m/ss18µ −5uLW(n+1).158×10×5.0×2.0×20sη===.0525。用同样方法计算可得0.83µmi−3Q.361×10/60粒子的分级效率为0.864。因此总效率η=5.0(.0525+.0864)=.0695i6.5解：2πNVDρcp按《AirPollutionControlEngineering》公式η=1−exp[−()]。9Wµi令η=50%，N=5，Vc=15m/s，ρ=2.9×103kg/m3，W=0.76m，µ=2×10−5Pa⋅s，代入上p式得dc=11.78µm。2(d/d)pic利用《大气污染控制工程》P170（6－18）η=计算各粒径粉尘分级效率，i21+(d/d)pic由此得总效率η=∑ηigi=553.%6.6解：η根据《大气污染控制工程》P144（5－53）η=（P=0.1）计算分级效率，结iη+Pg/g2i3i果如下表所示：粉尘间隔/µm0~55~1010~1515~2020~2525~3030~3535~4040~45>45质量捕集g30.51.41.92.12.12.02.02.02.084.0频率/%出口g276.012.94.52.11.50.70.50.40.31.1η/%5.5949.4179.1790.0092.6596.2697.3097.8398.3699.85i据此可作出分级效率曲线。由上表可见，5～10µm去除效率为49.41。因此在工程误差允许范围内，dc=7.5µm。6.7解：1212据《大气污染控制工程》P169（6－13）∆p=ξρv=×9.9×.1293×15=1440Pa。1226.8解： 2πNVDρcp根据《AirPollutionControlEngineering》P258公式η=1−exp[−()]。9Wµi2ρD单位1000322因==(ρ单位取kg/m)，故Dρ＝1000D；2pppaDρρpapp−5由题意，当η=50%,V=20m/s。取µ=.182×10Pa⋅s，N=10，代入上式c−62π×10×20×(0.1×10)×100050%=1−exp[−()]，解得Wi=5.5mm。−59W×.182×10i根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2Wi=1.1cm。气体流量Q=A.V=H.W.V=1.21×10－3m3/sc6.96.6.99解：按《大气污染控制工程》P170（6－18）222(d/d)(d/5)dpicpipiη===；i2221+(dpi/dc)1+(dpi/5)25+dpi21∝dpiη=ηqdd=qdd。∫0ipi∫02pi25+dpidpidlnpiln1dg2.179202dg=20µm，σ=1.25，q=exp[−()]=exp[−()]2πdpilnσg2lnσgdpi.0321代入上式，利用Matlab积分可得η=∫ηiqddpi=963.%。06.10解：驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）qE3.0×10−15×100×103pw===.0176m/s。−5−63πµdp3π×.181×10×1×10A=πdL=π×3.0×2=.1885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）A.1885η=1−exp(−w)=1−exp(−×.0176)=988.%。iiQ.00756.11解：134.1）Q’=2/3=0.667m3/s，S=3.662=13.4m2，η=1−exp(−×.0122)=993.%。i.0667/2 vmax5.02）==5.1，查图6－27得Fv=1.75v1/3故η=1−(1−η)Fv=1−(1−993.%).175=988.%。i6.12解：1）由题意5.0=1−exp(−k×9.0)⇒k=.077dp=3.5µm，η1=1−exp(−.077×5.3)=932.%dp=8.0µm，η2=1−exp(−.077×0.8)=998.%dp=13.0µm，η3=1−exp(−.077×130.)=100%故η=2.0×932.%+2.0×998.%+1×2.0×3=986.%>98%ρ2）986.%=1−2i，则ρ=0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。2i306.13解：1）由《大气污染控制工程》P183（6－31）电场荷电为ε25.1−12−625−16q=3πεdE=3π×.885×10×(5×10)×4.3×10=.304×10C0p0ε+25.3扩散荷电按P184（6－32）计算，与电场荷电相比很小，可忽略。－16因此饱和电荷值3.04×10C。2）电场荷电为ε25.1−12−625−19q=3πεdE=3π×.885×10×(2.0×10)×4.3×10=.486×10C0p0ε+25.3－19扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86×10C。−53）取µ=5.2×10Pa⋅sqE−165p.304×10×4.3×10dp=5µm时，w===.0088m/s；−5−63πµd3π×5.2×10×5×10pqE.486×10−19×4.3×105p−3dp=0.2µm时，w===.351×10m/s。−5−63πµdp3π×5.2×10×2.0×106.14解：A查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1。根据η=1−exp(−w)，iiQ 0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。6.156.6.1515解：AAAη=1−exp(−w)=95%，故exp(−w)=.005，exp(−2w)=.00025QQQA因此η"=1−exp(−2w)=1−.00025=99.75%。Q6.16解：设3种粒子的分级效率分别为η、η、η，则123−10k−7k−3kη+η+η=(1−e)+(1−e)+(1−e)=3×.095⇒k=.06586123因此η=999.%，η=990.%，η=861.%。1236.17解：1）粉尘粒径dp=10µm2dρ(u−u)pppD当液滴直径为50µm时，R=0.2；碰撞数N==3663.，N=19.14。II18µDC由给出计算公式可得η=503.%同理可得液滴直径为100µm、500µm时捕集效率为42.6％、10.1%。2）dp=50µm用同样方法计算可得颗粒在直径为50µm、100µm、500µm的液滴上捕集效率分别为0、10.2%、25.0％。6.186.6.1818解：按《大气污染控制工程》P211（6－53）Q−32l−322−3∆p=−.103×10v()=−.103×10×(83×10)×.136×10=965.cmHOT2Qg−9221.6×10ρρCdf∆p2lgCp−0.33dp由（6－55）P=exp[−]=ei2µg粒径小于0.1µm所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0µm，除尘效率约为1；因此.021−0.33×0.32.078−0.33×0.752130.−0.33×32160.−0.33×7.52P=×e+×e+×e+×e100100100100120.−0.33×12.520.8−0.33×17.52+×e+×e=.00152%100100 故η=1−P=98.48%。6.19解：Q−32l−32−3∆p=−.103×10v()=−.103×10×(11600)×12×10=1663cmHOT2Qg.0172.0172坎宁汉修正C=1+=1+=.1143Cd2.1p−9221.6×10ρρCdf∆plgCpP=exp[−]i2µg−9221.6×10×1×.1789×.1143×2.1×.022×1663=exp[−]=0−42(.1845×10)6.20解：设气液比1L/m3，d=1.2µm，3，f=0.25。在1atm与510.K下查得pρp=8.1g/cm−5µ=.299×10Pa⋅s。gQ−32l−32−3由∆p=−.103×10v()=−.103×10×v×0.1×10=1524.cmHO可解得T2Qg1.72v=121.6m/s。故喉管面积S==.0058m，DT=272mm。1216.��取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。α1=24，α2=6，则D−DαD−Dα1T12T2L=ctg=640mm=.064m，L=ctg=.313m122222（取D2=600mm）。6.216.6.2121解：π2由《AirPollutionControlEngineering》P3009.48式M=D∆zcη。η通过P293FigureDtt4339.18读取。取ρp=2×10kg/m，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工−33/12程》P150（5－83）v=.174[0.2×10(0.1×10−.1205)×.981/.1205]=0.7m/s。因此， ρd2v3−62pp2×10×(3×10)×0.7N===.0912。从Figure9.18读出η=0.11（Cylinder）。s18µD−5−3tb18×.182×10×2×10π−32故M=×(2×10)×300×80×.011=.00083µg。4133－4而液滴本身M"=πDρ=.419×10µg。故质量增加了1.98×10%。66.22解：C5.1QL由《AirPollutionControlEngineering》公式ln=−η∆t。代入已知数据CDA0D−35.15.2×10Aln1.0=−×1.0×∆t⇒∆t=123.h，即需持续半天左右的时间。32×10A6.23解：.915−.00458η=×100%=995.%.915设破裂2个布袋后气体流量分配不变，近似求得出口浓度如下：59823.915−.00761C"=C(1−η)+C=.00761g/m。因此η=×100%=992.%。00600600.9156.24解：µxµxµxgfgfgp设恒定速度v1，则v1=40，v1+v1=400。KKKffpµxµxµxgfgp1gp2若在400Pa压降下继续，则v+v+v=400222KKKfpp40360360Q400360Qv222⇒v+v+v=400⇒v+=4002222vvvQv708.v111111400×30dQ360×30QdQdQdQ22222⇒+=400⇒1695.+.215Q=40022708.dt708.dtdtdt解此微分方程得Q2=90.1m3。6.256.6.2525解：−5当T=300K时，µ=.186×10Pa⋅s，v=1.8m/min=0.03m/s。MMMM=ρxpS，xp==3−4=ρS2.1×10×100×1012 M−5∆p=b+×.186×10×.003/K。利用所给数据进行线性拟和，p12∆p=13146x+616.51，即M×.186×10−5×.003/K=13146，K=3.53×10－12m2。pp126.26解：1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。22）除尘效率为99%，则粉尘负荷W=v∆Ct=.099×6t=.594tg/m。F3）除尘器压力损失可考虑为∆P=∆P+∆P+∆PtEp∆P为清洁滤料损失，考虑为120Pa；∆P=S⋅v=350Pa；tEEF22∆P=Rv∆Ct=5.9×1×.594t=56.43tPa,R取.950N⋅min/(g⋅m)；ppp故∆P=∆P+∆P+∆P=350+120+56.43t(Pa)=470+56.43t(Pa)。tEp4）因除尘器压降小于1200Pa，故470+56.43t(Pa)<1200,t<129.min即最大清灰周期。Q10000×39325）A===240m。60v60×1×273F2A6）取滤袋d=0.8m，l=2m。a=πdl=.503m，n==477.，取48条布袋。a6.27解：1）将已知数据代入所给公式即有−6272×.006×(5.0×10)×1000P=exp[−×]=.00139，η=986.%−32−59(1×10)×3.0×.182×1027ZvDspa2）由P=exp(−)≤.0001可得z>=3.23m。29Dµεcg2πNVDρcp3）由《AirPollutionControlEngineering》公式，穿透率P=exp(−)9Wµi22取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/ε，D=Dρ，代入上式papa222πZVD7ZVDspaspaP=exp(−)=exp(−)（近似取2π=7）229Dµε9Dµεcgcg6.28解： 8.0−.0141）过滤气速为3.35m/min效率η=×100%=825.%8.08.0−.0014过滤气速为1.52m/min效率η=×100%=97.75%8.08.0−.00009过滤气速为0.61m/min效率η=×100%=99.89%8.08.0−.00006过滤气速为0.39m/min效率η=×100%=99.92%8.0－42）由2.0×（1－0.3）xp=140×10，xp=0.01cm；3）由（0.8－0.0006）×0.39t=140，t=449min=7.5h。ChapterCChapterhapter61．SolutionSSolutionolution：Herethenewinletwidthis50%oftheoleintelwidth,theinletareais1/4thatoftheolddesign,sothatthenewinletvelocityis4timestheoleinletvelocity.wV11inescoldD=Di=10mi=3.54mcnewcoldwV24ioldcnew2Thepressuredrop,whichisproportionaltoVwillincreasebyafactorof16!2.2.SolutionSSolutionolution：3310cm/s3cmmN＝0.25,Wi=1cm,andV==10=1021cmss1/2-5()(0.01)(1.810gm´kgms/i)-6sothatD==7.1810?m7.2mCmkg(2)(0.25)(10p)(20003sm3.3.SolutionSSolutionolution：22DDn=/(1+)DCDCsothatDhPDwDDwpeDwpDC10.20.03850.9620.330.3170.317 51.00.50.50.330.1650.4821020.80.20.340.0680.550Thecollectionefficiencyis1-0.55=0.45=45%.4.4.SolutionSSolutionolution：wAbeforedoublep=0.05=exp(-)QWAWA3=3.0,Afterthedouble,==1.5QQ2p=exp(1.5)-=0.22;h=-1p=0.78 作业习题解答第七章气态污染物控制技术基础5－57.17.7.11解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×10x，x=5.32×10。－5由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10=376。因x=5.32×10－5很小，故C=2.96mol/m3。CO2C2.96−43H===2.96×10mol/(m⋅Pa)*3P500×2%×10－5100g与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10/18=0.013g。7.27.7.22解：在1atm下O2在空气中含量约0.21。0.21=4.01×104x－6解得O2在水中摩尔分数为x=5.24×10。7.37.7.33解：》520C时H2SE=0.489×10kPa，分压20atm×0.1%=2.03kPa。P*=Ex，x=P*/E=4.15×10－5，故C*=2.31mol/m3。H2SH=C/P*=2.3/（2.03×103）=1.14×10－3mol/（m3.Pa）=115mol/（m3.atm）1H11151−1由=+=+=0.542,K=1.85h。AlKkk216108Algl*3N=K(C−C)=1.85×2.31=4.3mol/(m⋅h)。AAlH2SH2S7.4解：GB=5000×0.95=4750m3N/h。(5000−4750)−3Y1=0.053，Y2=×5%=2.63×10；4750LY−Y0.053−0.00263S12()===25.4。minGX−00.053/26.7Bmax因此用水量Ls=25.4GB×1.5=1.81×105m3N/h。由图解法可解得传质单元数为5.6。7.57.7.55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。Ls0.124−0.023故()min==1.53，Ls=1.53×1.75×8.9=23.8m/min。G0.068B a0.33图解法可解得传质单元数为3.1。Hy=3.3×()=2.39m。Hy=2.39×3.1=7.4m。L7.6解：⎧220=0.1K−τ0⎧K=2850min/m利用公式τ=KL−τ0，将已知数据代入⎨，解得⎨⎩505=0.2K−τ0⎩τ0=65min因此τ=2850×1−65=2785min。max7.7解：aρb(0.2629−0.0129)×230K===95.8min/m−3Vρ020×30×10"12τ=KL=95.8min，x=aSLρ=(0.2629−0.0129)×π×1×1×230=45.2kg。b47.8解：XTcm3/gPatmlgXTlgPP/V3011.47700.0335121.7080.3010.0396731.8260.4770.0458141.9090.6020.0499351.9690.6990.05410462.0170.7780.0581依据公式X=kPn，对lgX~lgP进行直线拟合：X=30P0.7，即K=30，n=1.43；TTTP1PP依据公式=+，对P~P/V进行直线拟合：=0.0289+0.005P，VBVVVmm即Vm=200，B=0.173。7.97.7.99解：三氯乙烯的吸收量V=2.54×104×0.02×99.5%=505.46m3/h，M=131.5。m由理想气体方程PV=RT得M5PVM1.38×10×505.46×131.53m===3.75×10kg/hRT8.31×29410034因此活性炭用量m=×3.75×10×4=5.36×10kg；0284m05.36×103体积V===92.9m。ρ577 7.10解：1YY=0.025kg苯/kg干空气，X=(1)1.5=0.282kg苯/kg硅胶，Y=0，X=0。11220.167故操作线方程为X=11.28Y。当Y=Yb=0.0025kg苯/kg干空气时，X=11.28×0.0025=0.0282kg苯/kg硅胶。Y*=0.167×0.02821.5=0.0008kg苯/kg干空气。1YdY=588.08，由此可求得近似值；Y−Y*∫YbY−Y*QbWeYdwWeYw+dw−wbw−wb同时，f==∫(1−)=∫(1−)(−)YWWbYWWbYww0A0A0aaY+dYdYYdYWeY∫YbY−Y*∫YbY−Y*=∫(1−)(−)WbYYedYYedY0∫∫YbY−Y*YbY−Y*由此求得f的近似值，列表如下：YY*1dYYdYW−WYYdwweYdw**∫Yb*b1−(1−)(1−)Y−YY−YY−Y∫WY0Y0WAwbY0WAaYb=0.0008588.080000.9000.00250.00500.0022361.901.1841.1840.19900.80.16920.16920.00750.0041294.930.8212.0050.33710.70.10350.27270.01000.0063272.240.7092.7140.45630.60.07750.35020.01250.0088273.370.6823.3960.57090.50.06310.41330.01500.0116296.120.7124.1080.69060.40.05390.46710.01750.0146350.460.8084.9160.82650.30.04760.5147Ye=0.0179475.001.0325.9481.00000.20.04340.55800.0200N=5.948，f=0.5580；2atm，298K时，ρ=2.37kg/m3，因此2.37/(2)，OGG=ρv=kgm⋅sDG−21.42p0.511.420.60×10×2.310.51故HOG=()=×()=0.07041m；−5aµ6001.835×10因此吸附区高度为H2=HOG.NOG=0.07041×5.948=0.419m。对单位横截面积的床层，在保护作用时间内吸附的苯蒸汽量为（0.025－0）×2.37×60×90＝320（kg苯/m2）而吸附床饱和区吸附苯蒸汽量=(H−H)ρ(x−0)2bT吸附床未饱和区吸附苯蒸汽量=Hρ(x−0)(1−f)2bT 因此总吸附量=(H−0.419)×625×0.282+0.419×625×0.282×0.442=320解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。7.117.7.1111解：反应管转化率为xA时，反应速度为RA=－0.15（1－xA）mol/（kg催化剂.min）。根据单管物料平衡可列出如下方程：0.15(1−xA)ρAdx=QdxAπ−22−32其中A=×(3.8×10)=1.1×10m，Q单位为mol/min。4dxA数据代入并整理得0.098668dx=Q，对等式两边积分，即1−xA6.10.74dxA0.098668∫dx=Q∫，解得Q=0.447mol/min。001−xA反应管数目：250/0.447＝560个。7.127.7.1212解：227−56.755Q=×171.38=4.56×10kJ−364×105Q4.56×10由Q=cm∆T得∆T===314K。cm0.2×7264Chapter71.SolutionSSolutionolution：Iftheequilibriumlinecanbeassumedtobestraight,thenitsslopeis0.03/0.0027=11.1.TheenteringmolefractionofSO2is0.03andthatleavingis0.003.AfreshabsorbentimpliesthatthereisnodissolvedSO2intheenteringliquid,i.e.,x1=0.Thevalueof(L´/G´)minisobtainedfromtheslopeofthelinebetween(x1,y1)=(0,0.003)and(0.0027,0.03),namely0.03−0.003=100.0027−02.SolutionSSolutionolution：Thefluegascontains1000ppmofNO,avolumefractionof0.001.Atarateof1000m3s-1,thisis1m3NOs-1.ThenumberofmolesofNOin1m3s-1at573Kand1atmis6PV(1)(10)−1n===21.27g−molesNOsRT(82.05)(573)For75%removal,15.95g-molesNOs-1aretoberemoved.Thestoichiometricreactionforselectivecatalyticreductionis 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2OThusaNH3feedrateof15.95g-moless-1,271.2gs-1,or976.3kgh-1,isrequired. 作业习题解答第八章硫氧化物的污染控制8.18.8.11解：火电厂排放标准700mg/m3。3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%。33则每立方米烟气中含SO2×64×10=8571mg；22.48571−700因此脱硫效率为×100%=91.8%。85718.2解：1）CaCO+SO+2HO→CaSO⋅2HO+CO↑32232210064=m=1.5625kgm1kg3.62）每燃烧1t煤产生SO2约×2t=72kg，约去除72×0.9=64.8kg。100100×64.8因此消耗CaCO3m=1.3×=132kg。6464.81743）CaSO4.2H2O生成量×172=174kg；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为=435t，640.4同时排放灰渣77kg。8.38.8.33解：1）由η=1−(1−η)(1−η)，99.7%=1−(1−98%)(1−η)，解得η=85%。T12222）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156x体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为(88.5−)。2xx/(88.5−)2－3因此，300=，由此解得x=1.6×10；0.156−x6.978−x/20.5⋅[]88.5−x/288.5−x/2−31.6×10故转化率为1−=99%0.1568.4解： 0.00156×2600动力消耗K=W=5.07W，即约0.51%用于克服阻力损失。0.88.5解：180+55。1）取平均温度为T==117.5C，此时气体密度ρ=0.94g/l（分子量取30）。2−31/2显然雾滴处于牛顿区，u=1.74[3×10×9.8×1000/0.94]=9.73m/s，因气体流速s为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。2）工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO吸收率为90%。2。在117.5C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率0.054×100%=0.6%。9.00.93）CaCO3反应分率为×100%=75%。1.28.6解：－3－8在373K时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10，Ks2＝3.8×10。+－2－[Na]－[S]=[Na]－[SO2.H2O]－[HSO3]－[SO3]=[OH－]－[H+]+[SO2－]+2[CO2－]+[HCO－]－[SO.HO]33322−−K[HSO]KKKPK[HSO]KKKP2−s23s2s1hsso22−s23c2c1hcco2[SO]==，[CO]==，3++23++2[H][H][H][H]KKP−c1hcco2[HCO]=。3+[H]代入得−14−13−20−910+2.1×102×6.55×101.2×10−4[Na]−[S]=−[H]+++−8.166×10++2+2+[H][H][H][H]代入不同的[H+]浓度，可得pH在4～5时[Na]－[S]接近于0。因此脱硫最佳pH值4～5。8.78.8.77解：工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO吸收率为90%。因此，单位体积（1.0L）2311000−3通过烟气1/9m，可吸收SO2××4.0×10×90%=0.018mol。922.4－8取温度T=373K，则Khs=0.147，Ks1=0.0035，Ks2=2.4×10。－4－5进水PSO2=4.0×10atm，[SO2.H2O]=PSO2.Khs=5.88×10，−K[HSO][HSO－]=K[SO.HO]/[H+]=0.0206，[SO2－]=s23=4.94×10−5；3s1223+[H]－2－则反应后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3]+[SO3]+0.018=0.0387－3－4此时PSO2’=4.0×10atm，[SO2.H2O]’=5.88×10且 −+−4−3⎧⎪[HSO3]"[H]"=5.88×10×3.5×10⎨2−+−−8⎪⎩[SO]"[H]"=[HSO]"×2.4×1033－2－物料守恒得[SO2.H2O]’+[HSO3]’+[SO3]’=0.0387+－5由上述方程可解得[H]=5.4×10，pH=4.27ChapterCChapterhapter81.SolutionSSolutionolution：P1atm-6c=y=0.21=5.2310H40,100atm2．SolutionSSolutionolution：a.p=0.003/0.02=0.15,h=-10.15=0.85=85%b.theanswerdependsonthefinaloxygenconcentration.y=0.108-0.078/2=0.069O2yyandK=SO3,SO3=Ky1/2=300(0.069)1/2=791/2O2yyySOiOSO222ySOySO/79p=2=3=0.012equilibriumy+yy(11/79)+SOSO3SO32h=98.8%equilibrium85%hh/==86%equilibrium98.8%3.SolutionSSolutionolution：a.onepoundofsulfurmakes(98/32)poundsofsulfuricacid,sothat(salesminusrawmaterialcosts)are32$98/ton-()$70/ton=$52.14/tonofacid98Ifthisisexactlyequaltothecapitalandoperatingcosts,youbreakeven.b.Fivehundredmiles´$0.03/tonmile=$15/ton.Ifthisispertonofcontainedsulfurthenthereare(98/32)tonsofacidandthecostis$46/tonofcontainedsulfur.c.Itcostsroughly1/3asmuchtoshipsulfurastoshiptheequivalentamountamountofsulfuricacid.Forthisreason,ifoneneedsalargeamountofacid,onemostoftenships thesulfurtotheplacewheretheacidisneeded,andmakestheacidthere.4.SolutionSSolutionolution：3QPD(0.00156m/)(_swinHO_)P2aP==inHO=9.75w02n0.80.0040=0.00975kw 作业习题解答第九章固定源氮氧化物污染控制9.19.9.11解：1）设每天需燃煤Mt，则有M.6110×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600解得M=8.9×103t。取NOx平均排放系数12kg/t煤，则每日排放NOx量约为38.9×10×12=107t；3102）同理M.10000×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600，M=5439t。取重油密度为0.8×103kg/m3，折合体积约为6800m3，去排放系数12.5kg/m3，则每日排放NOx6800×12.5约为=85.0t3103）8900×103×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m3。66.1×10×6.25每日排放NOx量约为=38.2t。3310×109.2解：取1kg煤计算，排放NOx约8g，在常规燃烧温度下，近似认为NO2浓度很小，NOx均以NO存在。1kg煤中，含C772g，H52g，N12g，S26g，O59g，灰分为79g。充分燃烧后，生成CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O22504－59=2445g，约76.4mol。0.7914引入N2×76.4=287.4mol。燃烧本身过程中产生N2(12−×8)/28=0.3mol。0.2130即在O2恰好耗尽时烟气含CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol，N2287.7mol。0.21x由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则=0.06，由此解得x=152mol。379.1+x0.267−4故NOx浓度为=5.0×10（体积分数）。379.1+1529.3解：2(2x)－7−71）1200K下，Kp=2.8×10。设有xN2转化为NO，则=2.8×10(75−x)(5−x)2×0.00512−4解得x=0.00512；故NO平衡浓度为=1.02×10（体积分数）100 2(2x)−52）1500K时，同理=1.1×10解得x=0.032，故NO平衡浓度为(75−x)(5−x)0.032×2−4=6.4×10（体积分数）1002(2x)−43）2000K时，=4.0×10解得x=0.190，故NO平衡浓度为0.0038。(75−x)(5−x)9.4解：考虑1kg燃煤含氢37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。烟气中含CO263.25mol，含H2O18.5mol，含SO20.28mol。因此需O22392－47=2281g约71.3mol，则引入N2268.2mol。若空气过剩20%，则烟气中O2为0.2×71.3=14.26mol，N2268.2+53.6+9/28=322.1mol。即若不考虑N转化，则烟气中含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。0.2×9/14−41）N2转化率20%，则NO浓度为=3.1×10（体积分数）418.40.5×9/14−42）N2转化率50%，则NO浓度为=7.7×10（体积分数）418.49.5解：C+1C−1按《大气污染控制工程》P361（9－13）(1−Y)(1+Y)=exp(−Mt)将M=70，C=0.5代入1.5−0.5−0.7当t=0.01s时(1−Y)(1+Y)=e，解得Y=0.313；1.5−0.5−2.8当t=0.04s时(1−Y)(1+Y)=e，解得Y=0.811；1.5−0.5−7当t=0.1s时(1−Y)(1+Y)=e，解得Y=0.988。15−11/258400由M=5.7×10TPexp(−)，取P=1atm，将M=70代入得T=2409K。T9.6解：1.5−0.5−0.5⎧t=0.01s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.232⎪1.5−0.5−2.0M=50⎨t=0.04s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.686⎪1.5−0.5−5t=0.1s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.955⎩1.5−0.5−0.3⎧t=0.01s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.144⎪1.5−0.5−1.2M=30⎨t=0.04s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.487⎪1.5−0.5−3t=0.1s,(1−Y)(1+Y)=e,Y=0.824⎩9.7解： 149×1043400K=exp(−)（R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K值，列表134.1×10RT如下：T（K）30010001200150020002500Kp（计算值）5.3×10－317.0×10－92.7×10－71.0×10－54.0×10－43.5×10－3Kp（表中值）10－307.5×10－92.8×10－71.1×10－54.0×10－43.5×10－39.89.9.88解：假设O浓度很小，平衡时O2的浓度仍可近似认为5％。利用O2分解的平衡反应式1/2[O]K2eP,OO→2O及《大气污染控制工程》P360（9－11）式求解：[O]=。因反应2e1/2(RT)前后分子个数不同，平衡常数有量纲，公式中浓度单位为mol/m3，即0.05－431）2000K时，Kp,o=6.63×10，平衡时[O]==0.305mol/m2e0.0224×2000/273[O]1/2K−42eP,O0.305×6.63×10－63故[O]===2.84×10mol/me1/2(RT)8.314×2000－30.0532）2200K时，Kp,o=2.68×10，平衡时[O]==0.277mol/m2e0.0224×2200/273[O]1/2K−32eP,O0.277×2.68×10－53故[O]===1.04×10mol/me1/2(RT)8.314×2200－30.0533）2400K时，Kp,o=8.60×10，，平衡时[O]==0.254mol/m2e0.024×2400/273[O]1/2K−32eP,O0.254×8.60×10－53故[O]===3.07×10mol/me1/2(RT)8.314×24009.9解：取1kg煤计算，排放NOx约8g，在常规燃烧温度下，近似认为NO2浓度很小，NOx均以NO存在。1kg煤中，含C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃烧后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol。需O22333－47=2286g，约71.4mol。0.7914引入N2×71.4=268.8mol。燃烧本身过程中产生N2(9−×8)/28=0.19mol。0.2130即在O2恰好耗尽时烟气含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。0.21x由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则=0.06，由此解得x=140.5mol。351.3+x 0.267−4故NOx浓度为=5.43×10（体积分数）。351.3+140.59.10解：燃烧1molC10H20Nx，产生10molCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2量56.4mol。空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2量为7.5mol。0.5x−6由题意，=230×10，解得x=0.05220+84.6+0.5x+7.50.052×14因此氮在油中的最大含量为×100%=0.52%。0.052×14+120+209.11解：1）以热值为6110kcal/kg的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t，NO96.3t。反应方程式为：4NH+4NO+O→4N+6HO8NH+6NO→7N+12HO3222322244×3086×46==33x0.9×96.3×10y0.9×10.7×10解得x=2889kmol，y=279kmol7612生成N2(2889+×279)=3133kmol，H2O(×2889+×279)=4752kmol848－6因此残留氨量为（3133+4752）×5×10=0.04kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2889+279）×17/103=53.9t。2）以热值为10000kcal/kg的重油为燃料，每日排放NOx量约85t，其中NO28.5t，NO76.5t。反应方程式为：4NH+4NO+O→4N+6HO8NH+6NO→7N+12HO3222322244×3086×46==33x0.9×76.5×10y0.9×8.5×10解得x=2295kmol，y=222kmol7612生成N2(2295+×222)=2489kmol，H2O(×2295+×222)=3776kmol848－6因此残留氨量为（2489+3776）×5×10=0.03kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2295+222）×17/103=42.8t。3）以热值为8900kcal/m3的天然气为燃料，每日排放NO量约38.2t，其中NO3.8t，NO34.4t。x2反应方程式为：4NH+4NO+O→4N+6HO8NH+6NO→7N+12HO3222322244×3086×46==33x0.9×34.4×10y0.9×3.8×10 解得x=1032kmol，y=99kmol7612生成N2(1032+×99)=1119kmol，H2O(×1032+×99)=1696kmol848－6因此残留氨量为（1119+1696）×5×10=0.01kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（1032+99）×17/103=19.2t。9.129.9.1212解：甲烷燃烧方程式为：CH+2O→CO+2HO4222取1mol甲烷进行计算，则理论耗氧量为2mol，生成CO21mol，H2O2mol。当空气过剩10%0.79时，烟气中还含有O20.2mol，N2×2.2=8.32mol。故烟气总体积3+8.32+0.2=11.52mol。0.21其中，NO量折合成NO为：46×11.52×300×10－6=1.59×10－4kg。x2甲烷燃烧热值为802.3kJ/mol，故浓度转化结果为：−41.59×10kgNO/GJ=0.198kgNO/GJ。−622802.3×10通用公式的推导：假设燃料组成为CxHyOzNmSt（适用于大部分燃料），空气过剩系数为α，燃料的热值Q（kJ/mol）。yz11燃烧方程为CHONS+(x+t+−)O→xCO+yHO+tSO+mN，故xyzmt222224222取1mol燃料进行计算，则产生CO2xmol，H2Oy/2mol，SO2tmol，N2m/2mol。耗氧（x+t+y/4-z/2）mol，考虑空气过剩系数，引入氮气3.76α（x+t+y/4-z/2）mol，剩余O2（α－1）（x+t+y/4-z/2）mol。因此烟气总体积为(x+y/2+t+m/2)+3.76α（x+t+y/4-z/2）+（α－1）（x+t+y/4-z/2）mol。若产生NOx（以NO2计）浓度为F，则生成NO2质量为0.046F[(x+y/2+t+m/2)+3.76α（x+t+y/4-z/2）+（α－1）（x+t+y/4-z/2）]kg因此浓度转化结果为0.046F[(x+y/2+t+m/2)+(4.76α−1)(x+t+y/4-z/2)]kgNO2/GJ-6Q×10－6将x=1，y=4，z=0，m=0，t=0，Q=802.3kJ/mol，α=1.1，F=300×10代入上式可得题目所给甲烷燃烧时的结果为0.197kgNO2/GJ，与计算结果吻合。ChapterCChapterhapter91.SolutionSSolutionolution：46lbNOlbNO22E=0.46lbNO?()0.1lbNO=0.613+0.1=0.732630lbNO10Btu2.SolutionSSolutionolution： Heatlosstostack___=(nCDT)/(nHD)pcHeatinput_mol_gas7Btu�Btu=(12.56)()(750-70)F/(21,50216?)0.1737�molmethanelbmolF_molinFigure12.7bthecorrespondingquantityisHeatlosstostack___12.567(250-70)==0.046Heatinput_2150216´sothattheincreaseinthermalefficiencyisD=h0.1737-0.046=0.128=12.8%0.128onecouldalsosayD=h=15.5%10.1737-3.SolutionSSolutionolution：FromFigure12.3itappearsthattheNOexpressedasNOisabout140g/GJ.IfalltheNinX2thecoalwereconvertedtoNOtheemissionfactorwouldbe2lb460.015´6lb14454gBtu10KEF=?1641/gGJ13006Btulb/lb1.055KJGthus,theemissionfactorreportedinFigure12.3is140/gGJFraction==8.6%1631/gGJ 作业习题解答第十章挥发性有机物污染控制10.110.10.11解：见《大气污染控制工程》P379图10－1。10.210.10.22解：B。由Antoine方程lgP=A−可分别计算得到40C时t+C苯的蒸汽压P1=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。P10.241P2因此y=x=0.3×=0.0723，y=x=0.0546。苯苯甲苯甲苯P1P10.3解：pρlA列式A×0.5t=，故PM3−35ρlP1.0×10×1.0×101.01×10t=2⋅=2××s=120Y−3−4Mp400×101.333×1010.4解：取温度为100oF=310.8K进口甲苯浓度：1m3气体中含1000mg，则体积为−310000×10310.8−33×0.0224×=2.772×10m，即浓度为2772ppm。92273同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。《AirPollutionControlEngineering》P366Example10.14选择C14H30作吸收剂，但本题出口甲苯浓度过低，分压41.6×10－6atm，小于CH100oF时分压47×10－6ppm，因此不能选择1430C14H30，而应该选择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C16H34，在100oF下蒸汽压约10－6×10atm，分子量M=226。*Py1atm**xtoluene==y=14.3y，取xibottom=0.8x=0.8×14.3×0.002772=0.032，p0.07atmtolueneLyib−yit2772−41.6因此===0.085。Gx−x0.032−0ibit又G=20000m3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min。 故L=0.085G=0.085×28.8=2.45lbmol/min，即吸收剂用量251.2kg/min。由CRCHandbookofChemistry查得100oF下，CHρ=48lbm/ft2，µ=2.4cp，1634LL"ρG0.5LMLρG0.52260.0710.5ϕ=0.75。β=()=()=0.085××()=0.008；G"ρGMρ9248LGL2代入logα=−1.6798−1.0662logβ−0.27098(logβ)中解得α=0.23。20.2G"FϕµαρLρGg00.23×48×0.071×32.22由α=得G"===0.75lb/ft⋅s0.20.2ρLρGg0Fϕµ50×0.75×2.4mgas13.932取75%，则G’=0.56lb/ft2.s，故A===24.9ft，G"0.564AD==5.63ft=1.72m。π−1yT(1−HG/PL)−(H/P)xB+(HG/PL)yB传质单元数N=ln[](1−HG/PL)y(1−HG/PL)−(H/P)x+(HG/PL)yBBBH/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/0.085=0.824，1－HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。NL13.3×2.45h==×60=19.6ft=6mKaPA4×1×24.910.5解：m废气中苯的含量y=20000×3.0×10－3=60m3/h，由气体方程PV=RT得1M5−3PVM1.01×10×60×78×10m===191.5kg/h。RT8.314×298根据去除要求，实际去除量为m’=191.5×99.5%=190.5kg/h190.5×88461.53则一个周期所需活性炭量为=8468.1kg，体积V==14.6m0.1858010.6待求。10.710.10.77解：实际需O21.25×5×100=625mol，空气量625/0.21=2976mol。ChapterCChapterhapter1011001．SolutionSSolutionolution： -5Dtlnpln1022===1.58;-4Dtlnpln(710)11D=t1.58s2．Solution;SSolution;olution;1ln()ln(1/)p0.005K===10.6;sDt0.5sK=Aexp(-ERT/)-ER/�T==1001K=1342FLNKA(/)3.SolutionSSolutionolution：-33Dr(10cm)(1/gcm)0D=t==0.5s32v2(0.001/gcm×s)4.SolutionSSolutionolution：3D0r(0.2mm)(1.2/gcm)cm-32g==?610gcms/i2Dt2s10mm 习题作业解答第十一章城市机动车污染控制11.1111.11.1解：s100汽车行驶100km耗时t===1.25hv80若发动机转速为2000r/min，则1min内喷油1000次，1.25h内喷油7500次。8−4故每次喷入气缸油量V"=L=1.067×10L750001−5单缸喷入V=V"=2.67×10L。411.2解：设MTBE添加质量x，C8H17含量为y，则16xx⋅=(x+y)2.7%解得P=×100%=14.85%。88x+y设燃料100g，则含C8H1785.15g，C5H12O14.85g由CHO+7.5O→5CO+6HOCH+12.25O→8CO+8.5HO512222817222887.511312.25=解得n1=1.27mol=解得n2=9.23mol14.85n85.15n12则需O21.27+9.23=10.5mol，则含N23.76×10.5=39.5mol。空气质量10.5×32+39.5×39.5=1442g，则空燃比AF=14.42。11.3111.31.3解：RR燃烧前取温度为293K，由T=T(V1)Cp−R=293⋅73.5R−R=638K21V2开始燃烧时，按《AirPollutionControlEngineering》P48613.11式：mfuel∆hcombustion1×19020。∆T===3629F=2016KmCp15.88×0.33combustionproducts通常取85%的升高温度，则T3=T2+2016×0.85=2352K1×19020。燃烧完成∆T==4607F=2559K15.88×0.26同样取85%，则T4=T2+2559×0.85=2813K。 11.4解：NOx在高温时易生成，而理论空燃比附近燃烧充分，温度较高，因此NOx产生量最大。11.5111.51.5解：RRT=T(V1)Cp−R=2352(1)3.5R−R=1080K21V72怠速时可燃混合气处于空气过剩系数小于1的状态，残余废气系数较大；发动机转速低，气缸压缩比小，燃烧很不充分，易形成失火；壁面淬熄效应对火焰迅速冷却，因此造成温度下降。11.6111.61.6解：4）燃油箱和化油器（《大气污染控制工程》P448）11.7111.71.7解：2）进气歧管（《大气污染控制工程》P442）11.8111.81.8解：1）减少废气中HC含量ChapterCChapterhapter1111111．SolutionSSolutionolution：1y(1+)(137.28)A(x+y/4)(32+3.7628)4x==F12x+y12+yx/thepossiblerangeforconventionalfuelsisnotverybroad.Forbenzene(y/x=1)itis13.2,forbutane(y/x=2.5)itis15.42.SolutionSSolutionolution：mcombustiongal60mihrmin2r13.765l=×××××(toeachcylinder)×25mihr60min2000rcombustion4galcc=0.03785combustionForatypicalgasolinedensityof0.75g/cm3thisisabout0.0285g.Anordinarychemistrylaboratoryburetproducesabout20dropsperg,oranaveragemassof0.05g/drop.Thustheamountpercylinderpercombustionisabouthalfthevolumeofatypicaldropfromatypicallaboratoryburet. 3.SolutionSSolutionolution：(a)0lnP(psia)11.724(5236.5R)/T=11.724-(5236.=−5/560)；P=11.73psiaY(gasoline)=10.73/14.7=0.73;gasoline=80(assumed)V(molar)=359.02(560/492)=408.6ft3/lb.mol=3056gal/lb.mol12galn(expelled)=n(expelled)==0.00393lb.mol1.78mol=3056gal/lb.molgasoline(expelled)=1.78mol*0.73*8g/mol=104g(b)Theestimatedcapacityofthecanisteris700g*0.3=210g.Thisislessthanthevalueestimatedabove,suggestingthatthereisprobablyenoughcapacity.Thecurrentcanisterisdesignedofverylowflowrates.Itmightneedseriouschangestoaccommodatethe=10gal/minofairexpelledfromthegasolinetankduringfueling.Thesolutiontothenextproblemsuggeststhateventhisneednotbeseriousproblem.4.Solution4.4.SolutionSolution：a.theparticlediameter=0.125inch=0.00317m,Thediameterandlengthareroughly11cmand16.5cm,thus2150(1m-e)DxD=pV23SDeP-52(150)(1.810kgms/)(0.7)(0.1647)mPa=?V562V-322ss(3.1710´m)(0.3)ms/3Q10gal/min0.003785mmina.for10gal/minV===0.066ms/sAp2gal60s(0.1098)m4pb.aD=p560?0.066ms/37P=0.148inHOa2ms/ 作业习题解答第十二章大气污染和全球气候12.112.12.11解：a.吸收法净化尾气应选择石灰浆液、Ca(OH)2等，或利用双碱法Na2SO3溶液吸收。b.通过植树造林，吸收单位CO2成本降低；但绿化工作完成需一定时间积累和人力物力投入。12.212.12.22解：由于温室气体能够吸收红外长波辐射，而臭氧层能够有效防止紫外线辐射。相比之下，大气层中几乎没有吸收可见光的成分，因此可见光对应于太阳辐射最大值。12.312.12.33解：设温度升高前海平面高度h1，升高后海平面高度为h2，则h2=h1(1+α∆t)∆h=h−h=hα∆t=1000×0.00012×1=0.12m21112.4解：4520×101）单位换算1hm2=2.47英亩。每年每公顷雨林减少CO2的排放量=2.71t。40×480002.71则每英亩减少=1.10t2.471.102）每年每亩产生木材×12×2=0.6t440.63）每年每棵树木材产量=0.0015t4004）设煤热值6110kal/kg，设耗煤mkg，则有0.35×6110×4.18×103m=800×106×365×0.7×3600×24，m=1.98×106t。因此产生CO2量为1.98×106×2.83=5.6×106t（假设1t煤燃烧产生CO22.83t）。12.512.12.55解：（a）详细性质可参见http://unit.xjtu.edu.cn/unit/epes/webteaching/refrigeration/zlff/wzxbzl/zqyszl/zqys-zlj-1.htm（b）主要替代物含氢氯氟烃HCFC。12.612.12.66解：-1- +2+简化考虑认为CaCO+2H→HO+CO↑+Ca322湖泊H+消耗量（10－4.5－10－6.5）×107×103=3.13×105mol5－6故可求得1年投加CaCO3的量为0.5×3.13×10×100×10t=15.65t。ChapterCChapterhapter1211221.SolutionSSolutionolution：a.theonlyalkaliavailableonthatscaleislimeorlimestone.HowevertomakeitalkalineCOmustbedrivenoff.Ifwewantedtodothat,wewouldwanttoproducethelimein2plantswheretheCOwasproducedinconcentratedform,andthendisposedofsomeway2b.Thatisaninterestingshorttermsolution.Howeveroncethenewvegetativecoverisestablished,somewherewherethereisnone,thusremovingasuitableamountofCOfrom2theatmosphere,thevegetationatsteadystatewillreturnasmuchCOtotheatmosphereas2itremoves.Ifthevegetationisharvestedandburnedforfuel,therebyreplacinganequivalentmassoffossilfuels,thenthiswouldhavepositiveeffectsontheglobalCObalance.22.SolutionSSolutionolution：D=xxcD=t(1000)(0.00012/mC)(1C)=12cm3.SolutionSSolutionolution：logp=A-BT/(+C);T+C=B/(A-logp)1010For10mmHgT+C=9845.4/(7.829-log10)=1442.13K104.Solution：10-12a.pc=3.71010=0.037/dsl1/2ln2-0.37-ln2dcdt/=-kc;t=ln2/t;dcdt/=-()c=1/2ts3.83.8243600s0.0374c=?1.7510atomsln23441.7510atomsL/-18b.y==2.810RDOND236.02310´atoms/24.055L-2-'