大气污染控制工程 第三版 (郝吉明 马广大 王书肖 著) 高等教育出版社 课后答案 29页

'课后答案网www.hackshp.cn第一章概论1.111.1.1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，其摩尔数为31×10=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=891kg1.411.4.4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=210−4COHbp∝2.2×10=M=210×=0.2369，−2OHbp19.5×102O2COHbCOHb/O2Hb0.2369COHb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。vKρ2.2×0.21/29 课后答案网www.hackshp.cn第二章燃烧与大气污染2.122.1.1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=10.62m3N/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=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。2.222.2.2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/kg144.8灰分浓度为×103mg/m3=2.12×104mg/m36.8261000×1.7%×1.7×4032.003）需石灰石=103.21kg/t煤35%2.3解：2/29 课后答案网www.hackshp.cn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+`8.50+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%。436.432.4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%。故实际空1.279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=2.125mol2.522.5.5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）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.62503/29 课后答案网www.hackshp.cn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。2.822.8.8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−6+0.5x+(71.67−x)+35=106.67+24.5x，干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则600×10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)第三章大气污染气象学3.133.1.1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=−dZPRT4/29 课后答案网www.hackshp.cn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：gMPgM2lnP=−Z+C即ln=−(Z−Z)（3）21RTPRT1。假设山脚下的气温为10C，带入（3）式得：5009.80.029×ln=−∆Z10008.314283×得∆=Z5.7km即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.233.2.2解：∆T297.8−298γ=−=−=2.35K/100m>γ，不稳定1.5−10d∆z10−1.5∆T297.5−297.8γ=−=−=1.5K/100m>γ，不稳定10−30d∆z30−10∆T297.3−297.5γ=−=−=1.0K/100m>γ，不稳定30−50d∆z50−30∆T297.5−298γ=−=−=1.75K/100m>γ，不稳定1.5−30d∆z30−1.5∆T297.3−298γ=−=−=1.44K/100m>γ，不稳定。1.5−50d∆z50−1.53.3解：T1P10.288=()，TP00P10.2886000.288T=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。3.533.5.5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×()=2.55m/s，u=u()=2×()=2.82m/s1020Z10Z1000Z30.152000.15Z40.153000.15u=u()=2×()=3.13m/s，u=u()=2×()=3.33m/s3040Z10Z10005/29 课后答案网www.hackshp.cnZ50.154000.15u=u()=2×()=3.48m/s。50Z100稳定度F，m=0.25Z10.25500.25Z20.251000.25u=u()=2×()=2.99m/s，u=u()=2×()=3.56m/s1020Z10Z1000Z30.252000.25Z40.253000.25u=u()=2×()=4.23m/s，u=u()=2×()=4.68m/s3040Z10Z1000Z50.254000.25u=u()=2×()=5.03m/s50Z100风速廓线图略。3.633.6.6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=−29.21283.4m=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∆T1−211−9.83）γ=−=−=1.35K/100m>γ，不稳定；1−2d∆z−891−2∆T2−39.8−12γ=−=−=−2.22K/100m<0，逆温；2−3∆z−992−3∆T3−412−14γ=−=−=−1.98K/100m<0，逆温；3−4∆z−1013−4∆T4−514−15γ=−=−=−0.61K/100m<0，逆温；4−5∆z−1634−5∆T5−615−13γ=−=−=0.37K/100m<γ，稳定；5−6d∆z−5365−6∆T6−713−13γ=−=−=06−7∆z−2906−7∆T7−813−12.6γ=−=−=0.15K/100m<γ，稳定；7−8d∆z−2717−8∆T8−912.6−1.6γ=−=−=0.85K/100m<γ，稳定；8−9d∆z−12998−9∆T9−101.6−0.8γ=−=−=0.28K/100m<γ，稳定。9−10d∆z−2819−106/29 课后答案网www.hackshp.cn3.733.7.7解：∆T126.7−21.1G===1.22K/100m>0，故γ=−G<0，逆温；111∆z4581∆T215.6−21.1G===−0.72K/100m，故γ=−G=0.72K/100m<γ，稳定；222d∆z7632∆T38.9−15.6G===−1.16K/100m，故γ=−G=1.16K/100m>γ，不稳定；333d∆z5803∆T45.0−25.0G===−1K/100m，故γ=−G=1K/100m>γ，不稳定；444d∆z20004∆T520.0−30.0G===−2K/100m，故γ=−G=2K/100m>γ，不稳定；555d∆z5005∆T628.0−25.0G===0.43K/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21PRT1P29.8×0.029ln＝－×458，由此解得P2=961hPa。10138.314×297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()=294.1()=293K，地面地面P1013地面10000.28810000.288θ=T()=299.7()=303.16K，11P9611293−303故位温梯度==2.18K/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/100m2.220.27－0.17－0.02－1.021.423.933.9.9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=−(Z2−Z1)，设地面压强为P1，代PRT19709.8×0.029入数据得到：ln＝－×458，解得P1=1023hPa。因此P8.314×297110000.28810000.288θ=T()=294.1()=292.2K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/m45876358020005007007/29 课后答案网www.hackshp.cn。相应温度/C26.715.68.95.020.028.0地面压强/hPa102310121002104010061007。地面位温/C292.2293.1288.4294.7302.5297.43.1033.10.10解答待求。第四章大气扩散浓度估算模式4.144.1.1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。4.244.2.2解：霍兰德公式vsDTs−Ta13.5×5418−288∆H=(1.5+2.7D)=(1.5+2.7××5)=96.16m。uTs4418布里格斯公式2.7Ts−Ta22.7418−2882Q=×vD=××13.5×5=29521kW>21000kW且H−3s−39.6×10Ts9.6×10418−11/32/31/3−12/32/3x<=10Hs。此时∆H=0.362Qxu=0.362×29521×4x=2.80x。H按国家标准GB/T13201－91中公式计算，因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。−1∆H=nQn1Hn2u=1.303×295211/3×1202/3×4−1=244.93m0Hs（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.344.3.3解：由《大气污染控制工程》P88（4－9）得22QH80603ρ=exp(−)=exp(−)=0.0273mg/m22πuσyσz2σzπ×6×35.3×18.12×18.14.4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=35.3m,σ=18.1m。将数据代入式4－8得yz228050603ρ(500,50,0,60)=exp(−)exp(−)=0.010mg/m。22π×6×35.3×18.12×35.32×18.18/29 课后答案网www.hackshp.cn4.544.5.5解：由霍兰德公式求得vsDTs−Ta20×0.6405−293∆H=(1.5+2.7D)=(1.5+2.7××0.6)=5.84m，烟囱有效高度为uTs4405H=H+∆H=30+5.84=35.84m。s由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）2QσzH35.84ρ=时，σ===25.34m。max2σzπuHey22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=50.1m。代入上式ρ=×=0.231µg/m。ymax2π×4×35.84e50.14.6解：由《大气污染控制工程》P98（4－31）τ2q20.3σ=σ()=σ()=3.02σ（当1h≤τ<100h，q=0.3）y2y1y1y12τ0.0512−3QHρ13.4×10−33ρ=exp(−)===1.12×10g/m2πuσy2σz2σz3.023.024.7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=43.3m,σ=26.5m。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)=0.6g/(m⋅s)。代入上式得L15022×0.61.7321P3ρ(400,0,0,0)=×∫−exp(−)dp=5.52mg/m。2π×3×26.51.7322π2端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得22×0.63.461P3ρ(400,0,0,0)=×∫exp(−)dp=3.0mg/m2π×3×26.502π24.8解：100015设大气稳定度为C级，σ==232.56m,σ==6.98m。y0z04.32.15当x=1.0km，σ=99.1m,σ=61.4m。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[−⋅]=4.57×10g/m2π×3×(99.1+232.56)(61.4+6.98)2(61.4+6.98)4.9解：9/29 课后答案网www.hackshp.cnD−H360−200设大气稳定度为C级。σ===74.42m⇒x=1226.5mzD2.152.15当x=2km时，xD2xD时，σy=474m，ρ==0.120mg/m2π×3.5×360×474计算结果表明，在xD<=x<=2xD范围内，浓度随距离增大而升高。4.1044.10.10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=87.4m。yzH50σ=σ+=427+=433.25m，h=H+2σ=50+2×87.4=224.8myfyfz88Q100−43ρ(12000,0,0,50)===1.365×10g/m。F2πuhσ2π×3×224.8×433.25fyf4.11解：按《大气污染控制工程》P91（4－23）∆T418−2934Q=0.35PQ=0.35×1013×265×=2.810×10kW>2100kWHavT418sZmHs0.250.25由P80（3－23）u=u()=3()=1.687H10sZ1010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1/32/3n1n2−11.303×28100×Hs5/12∆H=nQHu==23.48H。0Hs1/4s1.687Hs《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≥⋅−∆Hsπeu(ρ0−ρb)σy−32×80×10×0.5＝−∆H0.25−63.142×2.718×1.687(H+∆H)(0.06−0.05)×10s5/12解得H+∆H=H+23.48H≥357.4msss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4Qv4×265D≤==4.1m，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）10/29 课后答案网www.hackshp.cn222Qy(z−H)(z+H)ρ=exp(−){exp[−]+exp[−]}1222y=0,z=H2πuσyσz2σy2σz2σz2Q4H1.018QH=[1+exp[−]=（由P89（4－11）σ=）2z2πuσσ2⋅H/22πuσσ2yzyz2Qσz而地面轴线浓度ρ=ρ=⋅。2max2πuHeσy221.018Q2Qσz1.018He1.018He1.018e因此，ρ/ρ=/(⋅)====1.381222H22πuσyσzπuHeσy4σz4()22得证。第五章颗粒污染物控制技术基础5.155.1.1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==3.81。d50作图略。5.255.2.2解：绘图略。5.355.3.3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）d84.1=10.3µm、d84.1=19.1µm、d15。9=5.6µm。σg==1.85。d502按《大气污染控制工程》P129（5－24）lnMMD=lnNMD+3lnσ⇒NMD=3.31µm；g12P129（5－26）lnd=lnNMD+lnσ⇒d=4.00µm；LgL252P129（5－29）lnd=lnNMD+lnσ⇒d=8.53µm。svgsv25.4解：632《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示S==3.7×10cm/gmdρsvP6323P135（5－38）按净体积表示S==7.03×10cm/cmVdsv6(1−ε)323P135（5－40）按堆积体积表示S==2.11×10cm/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：ρ2NQ2N0.340×12000考虑漏风，按P142（5－47）η=1−=1−=90.3%ρQ4.2×100001N1N11/29 课后答案网www.hackshp.cnρ2N0.340不考虑漏风，按P143（5－48）η=1−=1−=91.9%ρ4.21N5.6解：−5mmPM(1.01×10−490)×29由气体方程PV=RT得ρ====0.832g/LMVRT8.31×42342310000×Q273v===17.9m/sA0.24×36000.8322按《大气污染控制工程》P142（5－45）∆P=9.8××17.9=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%T1222.2333粉尘浓度为g/m=10g/m，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m；2.22排放量2.22×0.1=0.222g/s。5.855.8.8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g27.01.02.03.014.016.029.0η/%93959091.49294.797.6i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g26.02.02.02.58.57.00η/%99.1989898.398.598.2100i据此可作出分级效率曲线。5.955.9.9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=0.912kg/m,µ=2.3×10。当dp=0.4µm时，应处在Stokes区域。8RT8×8.314×387.5首先进行坎宁汉修正：v===532.2m/s，−3πM3.142×28.97×10−2µ−82λ2×9.4×10λ==9.4×10m，Kn===0.47。则0.499ρvdp0.421.10dpρp−5C=1+Kn[1.257+0.4exp(−)]=1.61，u=gC=1.41×10m/s。sKn18µd(ρ−ρ)pp当dp=4000µm时，应处于牛顿区，us=1.74g=17.34m/s。ρdρu−6p4000×10×0.912×17.34Re===2750>500，假设成立。p−5µ2.3×1012/29 课后答案网www.hackshp.cn2dρpp当dp=0.4µm时，忽略坎宁汉修正，us=g=0.088m/s。经验证Rep<1，符合Stokes公式。18µ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，1.74g=1.74gρρdp1ρp23.5故===1.35。dρ2.6p2p15.12解：3−5在所给的空气压强和温度下，ρ=1.205kg/m,µ=1.81×10Pa⋅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）：d1.14ρ−ρ0.714g0.714−61.140.7140.7140.153p(p)0.153(200×10)18509.81u===1.03m/ss0.4280.286−50.4280.286µρ(1.81×10)1.205−6200×10×1.03×1.205Re==13.85，符合过渡区公式。p−51.81×1018.5阻力系数按P147（5－62）C==3.82。阻力按P146（5－59）P0.6Rep121π−622−8F=CAρu=×3.82×(200×10)×1.205×1.03=7.83×10N。pDp2245.13解：12−32圆管面积A=πd=7.85×10m。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度4−3Q127×10u===0.27m/s。考虑利用过渡区公式：s−3A7.85×10×601.140.7140.7140.153d(ρ−ρ)gppu=s0.4280.286µρ333−5代入相关参数ρ=1.19kg/m,ρp=1.64×10kg/m,µ=1.82×10Pa⋅s及us=0.27m/s可解得dp=66µm。−666×10×1.19×0.27Re==1.17>1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大直径为66µm。p−51.82×105.14解：粒径为25µm，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：2dρpp−2u=g=3.69×10m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间s18µH4.5t===122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。−2us3.69×105.15解：3−5在给定条件下ρ=0.815kg/m,µ=2.5×10Pa⋅s。当dp=10µm，粉尘颗粒处于Stokes区域：13/29 课后答案网www.hackshp.cn2ρ2−622dpput(1×10)×270016u=⋅=×=0.768m/s。c−518µR18×2.5×100.222213utdp=500µm，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55πρdpuc=πdpρp⋅。因此6R23.03dρupptuc==80.2m/s。经验证，Rep=1307>500，假设成立。Rρ第六章除尘装置6.166.1.1解：Q1.2−2计算气流水平速度v===2.87×10m/s。设粒子处于Stokes区域，取0A9.14×4.57−5µ=1.82×10Pa⋅s。按《大气污染控制工程》P162（6－4）−5−218µv0H18×1.82×10×2.87×10×4.57−6d===17.2×10m=17.2µmmin3ρpgL1.21×10×9.81×12.19即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.266.2.2解：按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）ηnη80112=⇒n=n=18×=22.2，因此需要设置23层。21ηnη64.92216.3解：−5µ=0.067kg/(m.h)=1.86×10Pa⋅s−518µv0H18×1.86×10×0.3×12−5d===8.4×10m=84µm<100µm，符合层流区假设。min3ρpgL2.5×10×9.81×76.4解：设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：8RT8×8.314×298v===466.6m/s，−3πM3.142×28.97×10−5−2µ1.82×10−82×6.6×10λ===6.6×10m，Kn==0.210.499ρv0.499×1.185×466.60.631.102−dρ0.21pp−5C=1+0.21[1.257+0.4e]=1.264。故u=gC=1.58×10m/ss18µ−5usLW(n+1)1.58×10×0.5×0.2×20η===0.525。用同样方法计算可得0.83µm粒子的分级效率i−3Q3.61×10/60为0.864。因此总效率η=0.5(0.525+0.864)=0.695i6.5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，代入上式得pdc=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，由此得总效率i21+(d/d)pic14/29 课后答案网www.hackshp.cnη=∑ηigi=55.3%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，结果如下表所示：iη+Pg/g2i3i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=×9.9×1.293×15=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=1.82×10Pa⋅s，N=10，代入上式c−62π×10×20×(1.0×10)×100050%=1−exp[−()]，解得Wi=5.5mm。−59W×1.82×10i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/sc6.966.9.9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+dpidpidlnpiln1dg21.79202dg=20µm，σ=1.25，q=exp[−()]=exp[−()]2πdpilnσg2lnσgdpi0.321代入上式，利用Matlab积分可得η=∫0ηiqddpi=96.3%。6.10解：驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）qE−153p0.3×10×100×10w===0.176m/s。−5−63πµd3π×1.81×10×1×10pA=πdL=π×0.3×2=1.885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）A1.885η=1−exp(−w)=1−exp(−×0.176)=98.8%。iiQ0.0756.11解：15/29 课后答案网www.hackshp.cn13.41）Q’=2/3=0.667m3/s，S=3.662=13.4m2，η=1−exp(−×0.122)=99.3%。i0.667/2vmax0.52）==1.5，查图6－27得Fv=1.75v1/3故η=1−(1−η)Fv=1−(1−99.3%)1.75=98.8%。i6.12解：1）由题意0.5=1−exp(−k×0.9)⇒k=0.77dp=3.5µm，η1=1−exp(−0.77×3.5)=93.2%dp=8.0µm，η2=1−exp(−0.77×8.0)=99.8%dp=13.0µm，η3=1−exp(−0.77×13.0)=100%故η=0.2×93.2%+0.2×99.8%+1×0.2×3=98.6%>98%ρ2）98.6%=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ε21.5−12−625−16q=3πεdE=3π×8.85×10×(5×10)×3.4×10=3.04×10C0p0ε+23.5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ε21.5−12−625−19q=3πεdE=3π×8.85×10×(0.2×10)×3.4×10=4.86×10C0p0ε+23.5－19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=2.5×10Pa⋅sqE−165p3.04×10×3.4×10dp=5µm时，w===0.088m/s；−5−63πµd3π×2.5×10×5×10pqE−195p4.86×10×3.4×10−3dp=0.2µm时，w===3.51×10m/s。−5−63πµd3π×2.5×10×0.2×10p6.14解：A查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1。根据η=1−exp(−w)，iiQ0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。6.1566.15.15解：AAAη=1−exp(−w)=95%，故exp(−w)=0.05，exp(−2w)=0.0025QQQA因此η"=1−exp(−2w)=1−0.0025=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)=3×0.95⇒k=0.6586123因此η=99.9%，η=99.0%，η=86.1%。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==366.3，N=19.14。II18µDC16/29 课后答案网www.hackshp.cn由给出计算公式可得η=50.3%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％。6.1866.18.18解：按《大气污染控制工程》P211（6－53）−32Ql−322−3∆p=−1.03×10v()=−1.03×10×(83×10)×1.36×10=96.5cmHOT2Qg−9226.1×10ρlρgCCdpf∆p−0.33d2p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0.21−0.33×0.320.78−0.33×0.75213.0−0.33×3216.0−0.33×7.52P=×e+×e+×e+×e10010010010012.0−0.33×12.528.0−0.33×17.52+×e+×e=0.0152%100100故η=1−P=98.48%。6.19解：−32Ql−32−3∆p=−1.03×10v()=−1.03×10×(11600)×12×10=1663cmHOT2Qg0.1720.172坎宁汉修正C=1+=1+=1.143Cd1.2p−9226.1×10ρρCdf∆plgCpP=exp[−]i2µg−9226.1×10×1×1.789×1.143×1.2×0.22×1663=exp[−]=0−42(1.845×10)6.20解：设气液比1L/m3，d=1.2µm，ρ=1.8g/cm3，f=0.25。在1atm与510.K下查得pp−5µ=2.99×10Pa⋅s。g−32Ql−32−3由∆p=−1.03×10v()=−1.03×10×v×1.0×10=152.4cmHO可解得T2Qg7.12v=121.6m/s。故喉管面积S==0.058m，DT=272mm。121.6oo取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。α1=24，α2=6，则D−DαD−Dα1T12T2L=ctg=640mm=0.64m，L=ctg=3.13m122222（取D2=600mm）。6.2166.21.21解：π2由《AirPollutionControlEngineering》P3009.48式M=D∆zcη。η通过P293Figure9.18读取。取Dtt433ρp=2×10kg/m，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工程》P150（5－83）−331/2v=1.74[2.0×10(1.0×10−1.205)×9.81/1.205]=7.0m/s。因此，17/29 课后答案网www.hackshp.cnρd2v3−62pp2×10×(3×10)×7.0N===0.912。从Figure9.18读出η=0.11（Cylinder）。s−5−3t18µDb18×1.82×10×2×10π−32故M=×(2×10)×300×80×0.11=0.0083µg。4133－4而液滴本身M"=πDρ=4.19×10µg。故质量增加了1.98×10%。66.22解：C1.5QL由《AirPollutionControlEngineering》公式ln=−η∆t。代入已知数据CDA0D−31.52.5×10Aln0.1=−×0.1×∆t⇒∆t=12.3h，即需持续半天左右的时间。32×10A6.23解：9.15−0.0458η=×100%=99.5%9.15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：598239.15−0.0761C"=C(1−η)+C=0.0761g/m。因此η=×100%=99.2%。006006009.156.24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+=4002222vvvQv70.8v111111400×30dQ2360×30Q2dQ2dQ2dQ2⇒+=400⇒169.5+2.15Q=4002270.8dt70.8dtdtdt解此微分方程得Q2=90.1m3。6.2566.25.25解：−5当T=300K时，µ=1.86×10Pa⋅s，v=1.8m/min=0.03m/s。MMMM=ρxS，x===pp3−4ρS1.2×10×100×1012M−5∆p=b+×1.86×10×0.03/K。利用所给数据进行线性拟和，p12∆p=13146x+616.51，即M×1.86×10−5×0.03/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=0.99×6t=5.94tg/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=9.5×1×5.94t=56.43tPa,R取9.50N⋅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<12.9min即最大清灰周期。18/29 课后答案网www.hackshp.cnQ10000×39325）A===240m。60v60×1×273F2A6）取滤袋d=0.8m，l=2m。a=πdl=5.03m，n==47.7，取48条布袋。a6.27解：1）将已知数据代入所给公式即有−6272×0.06×(0.5×10)×1000P=exp[−×]=0.0139，η=98.6%−32−59(1×10)×0.3×1.82×1027ZvDspa2）由P=exp(−)≤0.001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：0.8−0.141）过滤气速为3.35m/min效率η=×100%=82.5%0.80.8−0.014过滤气速为1.52m/min效率η=×100%=97.75%0.80.8−0.0009过滤气速为0.61m/min效率η=×100%=99.89%0.80.8−0.0006过滤气速为0.39m/min效率η=×100%=99.92%0.8－42）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。第七章气态污染物控制技术基础7.177.1.1解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。－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。7.277.2.2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。7.377.3.3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。19/29 课后答案网www.hackshp.cn(5000−4750)−3Y1=0.053，Y2=×5%=2.63×10；4750LSY1−Y20.053−0.00263()===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。7.577.5.5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。Ls0.124−0.02故()==1.53，Ls=1.53×1.75×8.9=23.8m3/min。minG0.068Ba0.33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−ττ=65min⎩0⎩0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。7.977.9.9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。ρ5777.10解：1YY=0.025kg苯/kg干空气，X=(1)1.5=0.282kg苯/kg硅胶，Y=0，X=0。11220.16720/29 课后答案网www.hackshp.cn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−WYYdwweYdwb1−(1−)(1−)Y−Y*Y−Y*∫YbY−Y*WYYW∫wbYWa00A0AYb=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G=ρv=2.37kg/(m2⋅s)，故OGDG−21.42p0.511.420.60×10×2.310.51HOG=()=×()=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。7.1177.11.11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−x)ρAdx=QdxAAπ−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。7.1277.12.12解：227−56.755Q=×171.38=4.56×10kJ−364×1021/29 课后答案网www.hackshp.cn5Q4.56×10由Q=cm∆T得∆T===314K。cm0.2×7264第八章硫氧化物的污染控制8.188.1.1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，同时排放灰渣640.477kg。8.388.3.3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SO20.156体积，xO26.978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，因气体流速为3m/s，则液滴s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SO2吸收率为90%。。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%。9.022/29 课后答案网www.hackshp.cn0.93）CaCO3反应分率为×100%=75%。1.28.6解：在373K时，K=0.41，K=6.6×10－3，K＝3.8×10－8。hss1s2[Na]－[S]=[Na+]－[SO.HO]－[HSO－]－[SO2－]2233=[OH－]－[H+]+[SO2－]+2[CO2－]+[HCO－]－[SO.HO]33322−−2−Ks2[HSO3]Ks2Ks1KhsPso22−Ks2[HSO3]Kc2Kc1KhcPco2[SO]==，[CO]==，3++23++2[H][H][H][H]−Kc1KhcPco2[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。8.788.7.7解：工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。因此，单位体积（1.0L）通过烟气1/9m3，11000−3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。进水P=4.0×10－4atm，[SO.HO]=P.K=5.88×10－5，SO222SO2hs−[HSO－]=K[SO.HO]/[H+]=0.0206，[SO2－]=Ks2[HSO3]=4.94×10−5；3s1223+[H]－2－则反应后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3]+[SO3]+0.018=0.0387此时P’=4.0×10－3atm，[SO.HO]’=5.88×10－4且SO222−+−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由上述方程可解得[H+]=5.4×10－5，pH=4.27第九章固定源氮氧化物污染控制9.199.1.1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NOx约为6800×12.5=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。23/29 课后答案网www.hackshp.cn0.7914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：2－7(2x)=2.8×10−71）1200K下，Kp=2.8×10。设有xN2转化为NO，则(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）1002(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：24/29 课后答案网www.hackshp.cn149×1043400K=exp(−)（R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K值，列表如下：134.1×10RTT（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）10－307.5×10－92.8×10－71.1×10－54.0×10－43.5×10－39.8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O2→2O及《大气污1/2[O]K2eP,O染控制工程》P360（9－11）式求解：[O]=。因反应前后分子个数不同，平衡常数有量纲，e1/2(RT)公式中浓度单位为mol/m3，即－40.0531）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+x0.267−4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==33x0.9×96.3×10y0.9×10.7×1025/29 课后答案网www.hackshp.cn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NOx量约38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。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。9.1299.12.12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%时，烟气中还0.79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。26/29 课后答案网www.hackshp.cn第十章挥发性有机物污染控制10.1110.10.1解：见《大气污染控制工程》P379图10－1。10.2110.20.2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CH，而应该选择蒸汽压14301430更低的吸收剂，此处选择CH，在100oF下蒸汽压约10×10－6atm，分子量M=226。1634*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，ϕ=0.75。1634LL"ρG0.5LMLρG0.52260.0710.5β=()=()=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⋅s0.20.2ρLρgFϕµ50×0.75×2.4G0mgas13.9324A取75%，则G’=0.56lb/ft2.s，故A===24.9ft，D==5.63ft=1.72m。G"0.56π−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1M27/29 课后答案网www.hackshp.cn5−3PVM1.01×10×60×78×10m===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。10.7110.70.7解：实际需O21.25×5×100=625mol，空气量625/0.21=2976mol。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。11.4111.41.4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）28/29 课后答案网www.hackshp.cn11.7111.71.7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含量第十二章大气污染和全球气候12.1112.12.1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。12.2112.22.2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。12.3112.32.3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）。12.5112.52.5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。12.6112.62.6解：+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=3.13×105mol故可求得1年投加CaCO的量为0.5×3.13×105×100×10－6t=15.65t。329/29'