大气污染控制工程 复习题参

第一章 概 论

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32.00N2%100%75.51%，O2%100%23.08%；

28.97128.9710.0093439.940.0003344.01 Ar%100%1.29%，CO2%100%0.05%。

28.97128.971

1.2 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

110344.3mol。故三种污染物体积百分数分别为： 算，其摩尔数为

22.40.151030.121030.052ppm，NO2：0.058ppm SO2：

44.34644.34.001033.20ppm。 CO：

2844.3

1.3 解：

1.5010415431.031g/mN1）（g/mN） 322.4103

1.50104336.7010mol/m c（mol/mN）。 N322.4103

2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=1kg

1.4 解：

每小时沉积量200×（500×15×60×10－6）×0.12g=10.8g

1.5 解：

由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210

pCOHb2.2104M2100.2369， O2HbpO219.5102COHb饱和度CO

1.6 解：

COHb/O2HbCOHb0.236919.15%

COHbO2Hb1COHb/O2Hb10.2369480020960mL。不同CO百分含量对应CO的量为：

1009609602%：2%19.59mL，7%：7%72.26mL

98%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10

1.7 解：

由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为 含氧总量为

Lv

2.6pdpK2.614001.411581.8m。

2.20.2第二章 燃烧与大气污染

2.1 解： 1kg燃油含：

重量（g） 摩尔数（g） 需氧数（g）

C 855 71.25 71.25 H 113－2.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N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，H2O 55.25+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=11.27 m3N/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=12.33 m3N/kg重油。

2.2 解：

相对于碳元素作如下计算：

%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳 C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013

灰分 18.1 3.306g/mol碳 水分 9.0 1.4g/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

5.475CH0.584S0.010O0.013n(O23.78N2)CO20.292H2O0.010SO23.78nN2

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495

1）理论空气量

1.1495(13.78)100022.4103m3/kg6.74m3/kg；

18.260.0101.410.2920.0103.781.149518100%0.174%

SO2在湿烟气中的浓度为

100080%144.8g/kg 100 烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.4/18）×1000/18.26×22.4×10－33

=6.826m/kg

144.8343

灰分浓度为103mg/m=2.12×10mg/m

6.82610001.7%1.74032.003）需石灰石103.21kg/t煤

35%

2.3解：

按燃烧1kg煤计算

重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol） C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875 2.94 0 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CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol

3.78354.76 N2280.54mol

4.78总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤

实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为0.1875100%0.043%。 436.43

2.4解：

取1mol煤气计算

H2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0

CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol

共需O2 0.003+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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2）产生灰分的量为18.11.279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=2.125mol

2.5 解：

1）N2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 为1.493%。故实际空气量为空气过剩

80.52100%50.5%

0.278.99(80.52)2）在测定状态下，气体的摩尔体积为

V2P1V1T210132522.444339.46L/mol； T1P2273700133.322取1m3烟气进行计算，则SO2120×10－6m3，排放浓度为

1201063(18%)0.179g/m。 339.461022.43(18%)2957mN/min。 39.4639.4634）30.0。 52.85g/mN22.4

2.6解：

按1kg煤进行计算

重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol） C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O 83.25 4.625 0 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：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+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=443.38mol

63.170.5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%。

443.38443.383）5663.37O2

70.610.209100%3.33%。

443.38

2.7解：

SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量

1－5

0.11%1.83105，即PH2SO4=1.83×10，lg PH2SO4=-4.737。

60查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。

2.8解：

以1kg油燃烧计算， C 860g 71.67mol；

H 140g 70mol，耗氧35mol。

设生成CO x mol，耗氧0.5x mol，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660010比为3.78：1，则含N2 3.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程： 1.5%xx，解得x=0.306 71.673.78(106.6724.5x)600106600106 故CO2%：

71.670.306100%13.99%；

0.306600106N2%：

3.78(24.50.306106.67)100%84.62%

0.306600106由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩系数1

1.50.50.061.07

0.284.62(1.50.50.06)第三章 大气污染气象学

3.1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gdZ （1）

将空气视为理想气体，即有

mmPM （2） PVRT 可写为 MVRT将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程： dPgMdZ PRT假定在一定围温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：

lnPPgMgM(Z2Z1)（3） ZC 即 ln2PRTRT1假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：

5009.80.029lnZ 10008.314283得Z5.7km

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。

3.2解：

T297.82981.5102.35K/100md，不稳定

z101.5T297.5297.810301.5K/100md，不稳定

z3010T297.3297.530501.0K/100md，不稳定

z5030T297.52981.5301.75K/100md，不稳定

z301.5T297.32981.5501.44K/100md，不稳定。

z501.5

3.3解：

T1P(1)0.288， T0P0T1T0(P10.2886000.288)230()258.49K P04003.4解：

由《大气污染控制工程》P80 （3－23），uu1(Zuy，lg()x，由实测数据得

Z1u1ZmuZ)，取对数得lgmlg() Z1Z1u1设lg x 0.301 0.477 0.602 0.699 y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761 由excel进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x 故m＝0.2442。

3.5 解：

u1u0(Z10.07Z501000.07)2()0.072.24m/s，u2u0(2)0.072()2.35m/s Z010Z010Z30.07Z2000.073000.07)2()2.47m/s，u4u0(4)0.072()2.54m/s Z010Z010Z50.074000.07)2()2.59m/s。 Z010u3u0(u5u0(稳定度D，m=0.15

u1u0(Z10.15Z501000.15)2()0.152.55m/s，u2u0(2)0.152()2.82m/s Z010Z010Z30.15Z2000.153000.15)2()3.13m/s，u4u0(4)0.152()3.33m/s Z010Z010Z50.154000.15)2()3.48m/s。 Z010u3u0(u5u0(稳定度F，m=0.25

u1u0(Z10.25Z501000.25)2()0.252.99m/s，u2u0(2)0.252()3.56m/s Z010Z010Z30.25Z2000.253000.25)2()4.23m/s，u4u0(4)0.252()4.68m/s Z010Z010Z50.254000.25)2()5.03m/s Z010u3u0(u5u0(风速廓线图略。

3.6解：

1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度与压强的关系为dPgMdz PRTdP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1023 hPa；当t=9.8C，气压为1012 hPa， 故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。

11因此dz29.21283.4mm，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2 3 4 5 6 7 8 9 10 置 气温/。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 气压1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 /hPa 高度差/m 99 101 163 536 290 271 1299 281 高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）图略 3）12T12119.81.35K/100md，不稳定； z1223T239.8122.22K/100m0，逆温； z2399T3412141.98K/100m0，逆温； z34101T4514150.61K/100m0，逆温； z45163T5615130.37K/100md，稳定； z56536T6713130 z67290T781312.60.15K/100md，稳定； z78271T8912.61.60.85K/100md，稳定； z891299344556677889910T9101.60.80.28K/100md，稳定。 z910281

3.7解：

G1T126.721.11.22K/100m0，故1G10，逆温； z1458T215.621.10.72K/100m，故2G20.72K/100md，稳定； z2763T38.915.61.16K/100m，故3G31.16K/100md，不稳定； z3580T45.025.01K/100m，故4G41K/100md，不稳定； z42000T520.030.02K/100m，故5G52K/100md，不稳定； z5500T628.025.00.43K/100m0，故6G60逆温。 z6700G2G3G4G5G6

3.8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ln即

lnP29.80.029＝－458，由此解得P2=961hPa。 10138.314297P2gM(Z2Z1)，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）PRT1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：

地面T地面(10000.28810000.288)294.1()293K， P地面10131T1(10000.28810000.288)299.7()303.16K， P19612933032.18K/100m

0458同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下： 故位温梯度=

测定编号 地面温度/。C 高度/m 相应温度/。C 位温梯度/ K/100m 3.9解：

1 21.1 458 26.7 2.22 2 21.1 763 15.6 3 15.6 580 8.9 4 25.0 2000 5.0 5 30.0 500 20.0 6 25.0 700 28.0 0.27 －0.17 －0.02 －1.02 1.42 以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式lnP2gM(Z2Z1)，PRT1设地面压强为P1，代入数据得到：ln因此

9709.80.029＝－458，解得P1=1023hPa。P18.314297地面T地面(10000.28810000.288)294.1()292.2K P地面1023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 1 2 3 4 5 地面温度/。21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 C 高度/m 458 763 580 2000 500 相应温度/。26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 C 地面压强/hPa 1023 1012 1002 1040 1006 地面位温/。C 292.2 293.1 288.4 294.7 302.5 3.10 解答待求

6 25.0 700 28.0 1007 297.4

第四章 大气扩散浓度估算模式

4.1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

Qy2(zH)2(zH)2(x,y,z,H)exp(2){exp[]exp[]} 222y2z2z2uyz'现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。

Qy2(zH)2(zH)2实源1exp(2){exp[]exp[]} 222y2z2z2uyzQ(2Ly)2(zH)2(zH)2虚源2exp[]{exp[]exp[]} 2222y2z2z2uyzQy2(zH)2(zH)2因此exp(2){exp[]exp[]}+

2y2z22z22uyzQ(2Ly)2(zH)2(zH)2exp[]{exp[]exp[]} 2222y2z2z2uyzQy2(2Ly)2(zH)2(zH)2={exp(2)exp[]}{exp[]exp[]} 22222222uyzyyzz刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2解： 霍兰德公式

HvsDu(1.52.7TsTa13.55418288D)(1.52.75)96.16m。 Ts4418布里格斯公式

QHTsTa2.72.741828822vD13.5529521kW21000kWs33Ts41.6109.61011/32/3且x<=10Hs。此时 H0.362QHxu0.362295211/341x2/32.80x2/3。

按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。

n1Hn0QHHsn2u11.303295211/31202/341244.93m

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3解：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

H2806023 exp(2)exp()0.0273mg/m2635.318.12z218.1uyzQ

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

y35.3m,z18.1m。将数据代入式4－8得

805026023(500,50,0,60)exp()exp()0.010mg/m。 22635.318.1235.3218.1

4.5解：

由霍兰德公式求得

HvsDu(1.52.7TsTa200.05293D)(1.52.70.6)5.84m，烟囱Ts4405有效高度为HHsH305.8435.84m。 由《大气污染控制工程》P （4－10）、（4－11）

maxH35.842Qz25.34m。 时，z222uHey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y50.1m。代入上式max。 0.231g/m2435.84e50.1

4.6解：

由《大气污染控制工程》P98 （4－31）

y2y1(Q2q20.3)y1()3.02y1（当1h2100h，q=0.3） 10.051H23.4103exp(2)1.12103g/m3

3.023.022zuy2z

4.7解：

有限长线源(x,0,0,H)H2P21P2exp(2)exp()dP。

P122z2uz22QL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y43.3m,z26.5m。

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3360540m400m，说明已经到达受体点。

有限长线源(x,0,0,H)H2P21P2exp(2)exp()dP

P122z2uz22QL距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；

90QLg/(ms)0.6g/(ms)。代入上式得

150(400,0,0,0)20.62326.51.7321.732P2exp()dp5.52mg/m3。

221端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得

(400,0,0,0)

4.8解：

20.62326.53.460P2exp()dp3.0mg/m3

221设大气稳定度为C级，y0100015232.56m,z06.98m。 4.32.15当x=1.0km，y99.1m,z61.4m。由《大气污染控制工程》P106 （4－49）

Q1y2H2(x,y,0,H)exp{[]} 222(yy0)(zz0)u(yy0)(zz0)

10115253 exp[]4.5710g/m23(99.1232.56)(61.46.98)2(61.46.98)

4.9解：

DH36020074.42mxD1226.5m 2.152.15当x=2km时，xDH2180200231exp(2)exp()0.050mg/m3.5118.2674.422z274.422uyzQ

x= 2xD时，y221.41m,z139.10m，代入P101 （4－36）得

2y2exp(2)2y2uDyQ18023.5360221.410.257mg/m3；

通过插求解0.050.2570.050(20001226.5)0.181mg/m3

1226.518023.53604740.120mg/m3

当x=6km>2xD时，y474m，计算结果表明，在xD<=x<=2xD围，浓度随距离增大而升高。

4.10解：

由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4－4得x=12km处，

y4277m,z87.4m。

yfyH50427433.25m，hfH2z50287.4224.8m 88F(12000,0,0,50)Q2uhfyf10023224.8433.251.365104g/m3。

4.11 解：

按《大气污染控制工程》P91 （4－23）

QH0.35PaQvT4182930.3510132652.810104kW2100kW Ts418HZm)3(s)0.251.687Hs0.25 Z1010由P80 （3－23）uu10(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

n1Hn0QHHsn2u11.303281001/3Hs1/41.687Hs2/323.48Hs5/12。

《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）

Hs2QzH

eu(0b)y2801030.5H ＝

3.1422.7181.687(HsH)0.25(0.060.05)106解得HsHHs23.48Hs5/12357.4m

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

D4Qvuv42654.1m，实际直径可取为4.0m。

20

4.12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）

Qy2(zH)2(zH)21exp(2){exp[]exp[]}y0,zH 222y2z2z2uyzHQ4H21.018Q （由P（4－11）） [1exp[]z22H/222uyz2uyz而地面轴线浓度2max2Qz。 uH2ey1.018Q2Qz1.018H2e1.018H2e1.018e因此，1/2/()1.38 22H2422uyzuHeyz4()2得证。

第五章 颗粒污染物控制技术基础

5.1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， 读出d84.1=61.0m、d50=16.0m、d15。9=4.2m。gd84.13.81。 d50作图略。

5.2 解： 绘图略。

5.3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）=10.3m、d84.1=19.1m、d15。9=5.6m。g按

《

大

气

污

染

控

制

工

程

》

P129

（

d84.11.85。 d505－24）

lnMMDlnNMD3ln2gNMD3.31m；

1P129（5－26）lndLlnNMDln2gdL4.00m；

25P129（5－29）lndsvlnNMDln2gdsv8.53m。

2

5.4解：

《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示Sm6dsvP3.7103cm2/g

P135（5－38）按净体积表示SV67.03103cm2/cm3 dsv6(1)2.11103cm2/cm3。 dsvP135（5－40）按堆积体积表示Sb

5.5解：

气体流量按P141（5－43）QN漏风率P141（5－44）除尘效率：

13(Q1NQ2N)11000mN/s； 2Q1NQ2NQ1N100%2000100%20%； 10000考虑漏风，按P142（5－47）12NQ2N0.34012000190.3%

1NQ1N4.2100002N0.340191.9% 1N4.2不考虑漏风，按P143（5－48）1

5.6解：

mPM(1.01105490)29m0.832g/L 由气体方程PVRT得VRT8.31423M423Q27317.9m/s vA0.24360010000按《大气污染控制工程》P142（5－45）P9.8

5.7 解：

按《大气污染控制工程》P145（5－58）

0.83217.921311Pa。 2T1(11)(12)1(195%)(180%)99%

22.23

g/m310g/m3，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m； 2.22排放量2.22×0.1=0.222g/s。

5.8解： 粉尘浓度为

按《大气污染控制工程》P144（5－52）i1P所示： 粉尘间隔/m <0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.0 1~2 0.4 1.0 95 0.4 2.0 90 0.7 3.0 91.4 3.5 14.0 92 2~3 6.0 16.0 94.7 3~4 24.0 29.0 97.6 g2i（P=0.02）计算，如下表g1i质量进口2.0 频率 g1 /% 出口7.0 g2 93 i/% 粉尘间隔/m 4~5 5~6 2.0 2.0 6~8 2.0 2.0 8~10 3.0 2.5 10~12 20~30 其他 11.0 8.5 8.0 7.0 24.0 0 质量频进口g1 13.0 率 /% 出口g2 6.0 i/% 99.1 98 98 98.3 98.5 98.2 100 据此可作出分级效率曲线。

5.9解：

按《大气污染控制工程》P144（5－54）Tig1i72.86%。

5.10 解：

当空气温度为387.5K时0.912kg/m3,2.3105。 当dp=0.4m时，应处在Stokes区域。 首先进行坎宁汉修正：v8RTM88.314387.5532.2m/s， 33.14228.9710229.41029.410m，Kn0.47。则

dp0.40.499v82dpp1.10C1Kn[1.2570.4exp()]1.61，usgC1.41105m/s。

Kn18当dp=4000m时，应处于牛顿区，us1.74dpudp(p)g17.34m/s。

Rep40001060.91217.342750500，假设成立。

2.31052dpp当dp=0.4m时，忽略坎宁汉修正，us18g0.088m/s。经验证Rep<1，符

合Stokes公式。

考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间就十分接近us，因此计算沉降高度时可近似按us计算。

dp=0.4m h=1.41×10×30=4.23×10m； dp=40m h=0.088×30=2.m； dp=4000m h=17.35×30=520.5m。

5.11解：

－5

－4

设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，1.74dp1p1g1.74dp2p2g

故

dp1dp2p23.51.35。 p12.6

5.12解：

在所给的空气压强和温度下，1.205kg/m3,1.81105Pas。dp=200m时， 考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：

us.140.7140.7140.153d1gp(p)0.4280.2860.153(200106)1.1418500.7149.810.7141.03m/s 50.4280.286(1.8110)1.2052001061.031.205Rep13.85，符合过渡区公式。

1.81105阻力系数按P147（5－62）CP18.53.82。阻力按P146（5－59） 0.6RepFp11CDApu23.82(200106)21.2051.0327.83108N。 224

5.13解：

1圆管面积Ad27.85103m2。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度

4Q127103us0.27m/s。考虑利用过渡区公式： 3A7.851060us.140.7140.7140.153d1gp(p)0.4280.286

代入相关参数1.19kg/m3,p1.103kg/m3,1.82105Pas及us=0.27m/s 可解得dp=66m。

661061.190.27Rep1.171，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴51.8210最大直径为66m。

5.14解：

粒径为25m，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：

us2dpp18g3.69102m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落

时间tH4.5122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。 2us3.69105.15解：

在给定条件下0.815kg/m3,2.5105Pas。 当dp=10m，粉尘颗粒处于Stokes区域：

2dpput2(1106)22700162uc0.768m/s。 518R0.2182.510ut213dp=500m，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55dudpp。因此

6R2p2cuc3.03dpput2R80.2m/s。经验证，Rep=1307>500，假设成立。

第六章 除尘装置

6.1解：

计算气流水平速度v0Q1.22.87102m/s。设粒子处于Stokes区A9.144.57域，取1.82105Pas。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

dmin18v0H181.821052.871024.57617.210m17.2m 3pgL1.21109.8112.19即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2解：

按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

1n180n2n121822.2，因此需要设置23层。 2n21.9

6.3解：

0.067kg/(m.h)1.86105Pas

dmin18v0H181.861050.31258.410m84m100m，符合3pgL2.5109.817层流区假设。

6.4解：

设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：

v8RTM88.314298466.6m/s，

3.14228.9710326.61021.8210580.21 6.610m，Kn0.630.4991.185466.60.499vC10.21[1.2570.4e1.100.21]1.2。故us2dpp18gC1.58105m/s

usLW(n1)1.581050.50.220i0.525。用同样方法计算可得

Q3.61103/600.83m粒子的分级效率为0.8。 因此总效率 i0.5(0.5250.8)0.695

6.5 解：

NVcD2p按《Air Pollution Control Engineering》公式 1exp[()]。

9Wi令=50%，N=5，Vc=15m/s，p=2.9×103kg/m3，W=0.76m，2105Pas，代入上式得dc=11.78m。

利用《大气污染控制工程》P170（6－18）i级效率，由此得总效率igi55.3%

6.6 解：

根据《大气污染控制工程》P144（5－53）i(dpi/dc)21(dpi/dc)2 计算各粒径粉尘分

Pg2i/g3i（P=0.1）计算分级

效率，结果如下表所示： 粉尘间隔0~5 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 >45 /m 质量 频率 /% 捕集g3 出口g2 0.5 1.4 1.9 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 84.0 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 0.5 0.4 0.3 1.1 i/% 5.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85 据此可作出分级效率曲线。由上表可见，5～10m去除效率为49.41。因此在工程误差允许围，dc=7.5m。

6.7解：

据《大气污染控制工程》P169（6－

11pv129.91.2931521440Pa。

22

6.8 解：

根据《Air Pollution Control Engineering》P258

13）

公式

NVcD2p1exp[()]。

9Wi单位1000D22因2； (p单位取kg/m3)，故D2p＝1000 DpappDpa由题意，当50%,Vc20m/s。取1.82105Pas，N=10，代入上式

50%1exp[(1020(1.0106)210009Wi1.82105)]，解得Wi=5.5mm。

根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2 Wi=1.1cm。

－33

气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×10m/s 6.9解：

按《大气污染控制工程》P170（6－18）

i(dpi/dc)21(dpi/dc)12(dpi/5)21(dpi/5)2dpi2dpi2225dpi；

iqddpi00225dpiqddpi。

lndpidgdpidg=20m，1.25，qln1.79exp[()]exp[(20)2]

dpi0.322dpilng2lng1210代入上式，利用Matlab积分可得iqddpi96.3%。

6.10解：

驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）

0.31015100103w0.176m/s。

3dp31.811051106AdL0.321.885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）

qEpi1exp(

6.11 解：

A1.885wi)1exp(0.176)98.8%。 Q0.075i1exp(1）Q’=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2，

2）

vmaxv0.51.5，查图6－27得Fv=1.75 1/313.40.122)99.3%。

0.667/2故i1(1)Fv1(199.3%)1.7598.8%。 6.12 解：

1）由题意0.51exp(k0.9)k0.77 dp=3.5m，11exp(0.773.5)93.2% dp=8.0m，21exp(0.778.0)99.8% dp=13.0m，31exp(0.7713.0)100%

故0.293.2%0.299.8%10.2398.6%98% 2）98.6%12i30，则2i=0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。

6.13 解：

1）由《大气污染控制工程》P183（6－31）电场荷电为

1.52q30dpE038.851012(5106)23.41053.041016C

23.5扩散荷电按P184 （6－32）计算，与电场荷电相比很小，可忽略。 因此饱和电荷值3.04×10－16C。 2）电场荷电为

1.52q30dpE038.851012(0.2106)23.41054.861019C

23.5扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86×10－19C。 3）取2.5105Pas

3.0410163.4105dp=5m时，w0.088m/s；

3dp32.5105510.8610193.41053dp=0.2m时，w3.5110m/s。 563dp32.5100.2106.14 解：

查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1。根据i1exp(0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。

6.15解：

Awi)， QqEpqEp1exp(AAAw)95%，故exp(w)0.05，exp(2w)0.0025 QQQ因此'1exp(

6.16解：

A2w)10.002599.75%。 Q设3种粒子的分级效率分别为1、2、3，则

123(1e10k)(1e7k)(1e3k)30.95k0.6586 因此199.9%，299.0%，386.1%。

6.17 解：

1）粉尘粒径dp=10m

当液滴直径为50m时，R=0.2；碰撞数NI2dpp(upuD)18DC366.3，

NI19.14。

由给出计算公式可得50.3%

同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6％、10.1%。 2）dp=50m

用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m的液滴上捕集效率分别为0、10.2%、25.0％。

6.18解：

按《大气污染控制工程》P211（6－53）

2p1.03103vT(Ql)1.03103(83102)21.3610396.5cmH2O Qg226.1109lgCCdpfp由（6－55）Piexp[2g]e0.33d2p

粒径小于0.1m所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0m，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7.52eeee100100100100

2212.00.3312.58.0ee0.3317.50.0152%100100P故1P98.48%。

6.19 解：

2p1.03103vT(Ql)1.03103(11600)2121031663cmH2O Qg0.1720.17211.143 dp1.2坎宁汉修正CC1Piexp[exp[226.1109lgCCdpfp2g9]226.11011.71.1431.20.221663]042(1.84510)

6.20解：

设气液比1L/m3，dp=1.2m，p1.8g/cm3，f=0.25。在1atm与510.K下查得

g2.99105Pas。

2由p1.03103vT(Ql)1.03103v21.0103152.4cmH2O可解得 Qg7.10.058m2，DT=272mm。 121.6v=121.6m/s。故喉管面积S取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。124，26，则

L1D1DTDDTctg10mm0.m，L22ctg23.13m 2222（取D2=600mm）。

6.21 解：

由《Air Pollution Control Engineering》P300 9.48式 M42DDzct。t通过P293 Figure 9.18读取。取p2103kg/m3，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工程》P150（5－83）

v1.74[2.0103(1.01031.205)9.81/1.205]1/27.0m/s。因此，

2pdpv2103(3106)27.0Ns0.912。从Figure 9.18读出t=0.11

18Db181.821052103（Cylinder）。 故M=

4(2103)2300800.110.0083g。

1而液滴本身M'D34.19103g。故质量增加了1.98×10－4%。

6

6.22解：

由《Air Pollution Control Engineering》公式 ln知数据

1.52.5103Aln0.10.1tt12.3h，即需持续半天左右的时间。

A2103C1.5QLt。代入已C0DDA6.23解：

9.150.0458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：

59829.150.0761因此 C'C0(1)C00.0761g/m3。100%99.2%。

6006009.15

6.24解： 设恒定速度v1，则

gxfKfv140，

gxfKfv1gxpKpv1400。

若在400Pa压降下继续，则

gxfKfv2gxp1Kpv2gxp2Kpv2400

360Q2360Q2v240360400v2v2v2400v2400 v1v1v1Q1v170.8v1dQ2dQ240030dQ236030Q2dQ2400169.52.15Q400 270.8dtdtdtdt70.82解此微分方程得Q2=90.1m3。

6.25解：

当T=300K时，1.86105Pas，v=1.8m/min=0.03m/s。

MxpS，xpMMM S1.210310010412M1.861050.03/Kp。利用所给数据进行线性拟和， 12M－122

p13146x616.51，即1.861050.03/Kp13146，Kp=3.53×10m。

126.26 解：

1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。 pb2）除尘效率为99%，则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m2。 3）除尘器压力损失可考虑为PPtPEPp

Pt为清洁滤料损失，考虑为120Pa；PESEvF350Pa；

PpRpv2Ct9.5125.94t56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm)； 故PPtPEPp35012056.43t(Pa)47056.43t(Pa)。

4）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。 5）AQ10000393240m2。 60vF6012736）取滤袋d=0.8m，l=2m。adl5.03m2，n6.27 解：

1）将已知数据代入所给公式即有

A47.7，取4布袋。 a720.06(0.5106)21000Pexp[]0.0139，98.6%

9(1103)20.31.821052）由Pexp(27ZvsDpa9Dg2c)0.001 可得z>=3.23m。

NVcD2p3）由《Air Pollution Control Engineering》公式，穿透率Pexp()

9Wi2取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/，DpaD2pa，代入上式

22ZVsDpa27ZVsDpaPexp(9Dc2g)exp(9Dc2g) （近似取27）

6.28 解：

1）过滤气速为3.35m/min 效率0.80.14100%82.5% 0.80.80.014100%97.75%

0.80.80.0009过滤气速为0.61m/min 效率100%99.%

0.80.80.0006过滤气速为0.39m/min 效率100%99.92%

0.8－4

2）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

过滤气速为1.52m/min 效率第七章 气态污染物控制技术基础

7.1解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。 由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10－5=376。 因x=5.32×10－5很小，故CCO2=2.96mol/m3。

C2.96H*2.96104mol/(m3Pa) 3P5002%10100g与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10－5/18=0.013g。

7.2 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。

7.3 解：

20》C时H2S E=0.4×105kPa，分压20atm×0.1%=2.03kPa。

－53

P*=Ex，x=P*/E=4.15×10，故C*H2S=2.31mol/m。

H=C/P*=2.3/（2.03×103）=1.14×10－3mol/（m3.Pa）=115mol/（m3.atm） 由

1H111510.542,KAl1.85h1。 KAlkgkl216108*3NAKAl(CHC)1.852.314.3mol/(mh)。 2SH2S7.4 解：

GB=5000×0.95=4750m3N/h。

(50004750)Y1=0.053，Y25%2.63103；

4750(LSYY20.0530.00263)min125.4。 GBXmax00.053/26.7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。

7.5 解：

GB=10×0.=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水时的操作线，xmax=0.068。 故(Ls0.1240.02)min1.53，Ls=1.53×1.75×8.9=23.8m3/min。 GB0.068a图解法可解得传质单元数为3.1。Hy=2.39×3.1=7.4m。 Hy3.3()0.332.39m。

L

7.6解：

2200.1K0K2850min/m利用公式KL0，将已知数据代入，解得

065min5050.2K0因此max28501652785min。

7.7解：

Kab(0.26290.0129)23095.8min/m 3V0203010 'KL95.8min，

1xaSLb(0.26290.0129)12123045.2kg。

4

7.8解： 3XT cm/g P atm lgXT lgP 30 1 1.477 0 51 2 1.708 0.301 67 3 1.826 0.477 81 4 1.909 0.602 93 5 1.969 0.699 104 6 2.017 0.778 1nP/V 0.033 0.039 0.045 0.049 0.054 0.058 依据公式XTkP，对lgXT~lgP进行直线拟合：XT30P0.7，即K=30，n=1.43； 依据公式

P1PP，对P ~P/V进行直线拟合：0.020.005P， VBVmVmV即Vm=200，B=0.173。

7.9 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

MPVM1.38105505.46131.5m3.75103kg/h

RT8.31294因此活性炭用量m0m01003.7510345.36104kg； 285.3610492.9m3。 体积V577

7.10 解：

YY1=0.025kg苯/kg干空气，X1(1)1.50.282kg苯/kg硅胶，Y2=0，X2=0。

0.1671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。

Y1dY，由此可求得588.08YbYY*近似值； YY*同时， fWeQbYdwWeYwdwwbwwb(1)(1)() WbY0WAY0WAWbY0wawaY YdYdYWeYYbYY*YbYY*) (1)(WbYedYYedYY0YbYY*YbYY*由此求得f的近似值，列表如下： Y1dYdYY* YYdw WWb***(1)1 Yb YYYYYYYWYWa0A0YdYwewb(1Ydw) Y0WAYb= 0.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 0.0150 0.0175 Ye= 0.0200 0.0008 588.08 0 0.0022 0.0041 0.0063 0.0088 0.0116 0.0146 0.0179 361.90 294.93 272.24 273.37 296.12 350.46 475.00 1.184 0.821 0.709 0.682 0.712 0.808 1.032 0 1.184 2.005 2.714 3.396 4.108 4.916 5.948 0 0.1990 0.3371 0.4563 0.5709 0.6906 0.8265 1.0000 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0 0.1692 0.1035 0.0775 0.0631 0.0539 0.0476 0.0434 0 0.1692 0.2727 0.3502 0.4133 0.4671 0.5147 0.5580 NOG=5.948，f=0.5580；2atm，298K时，因此Gv2.37kg/(m2s)，=2.37kg/m3，

1.42DpG0.511.420.601022.310.51()()0.07041m； 故HOG=5a6001.835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H2)b(xT0) 吸附床未饱和区吸附苯蒸汽量H2b(xT0)(1f)

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。

7.11 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xA)AdxQdxA 其中A4(3.8102)21.1103m2，Q单位为mol/min。

dxA，对等式两边积分，即 1xA数据代入并整理得0.098668dxQ6.10.740.0986680dxQ0dxA，解得Q=0.447mol/min。 1xA反应管数目：250/0.447＝560个。 7.12 解：

22756.755Q171.384.5610kJ 310Q4.56105314K。 由QcmT得Tcm0.272

第八章 硫氧化物的污染控制

8.1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%。

3则每立方米烟气中含SO21038571mg；

22.48571700因此脱硫效率为100%91.8%。

8571

8.2 解：

1）CaCO3SO22H2OCaSO32H2OCO2

100 m=1.5625kg m1kg3.62t72kg，约去除72×0.9=.8kg。 100100.8因此消耗CaCO3 m1.3132kg。

.83）CaSO4.2H2O生成量 172174kg；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为

174435t，同时排放灰渣77kg。 0.4

8.3 解：

2）每燃烧1t煤产生SO2约

1）由T1(11)(12)，99.7%1(198%)(12)，解得285%。 2）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，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则

x总体积为(88.5)。

2xx/(88.5)2因此，300，由此解得x=1.6×10－3；

0.156x6.978x/20.5[]88.5x/288.5x/21.610399% 故转化率为10.1568.4解： 动力消耗K8.5 解：

0.001562600W5.07W，即约0.51%用于克服阻力损失。

0.81）取平均温度为T30）。

18055117.5。C，此时气体密度0.94g/l（分子量取2显然雾滴处于牛顿区，us1.74[31039.81000/0.94]1/29.73m/s，因气体流速为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SO2吸收率为90%。 在117.5。C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：

在373K时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10－3，Ks2＝3.8×10－8。 [Na]－[S]=[Na+]－[SO2.H2O]－[HSO3－]－[SO32－]

=[OH－]－[H+]+[SO32－]+2[CO32－]+[HCO3－]－[SO2.H2O]

Ks2[HSO3]Ks2Ks1KhsPso2Ks2[HSO3]Kc2Kc1KhcPco22，[CO3]， [SO]22[H][H][H][H]23[HCO3]Kc1KhcPco2。 [H]代入得

10142.1101326.5510201.2109[Na][S][H]8.166104 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。 8.7 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

11000积（1.0L）通过烟气1/9m3，可吸收SO24.010390%0.018mol。

922.4取温度T=373K，则Khs=0.147，Ks1=0.0035，Ks2=2.4×10－8。 进水PSO2=4.0×10－4atm，[SO2.H2O]=PSO2.Khs=5.88×10－5，

Ks2[HSO3]5[HSO3]=Ks1[SO2.H2O]/[H]=0.0206，[SO3]=； 4.9410[H]－

+

2－

则反应后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3－]+[SO32－]+0.018=0.0387 此时PSO2’=4.0×10－3atm，[SO2.H2O]’=5.88×10－4且

43[HSO3]'[H]'5.88103.510－2

物料守恒得 [SO2.H2O]’+[HSO3]’+[SO328[SO]'[H]'[HSO]'2.41033－

]’ =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

9.1 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

8.9103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

680012.5每日排放NOx约为85.0t 3103

3）00×10×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m3。

6.11066.2538.2t。 每日排放NOx量约为

1031039.2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CO2.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O22504－59=2445g，约76.4mol。

0.7914引入N2燃烧本身过程中产生N2(128)/280.3mol。 76.4287.4mol。

0.2130即在O2恰好耗尽时烟气含CO2.3mol，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

379.1xx=152mol。

0.267故NOx浓度为。 5.0104（体积分数）

379.11529.3 解：

(2x)22.8107 1）1200K下，Kp=2.8×10。设有xN2转化为NO，则

(75x)(5x)－7

解得x=0.00512；故NO平衡浓度为

20.005121.02104（体积分数）

100(2x)21.1105 解得x=0.032，故NO平衡浓度为 2）1500K时，同理

(75x)(5x)0.03226.4104（体积分数） 100(2x)24.0104 解得x=0.190，3）2000K时，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H2O 18.5mol，含SO20.28mol。因此需O2 2392－47=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，N2 268.2+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9/141）N2转化率20%，则NO浓度为3.1104（体积分数）

418.40.59/142）N2转化率50%，则NO浓度为7.7104（体积分数）

418.49.5解：

按《大气污染控制工程》P361（9－13）(1Y)C1(1Y)C1exp(Mt) 将M=70，C=0.5代入

当t=0.01s时 (1Y)1.5(1Y)0.5e0.7，解得Y=0.313； 当t=0.04s时 (1Y)1.5(1Y)0.5e2.8，解得Y=0.811； 当t=0.1s时 (1Y)1.5(1Y)0.5e7，解得Y=0.988。 由M5.71015T1P1/2exp(58400)，取P=1atm，将M=70代入得T=2409K。 T

9.6 解：

t0.01s,(1Y)1.5(1Y)0.5e0.5,Y0.232M=50t0.04s,(1Y)1.5(1Y)0.5e2.0,Y0.686

t0.1s,(1Y)1.5(1Y)0.5e5,Y0.955

t0.01s,(1Y)1.5(1Y)0.5e0.3,Y0.144M=30t0.04s,(1Y)1.5(1Y)0.5e1.2,Y0.487

t0.1s,(1Y)1.5(1Y)0.5e3,Y0.8249.7解：

9101443400Kexp() （R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K13RT4.110值，列表如下： T（K） 300 1000 1200 1500 2000 2500 Kp（计算5.3×10－7.0×10－2.7×10－1.0×10－4.0×10－3.5×10－31 9 7 5 4 3 值） Kp（表中10－30 7.5×10－2.8×10－1.1×10－4.0×10－3.5×10－9 7 5 4 3 值） 9.8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《大气污染控制工程》P360（9－11）式求解：[Oe]/2[O2]1eKP,O(RT)1/2。

因反应前后分子个数不同，平衡常数有量纲，公式中浓度单位为mol/m3，即

0.051）2000K时，Kp,o=6.63×10－4，平衡时[O2]e0.305mol/m3

0.02242000/273故[Oe]

2）2200K时，Kp,o=2.68×10－3，平衡时[O2]e故[Oe]

3）2400K时，Kp,o=8.60×10－3，，平衡时[O2]e故[Oe]/2[O2]1eKP,O/2[O2]1eKP,O/2[O2]1eKP,O(RT)1/20.3056.631048.31420002.8410－6mol/m3

0.050.277mol/m3

0.02242200/273(RT)1/20.2772.681038.31422001.0410－5mol/m3

0.050.254mol/m3

0.0242400/273(RT)1/20.2548.601038.31424003.0710－5mol/m3

9.9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燃烧本身过程中产生N2(98)/280.19mol。 71.4268.8mol。

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0.06，由此解得由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则

351.3xx=140.5mol。

0.2675.43104（体积分数）故NOx浓度为。

351.3140.5

9.10解：

燃烧1mol C10H20Nx，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由题意，230106，解得x=0.052

20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20

9.11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：

4NH34NOO24N26H2O 8NH36NO27N212H2O

864430 33y0.910.710x0.996.310解得x=28kmol，y=279kmol

7612生成N2(28279)3133kmol，H2O(28279)4752kmol

848－6

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（28+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：

4NH34NOO24N26H2O 8NH36NO27N212H2O

864430 33y0.98.510x0.976.510解得x=2295kmol，y=222kmol

7612生成N2(2295222)24kmol，H2O(2295222)3776kmol

848－6

因此残留氨量为（24+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00kcal/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：

4NH34NOO24N26H2O 8NH36NO27N212H2O

864430 33y0.93.810x0.934.410解得x=1032kmol，y=99kmol

7612生成N2(103299)1119kmol，H2O(103299)1696kmol

848因此残留氨量为（1119+1696）×5×10－6=0.01kmol，可忽略。 故每天消耗氨的量为（1032+99）×17/103=19.2t。 9.12解：

甲烷燃烧方程式为：CH42O2CO22H2O

取1mol甲烷进行计算，则理论耗氧量为2mol，生成CO21mol，H2O2mol。当空气

0.79过剩10%时，烟气中还含有O20.2mol，N22.28.32mol。故烟气总体积

0.213+8.32+0.2=11.52mol。

其中，NOx量折合成NO2为：46×11.52×300×10－6=1.59×10－4kg。 甲烷燃烧热值为802.3kJ/mol，故浓度转化结果为：

1.59104kgNO2/GJ0.198kgNO2/GJ。 6802.3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，燃料的热值Q（kJ/mol）。

yz11燃烧方程为CxHyOzNmSt(xt)O2xCO2yH2OtSO2mN2，

4222故

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3.76（x+t+y/4-z/2）mol，剩余O2

（－1）（x+t+y/4-z/2）mol。因此烟气总体积为 (x+y/2+t+m/2)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（－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)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（－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)+( 4.761)(x+t+y/4-z/2)]kgNO2/GJ

Q10-6将x=1，y=4，z=0，m=0，t=0，Q=802.3kJ/mol，1.1，F=300×10－6代入上式可得题目所给甲烷燃烧时的结果为0.197 kgNO2/GJ，与计算结果吻合。

第十章 挥发性有机物污染控制

10.1解：

见《大气污染控制工程》P379 图10－1。 10.2解：

B由Antoine方程lgPA可分别计算得到40。C时

tC苯的蒸汽压P1=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。 因此y苯x苯

10.3解： 列式A0.5plA，故 tPMP1P0.2410.30.0723，y甲苯x甲苯20.0546。 P1P1.01031.01031.01105t22s120Y 34Mp400101.33310lP10.4解：

取温度为100oF=310.8K

进口甲苯浓度：1m3气体中含1000mg，则体积为

10000103310.80.02242.772103m3，即浓度为2772ppm。

92273同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。

《Air Pollution Control Engineering》P366 Example10.14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C14H30 100oF时分压47×10－6ppm，因此不能选择C14H30，而应该选择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C16H34，

o－6

在100F下蒸汽压约 10×10atm，分子量M=226。

xtoluenePy*1atm*y14.3y*，取ptoluene0.07atmxi

bottom

=0.8x=0.8×14.3×

0.002772=0.032， 因此

Lyibyit277241.60.085。 Gxibxit0.0320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CRC Handbook of Chemistry查得100 oF下，C16H34 L48lbm/ft2，2.4cp，

0.75。L'G0.5LMLG0.52260.0710.5()()0.085()0.008； G'LGMGL9248代入log1.67981.0662log0.27098(log)2中解得0.23。

LGg0G'2F0.20.23480.07132.22由得G'0.75lb/fts 0.20.2LGg0F500.752.4取

75%，则

4AG’=0.56lb/ft2.s，故AmgasG'13.9324.9ft20.56，

D5.63ft1.72m。

y(1HG/PL)(H/P)xB(HG/PL)yB1ln[T]

(1HG/PL)yB(1HG/PL)(H/P)xB(HG/PL)yB传质单元数NH/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6m

KaPA4124.910.5解：

m废气中苯的含量y1=20000×3.0×10－3=60m3/h，由气体方程PVRT得

MPVM1.011056078103m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/h

190.588461.5则一个周期所需活性炭量为8468.1kg，体积V14.6m3

0.1858010.6待求。 10.7 解：

实际需O2 1.25×5×100=625mol，空气量625/0.21=2976mol。

第十一章 城市机动车污染控制

11.1解：

s1001.25h v80若发动机转速为2000r/min，则1min喷油1000次，1.25h喷油7500次。

8故每次喷入气缸油量V'L1.067104L

750001单缸喷入VV'2.67105L。

411.2解：

设MTBE添加质量x，C8H17含量为y，则

汽车行驶100km耗时txx16100%14.85%。 (xy)2.7% 解得Pxy88设燃料100g，则含C8H1785.15g，C5H12O14.85g

由C5H12O7.5O25CO26H2O C8H1712.25O28CO28.5H2O

887.511312.25 解得n1=1.27mol 解得n2=9.23mol 85.15n214.85n1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。 11.3解：

V燃烧前取温度为293K，由T2T1(1)CpR29373.5RR638K

V2开始燃烧时，按《Air Pollution Control Engineering》P486 13.11式：

RRTmfuelhcombustionmCpcombustionproducts1190203629。F2016K

15.880.33通常取85%的升高温度，则T3=T2+2016×0.85=2352K

119020燃烧完成 T4607。F2559K

15.88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。 11.5 解：

V1T2T1(1)CpR2352()3.5RR1080K

V27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

RR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。 11.6解：

4）燃油箱和化油器 （《大气污染控制工程》P448） 11.7解： 2）进气歧管（《大气污染控制工程》P442） 11.8解：

1）减少废气中HC含量

第十二章 大气污染和全球气候

12.1 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。 12.2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。

12.3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t) hh2h1h1t10000.0001210.12m

12.4 解：

1）单位换算1hm2=2.47英亩。每年每公顷雨林减少CO2的排放量

5201042.71t。

40480002.711.10t 2.471.102）每年每亩产生木材1220.6t

440.63）每年每棵树木材产量 0.0015t

4004）设煤热值6110kal/kg，设耗煤mkg，则有

则每英亩减少

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）。 12.5 解：

（a）详细性质可参见

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。 12.6解：

简化考虑认为CaCO32HH2OCO2Ca2

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CaCO3的量为0.5×3.13×105×100×10－6t=15.65t。