1、1第一次作业1. 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出 SO2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。解：由我国环境空气质量标准二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO：4.00mg/m 3。按标准状态下 1m3干空气计算，其摩尔数为。故三种污染物体积百分数分别为：mol64.210SO2： ，NO 2：p05.3.5 pm058.643.10CO： 。m.64.8102. CCl4气体与空气混合成体积分数为 1.50104 的混合气体，在管道中流动的流量为 10m3N、 /s，试确定：1）CCl 4在混合气
2、体中的质量浓度 （g/m 3N）和摩尔浓度 c（mol/m 3N） ；2）每天流经管道的 CCl4质量是多少千克？解：1） （g/m 3N）334/01.1.250Nmgc（mol/m 3N） 。3334/7.6. ol2）每天流经管道的 CCl4质量为 1.03110360024103 kg=891kg3.已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中 SO2的浓度和 CO2的最大浓度；3）当空气的过剩量为 10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解：1kg 燃油含：重量（
3、g） 摩尔数（g） 需氧数（g）C 855 71.25 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0N元素忽略。1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气 O2：N 2体积比为 1：3.78，则理论空气量 99.18754.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为 CO271.25mol，H 2O 55.25+11.25=56.50mol，SO 20.1325mol，N 23.7899.1875=374.9
4、3mol。理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即 502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2）干烟气量为 502.9956.50=446.49mol/kg 重油。2SO2百分比浓度为 ，%07.149.63250空气燃烧时 CO2存在最大浓度 。96.15.3）过剩空气为 10%时，所需空气量为 1.110.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为 11.267+0.110.62=12.33 m3N/kg重油。4. 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分 18.1%；S1.7%；H3.2%；水分 9.0%
5、；O2.3%。 （含 N量不计）1）计算燃煤 1kg所需要的理论空气量和 SO2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/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%。当 Ca/S为 1.7（摩尔比）时，计算燃煤 1t需加石灰石的量。解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.072 0.013灰分 18.1 3.306g/mol 碳水分 9.0 1.644g/mo
6、l 碳故煤的组成为 CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为 。燃烧方程式为molCg/26.18475.022222013.584.0 78.301.9)( nNSOHONnCH n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951）理论空气量 ；kgkg/4.6/104.6.89. 33SO2在湿烟气中的浓度为 %17.08.95.780.2.1 2）产生灰分的量为 kg/.14%.8烟气量（1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.410 3 =6.826m3/kg灰分浓度为 mg/m3=2
7、.12104mg/m3106.43）需石灰石 /t煤kg21.057.25.干烟道气的组成为：CO 211%（体积） ，O 28%，CO2%，SO 2120106 （体积分数） ，颗粒物 30.0g/m3（在测定状态下） ，烟道气流流量在 700mmHg和 443K条件下为 5663.37m3/min，水气含量 8%（体积） 。试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（ ） ；3）在标准状态下（1atm 和 273K） ，/m干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。3解：1）N 2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大气污染控制工程P46 （211）空气过剩 %5.01
8、)25.08(9.764.02）在测定状态下，气体的摩尔体积为；molLPTV/46.39.1231取 1m3烟气进行计算，则 SO21 20106 m3，排放浓度为。6 3320(8%)40.79/9.41g3） 。3.57125/inN4） 。3/8.52.460. mg第二次作业1. 已知某粉尘粒径分布数据（见下表） ，1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积体积平均直径。粉尘粒径/ 02 24 46 610 1020 2040 40浓度/ 3mg0.8 12.2 25 56 76 27 3解：在对数概率
9、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 、d 84.1=19.1 、d 15。9 =5.6 。 。m85.150.4dg按大气污染控制工程P129（524） ；mNMDNDMg31.ln3lln2P129（526） ；mNDdLgL .421llnP129（529） 。dsvsv58l52. 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为 10000m3N/h，含尘浓度为 4.2g/ m3N。除尘器出口的气体流量为 12000 m3N/h，含尘浓度为 340mg/ m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑
10、漏风和不考虑漏风两种情况计算） 。解：气体流量按 P141（543） ；sQ/10)(212漏风率 P141（544） ；%2%01N除尘效率：4考虑漏风，按 P142（547） %3.9012.430112NQ不考虑漏风，按 P143（548） .123.对于题 2中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为 0.24m2，除尘器阻力系数为 9.8，进口气流温度为423K，气体静压为490Pa，试确定该处尘器运行时的压力损失（假定气体成分接近空气） 。解：由气体方程 得RTMmPV LgTPV/832.0431.89)0(5sAQv/9.1736024.1按大气污染控制工程P142（545） 。P
11、aP139.7283.024. 有一两级除尘系统，已知系统的流量为 2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为 22.2g/s，各级除尘效率分别为 80%和 95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。解：按大气污染控制工程P145（558） %9)801)(95()1(2 T粉尘浓度为 ，排放浓度 10（199%）=0.1g/m 3；33/0/.mg排放量 2.220.1=0.222g/s。5. 某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为 98%，试绘出分级效率曲线。粉尘间隔/ 23.5质量频率/% 0.1 0.4 9.5 20.0 20.0 15.
12、0 11.0 8.5 5.5 5.5 4.0 0.8 0.2分级效率/% 8 30 47.5 60 68.5 75 81 86 89.5 95 98 99 100解：按大气污染控制工程P144（554） 。%86.721iTg7.计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在 30秒钟内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为 0.4、40、4000 ，空气温度为 387.5K，压力为 101325Pa，飞灰m真密度为 2310kg/m3。解：当空气温度为 387.5K时 。5310.2,/912.0kg当 dp=0.4 时，应处在 Stokes区域。m首先进行坎宁汉
13、修正： ，smMRTv /2.31097.2814.38， 。则8104.9.0 47.pdKn， 。61.).ex(.257.1KnC smgCdups /10.852当 dp=4000 时，应处于牛顿区， 。mups /34.7)(74.，假设成立。502103.23.940Re56 up当 dp=0.4 时，忽略坎宁汉修正， 。经验证 Rep500，假设成立。smRuutpc /2.8003.5. 直径为 1.09 的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽 20cm，长 50cm，共 18层，层间距0.124cm，气体流速是 8.61L/min，并观测到其操作效率为 64.9%。问需
14、要设置多少层可能得到 80%的操作效率。解：按层流考虑，根据大气污染控制工程P163（65），因此需要设置 23层。2.9.648012212 n6. 有一沉降室长 7.0m，高 12m，气速 30cm/s，空气温度 300K，尘粒密度 2.5g/cm3，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能 100%捕集的最小粒径。解： sPahmkg5108.)/(067.，符合层mLHvdp 108410.87.9.223618 53min 流区假设。7.气溶胶含有粒径为 0.63和 0.83 的粒子（质量分数相等） ，以 3.61L/min的流量通过多层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定
15、律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm， ，W=20cm，h=0.129cm， ，n=19 层。3/05.1cg )./(0182.scg解：设空气温度为 298K，首先进行坎宁汉修正：，smMRTv /6.41097.2814.383，8510.09. 21.063.2Kn。故264.4.257.11.0eC smgCdups /58.1528。用同样方法计算可得 0.83 粒子52.06/10.3.58)1(3QnLWusi m的分级效率为 0.864。因此总效率 9.)4.52.0(i8.某旋风除尘器处理含有 4.58g/m3灰尘的气流（ ） ，其除尘总效率为 90%。粉尘sPa5
16、10.2分析试验得到下列结果。粒径范围/ m捕集粉尘的质量百分数/% 逸出粉尘的质量百分数/%05 0.5 76.0510 1.4 12.91015 1.9 4.51520 2.1 2.12025 2.1 1.52530 2.0 0.73035 2.0 0.53540 2.0 0.44045 2.0 0.345 84.0 1.11）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。解：根据大气污染控制工程P144（553） （P=0.1）计算分级效率，结果如下iii gP32/表所示：粉尘间隔/ m05 510 1015 1520 2025 2530 3035 3540 4045 45捕集 g3 0.5 1
17、.4 1.9 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 84.0质量频率 /% 出口 g2 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 0.5 0.4 0.3 1.1%/i5.59 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，510 去除效率为 49.41。因此在工程误差允许范围内，mdc=7.5 。m9. 含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数表示，且 Dm=20 ，。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为 5 ，试基于颗粒质量浓度计算该除尘器的2.1
18、总除尘效率。解：按大气污染控制工程P170（618）；2225)/(1)/(1pipicpii ddd9。02105piippii qdqddg=20 ， ，m.1 )32.0ln(exp79.1)ln2(exln212piigpigpi ddd代入上式，利用 Matlab积分可得 。%3.9610iiq10. 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，已知该电除尘器由四块集尘板组成，板高和板长均为366cm，板间距 24.4cm，烟气体积流量 2m3/s；操作压力为 1atm，设粉尘粒子的驱进速度为 12.2cm/s。试确定：1）当烟气的流速均匀分布时的除尘效率；2）当供入某一通道的烟气为烟气总量
19、的 50%，而其他两个各供入 25%时的除尘效率（参考图 627） 。解：1）Q=2/3=0.667 m 3/s，S=3.66 2=13.4m2， 。%3.9)12.0/67.43exp(1i2） ，查图 627 得 Fv=1.755.1/0axv故 。%8.975.1)39()( Fvi11.板间距为 25cm的板式电除尘器的分割直径为 0.9 ，使用者希望总效率不小于 98%，有关法规规定m排气中含尘量不得超过 0.1g/m3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为 30g/m3，且粒径分布如下：质量百分比范围/% 020 2040 4060 6080 80100平均粒径/ m3.5 8.0 13.
20、0 19.0 45.0并假定德意希方程的形式为 ，其中 捕集效率；K 经验常数；d 颗粒直径。试确定：1）该kdpe1除尘器效率能否等于或大于 98%；2）出口处烟气中尘浓度能否满足环保规定；3）能否满足使用者需要。解：1）由题意 7.0)9.exp(5.0kdp=3.5 ，m%23571dp=8.0 ， 8.).e(2dp=13.0 ， 100xp3 故 986.32.9%.90 2） ，则 =0.42g/m30.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。316.82ii212.对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为10。其中 M是碰撞数的平方根，R=d p/dD，对于密度为 2g/c
21、m3)6.0/018.(exp25. RMR的粉尘，相对于液滴运动的初速度为 30m/s，流体温度为 297K，试计算粒径为 1）10 ；2）50 的m粉尘在直径为 50、100、500 的液滴上的捕集效率。m解：1）粉尘粒径 dp=10当液滴直径为 50 时，R=0.2；碰撞数 ， 。3.618)(2CDpIudN4.9IN由给出计算公式可得 %3.50同理可得液滴直径为 100 、500 时捕集效率为 42.6、10.1%。m2）d p=50用同样方法计算可得颗粒在直径为 50 、100 、500 的液滴上捕集效率分别为m0、10.2%、25.0。13. 一个文丘里洗涤器用来净化含尘气体。
22、操作条件如下：L=1.36L/m 3，喉管气速为 83m/s，粉尘密度为0.7g/cm3方程，烟气粘度为 2.23105 Pa.s，取校正系数 0.2，忽略 Cc，计算除尘器效率。烟气中粉尘的粒度分布如下：粒径/ m质量百分数/%20.0 50.0解：按大气污染控制工程P211（653） OcmHQvpglT 232323 5.9610.)108(0.1)(10. 由（655）23.0229.6exp pdgpCli efdP粒径小于 0.1 所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于 20.0 ，除尘效率约为 1；因此mm%0152.10.810.2 10.6.7. 22 22225.1735.3 5.733.0.0.0 ee ee故 。%4.9P6.21 直径为 2mm的雨滴以其终末沉降速度穿过 300m厚的大气近地层，大气中含有粒径为 3 的球形颗m粒，颗粒的质量浓度为 80 。3/mg
