精编大气污染控制工程第三版课后答案文档格式.docx
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空气燃烧时CO2存在最大浓度。
3）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。
2.2解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量）mol/100g煤mol/mol碳
C65.75.4751
H3.23.20.584
S1.70.0530.010
O2.30.0720.013
灰分18.13.306g/mol碳
水分9.01.644g/mol碳
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为。
燃烧方程式为
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
1）理论空气量；
SO2在湿烟气中的浓度为
2）产生灰分的量为
烟气量（1+0.292+0.010+3.78×
1.1495+1.644/18）×
1000/18.26×
22.4×
10－3=6.826m3/kg
灰分浓度为mg/m3=2.12×
104mg/m3
3）需石灰石/t煤
2.3解：
按燃烧1kg煤计算
重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）
C79566.2566.25
H31.12515.56257.78
S60.18750.1875
H2O52.8752.940
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=18.50mol
N2
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。
2.4解：
取1mol煤气计算
H2S0.002mol耗氧量0.003mol
CO20.05mol0
CO0.285mol0.143mol
H2（0.13-0.004）mol0.063mol
CH40.007mol0.014mol
共需O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。
1，则理论干空气量为0.223×
（3.78+1）=1.066mol。
取，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%。
故实际空气量为。
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）
空气过剩
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
；
取1m3烟气进行计算，则SO2120×
10－6m3，排放浓度为
3）。
4）。
2.6解：
按1kg煤进行计算
C75863.1763.17
H40.7520.37510.19
S160.50.5
H2O83.254.6250
需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol
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×
4.78=70.61mol。
实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol
其中CO2；
SO2；
H2O；
N2。
O2。
2.7解：
SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量
，即PH2SO4=1.83×
10－5，lgPH2SO4=-4.737。
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，
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。
烟气中O2量。
总氧量，干空气中N2：
1，则含N23.78×
（106.67+24.5x）。
根据干烟气量可列出如下方程：
，解得x=0.306
故CO2%：
N2%：
空气过剩系数
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：
（1）
将空气视为理想气体，即有
可写为
（2）
将
（2）式带入
（1），并整理，得到以下方程：
假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略。
对上式进行积分得：
即（3）
假设山脚下的气温为10。
C，带入（3）式得：
得
即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。
3.2解：
，不稳定
，不稳定。
3.3解：
3.4解：
由《大气污染控制工程》P80（3－23），，取对数得
设，，由实测数据得
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：
稳定度D，m=0.15
稳定度F，m=0.25
风速廓线图略。
3.6解：
1）根据《AirPollutionControlEngineering》可得高度与压强的关系为
将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/（mol.K）代入上式得。
当t=11.0。
C，气压为1023hPa；
当t=9.8。
C，气压为1012hPa，
故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。
C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。
因此，z=119m。
同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：
测定位置
2
3
4
5
6
7
8
9
10
气温/。
C
9.8
12.0
14.0
15.0
13.0
12.6
1.6
0.8
气压/hPa
1012
1000
988
969
909
878
850
725
700
高度差/m
89
99
101
163
536
290
271
1299
281
高度/m
119
218
319
482
1018
1307
1578
2877
3158
2）图略
3），不稳定；
，逆温；
，稳定；
，稳定。
3.7解：
，故，逆温；
，故，稳定；
，故，不稳定；
，故逆温。
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，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即
，由此解得P2=961hPa。
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：
故位温梯度=
同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：
测定编号
1
地面温度/。
21.1
15.6
25.0
30.0
458
763
580
2000
500
相应温度/。
26.7
8.9
5.0
20.0
28.0
位温梯度/
K/100m
2.22
0.27
－0.17
－0.02
－1.02
1.42
3.9解：
以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式，设地面压强为P1，代入数据得到：
，解得P1=1023hPa。
因此
同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：
地面压强/hPa
1023
1002
1040
1006
1007
地面位温/。
292.2
293.1
288.4
294.7
302.5
297.4
3.10解答待求。
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
现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。
实源
虚源
因此+
=
刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。
4.2解：
霍兰德公式
布里格斯公式
且x<
=10Hs。
此时。
按国家标准GB/T13201－91中公式计算，
因QH>
=2100kW，Ts－Ta>
=130K>
35K。
（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
4.4解：
阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时。
将数据代入式4－8得
4.5解：
由霍兰德公式求得
，烟囱有效高度为。
由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）
时，。
取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。
代入上式。
4.6解：
由《大气污染控制工程》P98（4－31）
（当，q=0.3）
4.7解：
有限长线源。
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。
其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。
因为测量时间小于0.5h，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。
3分钟时，污染物到达的距离，说明已经到达受体点。
有限长线源
距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；
代入上式得
端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得
4.8解：
设大气稳定度为C级，。
当x=1.0km，。
由《大气污染控制工程》P106（4－49）
4.9解：
设大气稳定度为C级。
当x=2km时，xD<
x<
2xD，按x=xD和x=2xD时浓度值内插计算。
x=xD时，，代入《大气污染控制工程》P88（4－9）得
x=2xD时，，代入P101（4－36）得
通过内插求解
当x=6km>
2xD时，，
计算结果表明，在xD<
=x<
=2xD范围内，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，。
4.11解：
按《大气污染控制工程》P91（4－23）
由P80（3－23）
按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得
《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）
＝
解得
于是Hs>
=162m。
实际烟囱高度可取为170m。
烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即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
，实际直径可取为4.0m。
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）
（由P89（4－11））
而地面轴线浓度。
因此，
得证。
第5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、d50=16.0、d15。
9=4.2。
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、d84.1=19.1、d15。
9=5.6。
按《大气污染控制工程》P129（5－24）；
P129（5－26）；
P129（5－29）。
5.4解：
《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示
P135（5－38）按净体积表示
P135（5－40）按堆积体积表示。
5.5解：
气体流量按P141（5－43）；
漏风率P141（5－44）；
除尘效率：
考虑漏风，按P142（5－47）
不考虑漏风，按P143（5－48）
5.6解：
由气体方程得
按《大气污染控制工程》P142（5－45）。
5.7解：
按《大气污染控制工程》P145（5－58）
粉尘浓度为，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m3；
排放量2.22×
0.1=0.222g/s。
5.8解：
按《大气污染控制工程》P144（5－52）（P=0.02）计算，如下表所示：
粉尘间隔/
<
0.6
0.6~0.7
0.7~0.8
0.8~1.0
1~2
2~3
3~4
质量频率/%
进口g1
2.0
0.4
0.7
3.5
6.0
24.0
出口g2
7.0
1.0
3.0
16.0
29.0
93
95
90
91.4
92
94.7
97.6
4~5
5~6
6~8
8~10
10~12
20~30
其他
11.0
8.0
2.5
8.5
99.1
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）。
5.10解：
当空气温度为387.5K时。
当dp=0.4时，应处在Stokes区域。
首先进行坎宁汉修正：
则
当dp=4000时，应处于牛顿区，。
，假设成立。
当dp=0.4时，忽略坎宁汉修正，。
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内就十分接近us，因此计算沉降高度时可近似按us计算。
dp=0.4h=1.41×
10－5×
30=4.23×
10－4m；
dp=40h=0.088×
30=2.64m；
dp=4000h=17.35×
30=520.5m。
5.11解：
设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。
由题意，
故。
5.12解：
在所给的空气压强和温度下，。
dp=200时，
考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：
，符合过渡区公式。
阻力系数按P147（5－62）。
阻力按P146（5－59）
5.13解：
圆管面积。
据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度
考虑利用过渡区公式：
代入相关参数及us=0.27m/s
可解得dp=66。
，符合过渡区条件。
故能被空气夹带的雾滴最大直径为66。
5.14解：
粒径为25，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：
竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间，因此L=v.t=1.4×
122m=171m。
5.15解：
在给定条件下。
当dp=10，粉尘颗粒处于Stokes区域：
dp=500，粉尘颗粒处于牛顿区：
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。
设粒子处于Stokes区域，取。
按《大气污染控制工程》P162（6－4）
即为能被100%捕集的最小雾滴直径。
6.2解：
按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）
，因此需要设置23层。
6.3解：
，符合层流区假设。
6.4解：
设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：
故
用同样方法计算可得0.83粒子的分级效率为0.864。
因此总效率
6.5解：
按《AirPollutionControlEngineering》公式。
令=50%，N=5，Vc=15m/s，=2.9×
103kg/m3，W=0.76m，，代入上式得dc=11.78。
利用《大气污染控制工程》P170（6－18）计算各粒径粉尘分级效率，由此得总效率
6.6解：
根据《大气污染控制工程》P144（5－53）（P=0.1）计算分级效率，结果如下表所示：
0~5
5~10
10~15
15~20
20~25
25~30
30~35
35~40
40~45
>
45
质量
频率/%
捕集g3
0.5
1.4
1.9
2.1
84.0
76.0
12.9
4.5
1.5
0.3
1.1
5.59
49.41
79.17
90.00
92.65
96.26
97.30
97.83
98.36
99.85
由上表可见，5～10去除效率为49.41。
因此在工程误差允许范围内，dc=7.5。
6.7解：
据《大气污染控制工程》P169（6－13）。
6.8解：
根据《AirPollutionControlEngineering》P258公式。
因，故＝1000；
由题意，当。
取，N=10，代入上式
，解得Wi=5.5。
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.Vc=1.21×
10－3m3/s
6.9解：
按《大气污染控制工程》P170（6－18）
dg=20，，
代入上式，利用Matlab积分可得。
6.10解：
驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）
，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）
6.11解：
1）Q’=2/3=0.667m3/s，S=3.662=13.4m2，。
2），查图6－27得Fv=1.75
6.12解：
1）由题意
dp=3.5，
dp=8.0，
dp=13.0，
2），则=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
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
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
dp=5时，；
dp=0.2时，。
6.14解：
查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1。
根据，
0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。
6.15解：
，故，
因此。
6.16解：
设3种粒子的分级效率分别为、、，则
因此，，。
6.17解：
1）粉尘粒径dp=10
当液滴直径为50时，R=0.2；
碰撞数，。
由给出计算公式可得
同理可得液滴直径为100、500时捕集效率为42.6％、10.1%。
2）dp=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
0、10.2%、25.0％。
6.18解：
按《大气污染控制工程》P211（6－53）
由（6－55）
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；
6.19解：
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