《大气污染控制工程》17章课后习题答案doc.docx

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《大气污染控制工程》17章课后习题答案doc

第一章

1.2解：

由我国《环境空气质量标准》二级标准査得三种污染物日平均浓度限值如下：

S02：

0.15mg/m3,N02：

0.12mg/m3,CO：

4.00mg/m3o按标准状态下In?

干空气计算，其

ix103

摩尔数为=44.643mol。

故三种污染物体积百分数分别为：

22.4

1.3解

VSO2=150*1O'6,Q=22000m3/h

（1）Cm=（l50*10-6*22000*64）/（22.4*22000）=0.429*10_3kg/m3

CM=Cm*22.4=9.6*10-3kg/m3

Cv=0.015%

（2）mSO2=（150*10'6*22000*24*64）/22.4*10=226.29kg/d

1.7解

由题意知：

n（H+）=1O'4'5-1O'65=（10°5-1O'25）*1（y4=0.31307*1O'4mol/Ln（Ca（OH）2）=1/2n（H+）=O.156535*10'4mol/Ln（CaCO3）=n（Ca（OH）2）=0.156535*lO^mol/L

m石灰石=（0.156535*1O'4*100*0.4*10）/88%=0.7115*104kg=7.115t

第二章

2.5解

由题意可知，空气过剩系数a=1.5

（1）燃烧1kg煤所需要的理论空气量为：

Va°=VOi0/0.21=（1.866+5.556w”+0.699叫-0.7vvo）/0.21

=（1.866X0.705+5.556X0.037+0.699X0.006-0.7X0.047）/0.21

=7.11（m3）

则所需的实际空气量为

v=6zvo=l.5X7.11=10.67（m3）

山于标准状况下，理论湿烟气量为

Vf°=1.866wc+11.11+1.24（1/X+%）+0.699%+0.79匕°+0.8林

=1.866X0.705+11.111X0.037+1.24（7.11X0.01+0.09）+0.699X0.006+0.79X7.11+0.8X0.009

=7.55（m3）

当空气过剩系数为1・5时，完全燃烧的湿烟气量为

Vf=Vf°4-（cz-1）Va°+1.24（a-l）Va°da

=7.55+0.5X7.11+1.24X0.5X7.11X0.01

=11.15（m3）

则湿烟气屮，SO?

的体积分数为：

（6X0.9/32）X（224/1000）/11.15=3.39X10-4

（2）标准状态下湿烟气中粉尘的浓度为

10.6%X60%X10711.15=5704.04（mg/m3）

（3）烟气中NO的体积为

（0.9%X1000X50%/14）X（22.4/1000）=0.0072（m3）

则湿烟气川NO的体积分数为

0.0072/11.15=6.46X104

（4）It煤中所含S的摩尔质量为

106X0.6%/32=187.5（mol）

当nca/ns=l.7时，燃烧It煤所需要的Ca的摩尔最为

nca=l.7X187.5=318.75（mol）

则燃烧It煤所需的石灰石量为

318.75X40/35%二3.64X10’（g）

2.7解

（1）过剩空气系数可以以下式计算为：

=1/[1-79（0.08-0.5X0.02）/21（1-0.08-0.11-0.02-120*10~6）]

=1.5

（2）在测定状态下，气体的摩尔体积为

=38.58（厶/加引）

PMT2_101325x22.4x443刁「叵一273x93.31xl（P

取1Y烟气进行计算，则SO?

为120X10_6ni3,湿烟气中SO2排放浓度为

[120X10^X64X（1-8%）]/（38.58X103）=0.199g/m3

（3）标况下，干烟气的体积流量为：

[5663.37X22.4（1-8%）]/38.58X60=1.815X10'（m3/h）

（4）标准状态下干烟气屮颗粒物浓度为

30X38.58/[22.4（1-8%）]=56.16（g/m3）

2.8解

C10H20NX的式量是140+14X,质量分数C=,H二，N=

Va0==

Vf0=l.866Wc+ll.111WH+0.79Va0+0.8WN=

Vf二VF0+（a-1）VaO+1.24（a-1）Va0da=

NO的体积分数*1000/14）*（22.4/1000）*50%]/Vf<=230*10-5

得x=0.051438106所有N（%）=（14*0.052）/（12*10+1*20+14+0.052）=0.51%

2.14解

CO转化率二30-2.2/30*100%二92.67%

NOx转化率二4.5-0.5/4.5*100%=8&89%

附加题：

mg/m3

ppm

S02

1000

350

N02

1000

487

1000

747

第二早：

3・5解：

粒径为0.4um,

常压下肯宁汉修正系数Cu==1+6.21x10-4T/^/,=1+6.21x10_4x387.5/0.4«1.6

希、w（0.4xl0-6）2x2310x9.81xl,6.,..in_5,

所以Vs==7?

7/5=1.43x10-mis

18/z18x2.26xl0'5

H=Uj=4.29x10"加

粒径为40um

Vd細g

vs==

18“

（40x10-6）2x2310x9.81,nnoo,

m/s=0.088/?

/s18x2.26xl0-5

Re?

=———=

■P

0.91x8.91x10—2X40XKT6八一彳

==0.144

2.26x10-5

H=2.67m

粒径为400um

dov

Re3==279.8//=7.98m

3・9解：

粒径为25/zm,应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：

dlpn°

叫=』Zg=3・69xlO-2〃/$。

竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间

$18//

Ht=—=

——=1225,因此L=v.t=1.4X122m=171mo

3・10解：

3.69xW2

在给定条件下p=0.746畑=2.599xIO-5Pa・s°

当dp=10/jm,粉尘颗粒处于Stokes区域:

——x

经验证，Rep=0.212

叭=]3Q3dpP“=83.78加心。

经验证，Rep=1202.4>500,假设成立。

3・12解:

3・14解:

⑴并联时：

dp=5Mm时，除尘效率n5m=（3QX70%+QX65%）/4Q=69.5%

dp=10um时，除尘效率nioum=（3QX80%+QX85%）/4Q=81.25%

q=0.5X69.5%+0.5X81.25%=75.375%

（2）串联时：

dp=5um时，除尘效率n5um=[3QX70%+3Q（1-70%）X68%l/3Q=90.4%dp=10um时，除尘效率n10u„/=[3QX80%+3Q（l-80%）X85%]/3Q=97%

q=0.5*90.4%+0.5*97%=93.7%

18“R18x2.599xlO-50.2

么二乩=>心二®生=18x竺=22.2，因此需要设置23层

%斤2~7164.9

4.4解:

“=0.067檢/（m./i）=1.86xlO'5Pa-5

\PpgL

故符合层流区假设。

4・6解：

（1）T=273+20=293K,“二1.82x10巧Pa•$,“二1.51x10乍/,$

2020

Re=———==88300>2300

（2）v（nB+H）1.51X10-5x（9xl.5+1.5）

⑶眩讐=24.6%

4.9解:

试确定旋风除尘器的分割粒径的总效率。

给定粉尘的粒径分布表如下

平均粒径

>60

质量分数（％）

已知气体动力粘度为2X105pa-s,颗粒相对密度为2.9,旋风除尘器气体入口速度为15m/s,气体在旋风除尘器内有效旋转圈数为5圈，直径为3m,入口管宽为76cm。

解：

分割粒径

QiA

dc50=[—『因为几二2900蚣/m3,空气密度忽略•2叭％

所以d50=[9x2x105x76x10冷=1O（X）7xl0-6/n=10.007伽502x3.14x5x15x2900

所以77d=l-exp[-O.693（J/?

/<5O）]

可得各个平均粒径的分级效率如下:

平均粒径dp/um

>60

分级效率（％）

6.69

29.27

49.97

74.97

87.48

93.73

96.87

9&43

100

总级效率

max

丫\pr）d=10.03x6.69+0.2x29.27+0」5x49.97+

"min

0.2x74.97+0.16x87.48+0.lx93.73+0.006x96.87+0.03x98.43+0.07xl00]x100%=67.68%

第五章

5.2W：

解：

由题意得：

eo=8.85*10-I2c2/（N-m2）,r=200/2mm,r2=l/2mm,

ki=2.1*104m2/（s•v）i=0.3*W3A/m,n=0.1m,r2=0.0005m,vc=11.4*103v乂因，.8矶心（、

0.3xg8x3.14x&85xl0r2.1x2

0.123（0.1/0.001）

v（v-11.4xl0'3）

得：

v=23.8/Tv

集尘极表面的场强为:

0.3x10—3

E=（）2=（5一"）2

D2迄N2x3.14x8.85xl0-x2.lxl0-4

得：

=1.60x10"加

5・3解：

驱进速度:

qEp_0.3xl0flOOxlO?

3兀灿卩3>rxl.82x105xlxlO6

=0」75/77/5O

A=ndL=^-x0.3x2=1.884m2,Q=0.075m3/s,

ai224

分级效率：

77：

=1-exp（——h/.）=l-exp（—--—X0.175）=98.8%o

'Q0.075

5.6解：

（1）to=-「4x8.85x1°匸=9.21875x10'3«0.009«0.01（$）

NoeK,l°zC,x1.6x1079x2.4x10"

由于要计算的粒子位于屮间范围且题口屮给定的荷电吋间大于IO?

则5um粒了只考虑电场荷电，0.2um粒了考虑电荷场电与扩散荷电和

_3兀_3x3」4x8.85x1012x1.5x3.4x1（）5x（5x106）2

5um粒了厲£p+21.5+2

=30.36940714xIO-17=3.04xl0_16（c）

0.2um粒子

3虫心+2讣加晋t）

f2.J2兀mKT

ln（l+

_3x3」4x8.85x1（）"2x1.5x3.4x1（）5x（（）.2x1（）"）2

_1.5+2

3x3.14x8.85xlO"2xl.38xlO23x423x0.2x106：

“0.2xl0_6x（1.6xl0,9）2x5xl08

+ln（l+/

1-6x102x8.85x10-12a/2^x5x1O'26x1.38xIO-23x423

=4.86x10-19+4.055x10_,9ln（l+3.378xIO3）=4.86xIO'19+3.3x10~18=37.808233xlO19（c）«37.81x1019（c）

5・11解：

（1）断而风速v=^=L2X1°5=1.33（m/s）

F3600x25

比面积-=1180x36^0=35/

Q1.2xlO5

由77二l-exp（--Wr）即0.975=1—exp（-晋筈沪wj

得wp=0.1042（m/s）

⑵心十*"985

98.8%>98.5%

因此，两断面积为25m2的卧式除尘器并联能满足要求。

第八早

6.2解:

（1）由题意知，清洁滤料阻力和除尘器的结构阻力为

APc+APo=300Pa

则粉尘层阻力△Pd=AP-（APc+APo）^1500-300=1200Pa乂△卩（1=与屮「｛W1200Pa

=0.7725min

则=™x60

a/AcyF2lxlO11x2.33xl0'5xl0xIO'3x2.02

（2）粉尘负荷加=cyFt=10xl03x2.0x0.7725=15A5xlO~3kg/h

（3）工况条件下,e*=e—=7485.71m3/h

273

则过滤面积A=A〉=62.38/ti2

60Vf

由%一般在1°~25之间，取%=20,则L二20D,

（4）

将其代入AwnDL,知:

nD2=0.69,取D二200mm,L=4m,则

6.3解:

由表6-3取过滤风速Vp=3m/min=0・05m/s

过滤面积A二齐摞二27（赤）

ll]a=tiDL得：

AA77

滤袋〃=一===35.8=36（条）

attDL3.14x0.12x2

卄qw宀—*曰小anft,1.5x36x0.0025„1__/3...

啖吹压缩仝气耗量Q“=—-—=j=0」35（加/min）

6.5解：

0=仝=旦=0.674

几1.78

3+2/?

5/3

R（l=产r=183.45（Nmin/（gm））

〃3—4.50"'+4.505"—302心

1）过滤气速估计为vF=1.0m/mino

2・4）除尘器压力损失可考虑为\P=\Pe+\Po+\Pd

乂,为清洁滤料损失，考虑为120Pa；\Pc=3^Pa；

因除尘器压降小于1200Pa,故470+1089.69r（Ptz）<1200,/<0.67min即最大清灰

周期。

而除尘效率为99%,则粉尘负荷W=vF\Ct=0.99x6/=5.94tg/m2。

5）“A_』OOO0j（W°

60%60xlx273

6）取滤袋d=0.2m,L=2moa=加〃=1.884加？

，«=-=127.4,取128条布袋。

第七章

7.1解

由题意知：

由于呈对数正态分布,故dg=da50=6.9屮n,=1.0“加

"%=巧

集合标准差込二2.72,粉尘密度/?

p=2100kg/m3

对于泡沫除尘器，B=2

查图7・3得，通过率为：

P=0.08=8%

7.2解

（10xlQ-6）2x2000x30

18x1.83x10_5x50x1Q-6

M=Vsr=7364=19.08

=44.67%

_（-0.018Af（05+/?

}/R-0.6/?

2））_（-0・018x（19・08）°*°2/0・2-0・6x（0・2）2）

77—oAfz—uXD

同理可求得10um捕集在lOOum液滴和500um液滴上的效率分別为40.14%和9.8%

（2）50um捕集在50um上，R=—=—=1

250

_（50x10^）2x2x103x30_910717

18x18.3x10-6x50x10-6*

M二后=95.43

〃=钟（—0・018mE+R）//?

-0.6，））=^（-0.018x（95.4）°-5+1/1-0.6x⑴?

）_。

％

同理可求得50um捕集在lOOum液滴和500um液滴上的效率分别为3.11%和22.8%

7.3解：

压力损失：

对于5um以下的尘粒除尘效率〃=（1-4525.3AP-13）x100%=96.89%

取dp=5um代入7=（-6.1xlO-9GQfp2y2APC“）

“G

-z-6.1x1O'9x0.7xLOx52x（0.2）2x9369/9.8x1―

=l-e（「）-1

QQxICrV

所以令dp>5um的粒径除尘效率为100%

〃总=（0.01+0.21+0.78+13）%x96.89%+（16+12+8+50）%xlOO%=99.56%

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