大气污染控制工程第三版课后习题答案及解析18章全.docx
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大气污染控制工程第三版课后习题答案及解析18章全
大气污染控制工程课后作业习题解答
第一章概论
1.1解：
nN2=0.781mol，no2=0.209mol，
按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故
nAr=0.00934mol，nco=0.00033mol。
质量百分数为
N2%
0.78128.01
28.971
100%=75.51%，
O2%二
0.20932.00
28.971
100%=23.08%
Ar%二°0093439'94100%=1.29%,CO2%=°00033以01100%=0.05%。
28.971
28.971
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：
SO20.15mg/m3,NO20.12mg/m3,CO4.00mg/m3。
按标准状态下1m?
干空气计算，其摩尔
3
1x10
数为L旦=44.643mol。
故三种污染物体积百分数分别为：
22.4
SQ:
0.1510*
6444.643
二0.052ppm，
NQ：
°・12100.058ppm
4644.643
CO
4.0010
2844.643
=3.20ppm。
1.3解:
1）「（g/m3N）二「5°101154=1.031g/mN
22.4^10
（mol/m3n）
1.5010
22.410“
_33
=6.7010mol/mN。
一3
2）每天流经管道的CCl4质量为1.031x10X3600X24X10kg=891kg
1.4解：
每小时沉积量200X（500X15X60X10一6）x0.12切=10.8Jg
1.5解：
由《大气污染控制工程》P14（1—1），取M=210
COHb
O2Hb
二0.2369
旦=2102210：
Po219.510"
COHb饱和度
COHb
COHbO2Hb
COHb/O2Hb
1COHb/O2Hb
0.2369
10.2369
=19.15%
1.6解：
含氧总量为480020=960mL。
不同CO百分含量对应CO的量为:
100
960960
2%x2%=19.59mL,7%x7%=72.26mL
98%93%
1）最初CC水平为0%寸t-7-3=172.0min；
4.210x103
2）最初CO水平为2%寸t二72.26T9.593=125.4min。
4.2x10如03
1.7解：
由《大气污染控制工程》
P18（1—2）,最大能见度为
2.6认卩
K?
2.614001.4
2.20.2
=11581.8m。
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
55.2527.625
S
10
0.3125
0.3125
H2O
22.5
1.25
0
N兀素忽略。
1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg
设干空气Q:
N2体积比为1:
3.78，则理论空气量99.1875X4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12X22.4/1000=10.62mMkg重油。
烟气组成为CO71.25mol,H2O55.25+1.25=56.50mol,SQ0.1325mol,N23.78X
99.1875=374.93mol。
理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。
即502.99X22.4/1000=11.27mdkg重油。
2）干烟气量为502.99—56.50=446.49mol/kg重油。
03125
SO百分比浓度为100%=0.07%,
446.49
7125空气燃烧时CO存在最大浓度100%=15.96%。
446.49
100
=18.26g/molC。
燃烧方程式为
5.475
3）过剩空气为10%寸，所需空气量为1.1x10.62=11.68m3N/kg重油,产生烟气量为11.267+0.1x10.62=12.33m3Jkg重油。
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
1.644g/mol
碳
碳
1=1
mol/mol
故煤的组成为
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
CH1.584S）.010O）.013,
2.2解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量）mol/100g煤
CH0.584So.010O0.013n（O23.78N2）■CO20.292H2O0.010SO23.78nN?
n=1+0.584/4+0.010—0.013/2=1.1495
18.26
0.010
1）理论空气量1.1495（13.78）100022.410”m3/kg=6.74m3/kg;
SO在湿烟气中的浓度为100%=0.174%
1.644
10.2920.0103.781.1495-
18
2）产生灰分的量为18.1100080%=144.8g/kg
100
烟气量（1+0.292+0.010+3.78X1.1495+1.644/18）X1000/18.26x22.4x10
33
=6.826m/kg
1448
灰分浓度为103mg/m=2.12x104mg/m3
6.826
10001.7%,门
1.740
3）需石灰石一3200103.21kg/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
H2Q52.8752.940
设干空气中N2:
Q体积比为3.78:
1,
所需理论空气量为4.78X（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。
理论烟气量CQ266.25mol,SQ20.1875mol,H2Q15.5625+2.94=18.50mol
3.78354.76
2280.54mol
4.78
总计66.25+'8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg
实际烟气量365.48+0.2
X354.76=436.43mol/kg
煤，SQ浓度为100%=0.043%。
436.43
2.4解：
取1mol煤气计算
H2S0.002mol
耗氧量0.003mol
CQ20.05mol
CQ0.285mol
0
0.143mol
H2（0.13-0.004
CH40.007mol
共需Q0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol
理论干空气量为
1.066mol=1.279mol
空气含湿量为
mol
0.223X
O
12g/m3N,
1.279
0.063mol
0.014mol
。
设干空气中N2:
Q体积比为3.78:
1,则
（3.78+1）=1.066mol。
取〉=1.2,则实际干空气1.2X
即含H2O0.67mol/rin,14.94L/r?
n。
故H2O体积分数为1.493%。
=1.298mol。
故实际空气量为
1-1.493%
烟气量SQ:
0.002mol,CQ:
0.285+0.007+0.05=0.342mol,2:
0.223X3.78+0.524=1.367mol,
H2Q0.002+0.126+0.014+1.298X1.493%+0.004=0.201mol
故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2X1.066=2.125mol
2.5解：
1）Nb%=1-11%-8%-2%-0.012%=78.99%
8-0.52
由《大气污染控制工程》P46（2—11）
空气过剩100%=50.5%
0.264疋78.99—（8—0.5疋2）
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
V2二空EJ。
132522・4443=39.46L/mol；
T1P2273700133.322
取im烟气进行计算，则SQ120X10_6卅，排放浓度为
120103（1-8%）64=0.179g/m3。
39.4610
3）5663.37^224（1-8%）=2957mN/min。
39.46
4）30.0=52.85g/mN。
22.4aN
重量
（g）
摩尔数（mol）
C
758
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
1,
2.6解：
按1kg煤进行计算
需氧数（mol）
63.17
设干空气中N2:
Q体积比为3.78:
含水423.66X0.0116=4.91mol。
烟气中：
CO63.17mol;SO0.5mol
则干空气量为73.86X4.78X1.2=423.66mol,
N:
73.86X3.78=279.19mol
实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.6仁443.38mol
HkO4.91+4.625+20.375=29.91mol;
;过剩干空气0.2X73.86X4.78=70.61mol。
其中CO
H2O
63'17100%=14.25%；SO05100%=0.11%;
443.38443.38
29.91279.190.7970.61
100%=6.74%；N2100%=75.55%。
443.38
70・61°.209100%=3.33%。
443.38
443.38
2.7解：
SO含量为0.11%，估计约1/60
1二0.11%1.8310，即
60
查图2—7得煤烟气酸露点约为
的SQ转化为SO,
PH2SO=1.83X10
则SO含量
lgPh2so=-4.737。
134摄氏度。
2.8解：
以1kg油燃烧计算,
C860g71.67mol
H140g70mol
，耗氧35mol。
设生成
COxmol,
（71.67—x）mol，耗氧（71.67—x）mol。
烟气中
总氧量
3.78:
耗氧0.5xmol，则生成CO
1.5%x
O2量6。
60010
「5%x0.5x（71.67-X）35=106.6724.5x，干空气中N2：
C2体积比为
60010
1,则含Nb3.78X（106.67+24.5x）。
根据干烟气量可列出如下方程：
1.5%xx
671.673.78（106.6724.5x）6，解得x=0.306
6001060010
故C0%护100%"3.99%；
60010（
N2%3.78（24・5°.306106.67）100%=84.62%
0.306
60010£
由《大气污染控制工程》P46（2—11）
1.5-0.50.06
空气过剩系数：
.=11.07
0.264x84.62—（1.5—0.5x0.06）
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二-g「dZ
（1）
将空气视为理想气体，即有
PV—RT可写为M
将
（2）式带入
（1）,
dP=_9MdZ
PRT
假定在一定范围内温度
门mPM
（2）
VRT
并整理，得到以下方程：
T的变化很小，可以忽略。
对上式进行积分得:
InP=-gMZC
RT
即1请一譽（乙一乙）（3）
假设山脚下的气温为
5009.80.029「
lnZ
10008.314283
得Z=5.7km
即登山运动员从山脚向上爬了约
10。
C,带入（3）式得:
5.7km。
3.2解:
1.5-40
10.0
空卫298=2.35K/100md，不稳定
10-1.5
297.5-297.8
1.5K/100md，不稳定
30-10
Y-红
3050
一z
1.5^0=
T
LZ
Y-红
1.5_50一一
△z
297.^297.5=1.Ok/1qq^d，不稳定50-30
2975298=1.75K/100md，不稳定30-1.5
2973298=1.44K/100md，不稳定。
50-1.5
3.3解:
T
To
R0.288
£
Ti二Tq（旦严8=230（空）0.288=258.49K
Ro400
3.4解：
—一zuz
由《大气污染控制工程》R80（3—23）,u=ui（—）m，取对数得|g==mlg（—）
Ziu1Zi
设lg旦=y，lg（—Hx，由实测数据得
UiZi
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：
——/Zi\0.07c它/50\0.07cc/——/Z2\0.07
5=u0（-）2（）2.24m/s,u2=u0（-）2（）2.35m/s
ZqioZqio
——Z30.072000.07——Z40.073000.07
u3=u0
（1）2（）2.47m/s,u4=u0（_）2（）2.54m/s
Zo10Zq10
——/Z50.07400
U5-uo（5）2（）2.59m/s。
Zo10
稳定度D,m=0.15
乙\0.1550\0.15Z
ui=u0（）2（）2.55m/s,u2=u0（）2（）2.82m/s
Zo10Zoio
——"Z3、0.15c2"200、0.15c」c,——"Z4、0.15c2,300、0.15小小小,
u3=u°（3）=2（）=3.13m/s,比=u°（4）=2（）=3.33m/s
Zo10Zoio
——/Z5、o.i5c.400
U5-Uo（）2（）3.48m/s。
Zo10
稳定度F,m=0.25
Z1、0.25
U1=U0（~）
Z0
50025Z2025100025
=2（）=2.99m/s,u?
u°（-）=2（）=3.56m/s
10
10
Z。
U；二U；（J）0.25
Z0
=2（2OO）025
10
Z4、0.25
=4.23m/s,U4=u°（-）
Z0
=2（3O0）0.25
10
=4.68m/s
Z5.0.25
U5=U°（）
Z0
泊（警。
25
10
=5.03m/s
风速廓线图略。
3.6解：
1）根据《AirPollUtionControlEngineering》可得高度与压强的关系为兰=--gMdz
PRT
2dP
将g=9.81m/s、M=0.029kg、R=8.31J/（mol.K）代入上式得dz=-2921T。
P
当t=11.0。
C,气压为1023hPa;当t=9.8。
C,气压为1012hPa，
3）
故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。
C=283.4K，dP=1012-1023=-11Pa。
2A
98T2
2.22K/100m：
：
0，逆温;
-99
34
厶T34
12-14
人Z34
-101
^T4-5
14-15
°z4-5
-163
4.
=T.98K/100m：
：
0,逆温;
--0.61K/100m：
：
0,逆温;
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
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
-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：
2）图略
11_98
飞厂「泳/叫」，不稳定;
9」0
T56
15-13
「込_6
-536-
」T6Z
13-13
：
~Z6J
-290-
Eg
13-12.6
0
'-Z7.8
56
6_7
0.37K/100m：
：
：
d，稳定;
-271"15K/100m」，稳定;
-T8_9
•込J9
空兰=0.85K/100m：
：
：
d，稳定;-1299
J0
-Z9」0
胃"28K/100『d，稳定。
3.7解：
AT,26.7—21.1丄料
Gi11.22K/100m0,故-G1:
:
:
0，逆温;
Az1458
△T156—211
G220.72K/100m，故2=一G2=0.72K/100m：
：
d，稳定;
lz2763
"三二冒…16"0^，故3心“缺/100『d，不稳定;
G4二也=50250=-1K/100m，故4二-G4=1K/100md，不稳定;&42000
Gs^^n200300=「2K/100m，故5二―G5=2K/100md，不稳定;
Az5500
G6二込二280250=0.43K/100m0,故6=-G6：
：
0逆温。
么700
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
In空二-魁（乙2-乙），代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即
RRT
P98^0029
8.314297
1013
|门上丄=-458，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:
10000.288
T地面（）
P地面
二294.1（
1000）0.288
1013）
二293K
1000\0.288
R丁1（）
P1
=299.7（1000）0.28^303.16K，
961
测疋编号
1
2
3
4
5
6
地面温度广C
21.1
21.1
15.6
25.0
30.0
25.0
高度/m
458
763
580
2000
500
700
相应温度/。
C
26.7
15.6
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
293—303
故位温梯度==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:
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In旦二-型（乙2-ZJ，设地面
PRT
压强为P1,代入数据得到:
In970=-旦8°.°29458，解得P=1023hPa。
因此
P18.314297
2941（牆宀292邙
测疋编号
1
2
3
4
5
6
地面温度/°C
21.1
21.1
15.6
25.0
30.0
25.0
高度/m
458
763
580
2000
500
700
相应温度/°C
26.7
15.6
8.9
5.0
20.0
28.0
地面压强
/hPa
1023
1012
1002
1040
1006
1007
地面位温/°C
292.2
293.1
288.4
294.7
302.5
297.4
1000\0.288二地面=I地面（）
P地面
同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下:
3.10略。
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
P'（x,y,乙H）=—Q
/y2r（z—H）2]r（z+H）2"exp（—化）{exp[—'2]+exp[」2]}
2兀ucTyCTz2dy2现存在峭壁，可考虑r为实源与虚源在所关心点贡献之和。
222
实源
2—expG之）{exp[-学]exp[-笛]}
虚源
exp[
2U二y；「z
（21_-y）2（z-H）：
r（zH）2n
]{exp[—'2]+exp[—、门2]}
2crz2bz
2二；
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