大气温习提要答案.docx
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大气温习提要答案
环境工程学（大气）温习提要
第一章
1、大气圈垂直圈层结构有哪五层？
对流层平流层中间层暖层散逸层
二、大气污染的概念；大气污染的三要素是什么？
大气污染系指由于人类活动或自然进程引发某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时刻，并因此而危害了人体的舒适，健康和福利或危害了生态环境。
大污染系统能够归纳为由三个大体部份：
污染源、大气气象因素和受体。
这三个要素必然联系，缺一不可。
3、大气污染物按其存在状态可归纳为哪两大类？
按存在状态分为气溶胶状污染物和气体状态污染物。
气溶胶状污染物：
按照物理性质的不同分：
粉尘（飘尘和降尘）、烟、飞灰、黑烟、雾
我国环境空气质量标准中：
气体状态污染物指以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。
主要为：
含硫化合物、含氮化合物、碳氧化物、有机化合物、卤化物
4、大气二次污染物的概念。
重要的二次污染物有哪些？
由一次污染物与大气中原有成份或几种一次污染物之间通过一系列化学反映后生成的与一次污染物性质不同的新污染物。
二次污染物中较重要的是硫酸烟雾和光化学烟雾。
5、粉尘粒径的大小对人体健康的影响有何不同？
细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大
（1）粒径越小，越难沉降，易被吸入体内并深切肺部。
（2）粒径越小，比表面积越大，物化活性越高，易成为其它污染物的运载体和反映体
六、我国将环境空气质量分为几级？
环境空气质量功能区分为几类？
1）环境空气质量功能区分类
一类区为自然保护区、风光名胜区和其它需要特殊保护的地域。
二类区为城镇计划中肯定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地域。
三类区为特定工业区。
（2）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）
一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准
7、TSP、PM10、的概念。
总悬浮微粒（TSP）：
能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的所有固体颗粒；
可吸入颗粒（PM10）：
能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10μm的所有固体颗粒
微细颗粒（）：
能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤μm的所有固体颗粒。
9、全世界性大气污染问题有哪些？
什么是温室效应？
温室气体主要有哪些？
一、温室效应二、臭氧层破坏3、酸沉降
温室效应指“温室气体”可使太阳短波幅射几乎无衰减地通过，但却可吸收地表的长波幅射，由此引发的全世界气温升高的现象
温室气体主要有CO2、CFCS、CH4、N2O
10、API的计算。
计算公式：
当第k种污染物浓度为
时，其分指数为
第二章
1、燃料完全燃烧必需具有的条件是什么？
燃烧进程的“三T”指的是哪些条件？
（1）空气条件：
需要充沛的空气；若是空气供给不足，燃烧就不安全。
可是空气量过大，会降低炉温，增加热损失
温度条件（Temperature）：
燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。
着火温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必需达到的最低温度。
着火温度：
固体<液体<气体
时刻条件（Time）：
燃料在高温区停留时刻应超过燃料燃烧所需时刻
燃料与空气的混合条件（Turbulence）：
混合条件即燃料与空气的混合程度，一般取决于空气的湍流度。
若混合不充分，部份燃料在富燃条件下燃烧，将致使不完全燃烧产物的产生。
对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表面反映的氧利用率，并使燃烧进程加速。
2）通常把温度、时刻和湍流称为燃烧进程的“三T”
2、空燃比的概念。
单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，能够由燃烧方程式直接求得。
3、燃烧设备的热损失主要包括哪些？
（排烟热损失、不完全燃烧热损失、散热损失）
1）排烟热损失：
烟温升高12~15K，排烟热损失增加1%。
但烟温太低会造成受热面的酸侵蚀。
（2）不完全燃烧热损失：
化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。
（3）散热损失：
由于设备管道温度高于周围空气温度造成热损失。
补充：
在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低
不充分混合时，热损失最小值出此刻空气多余一侧。
4、燃烧进程中理论空气量的计算，多余系数和污染物排放量的相关计算
（主要掌握简单有机物如甲烷、乙醇等燃烧的理论空气量）
（1）理论空气量得计算：
燃烧方程式：
燃料重量=12x++32z+16w（kg/kmol）
理论需氧量
于是，理论空气量
（2）多余系数的计算：
把超过理论空气量多供给的空气量称为多余空气量，并把实际空气量Va与理论空气量Va0之比概念为空气多余系数α
通常α>1，α值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。
（3）污染物排放量的计算：
例题：
例2-4已知重油成份（按质量）为：
C％，H％，S％，H2O％，灰分%。
试肯定
（1）燃烧1kg重油所需要的理论空气量；
（2）若燃料中硫全数转化为SOx（其中SO2占97％），试计算空气多余系数为时烟气中SO2及SO3的浓度，以10-6表示，并计算现在干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。
解：
以1kg重油燃烧为基础，则
组分
质量/g
摩尔数/mol
需氧量/mol
产生烟气量/mol
C
883
（CO2）
H
95
95
（H2O）
S
16
（SO2）
H2O
0
（H2O）
（1）理论需氧量为＋＋＝kg重油
重油完全燃烧所需要的理论空气量为：
×（＋1）＝kg重油
即×1000=kg重油
（2）理论空气量条件下烟气组成（mol）为
CO2:
，H2O：
＋，SO2:
N2:
×
理论烟气量为：
kg重油即×1000＝kg重油
空气多余系数α＝，实际烟气量为＋×＝kg重油
烟气中SO2的体积为：
××1000=m3N/kg重油
SO3的体积为：
××1000＝×10－4m3N/kg重油
所以，烟气中SO2及SO3的浓度别离为：
ρSO2=×106＝832×10-6
ρSO3=×10-4/×106＝×10-6
（3）当α＝时，干烟气量为：
[+]×1000+×＝
CO2的体积为：
×1000=kg重油
所以干烟气中CO2的含量以体积计为：
×100＝％
五、燃烧进程中产生的Nox可分为哪三类？
一、燃料型NOx：
燃料中的固定氮生成的NOx
二、热力型NOx：
高温下N2与O2反映生成的NOx
3、瞬时型NOx：
燃料中HC在燃料温度较高区域分解成CH、CH2和C2等基团，与N2发生如下反映形成CN、HCN。
继而与火焰中的O、OH基团反映生成NOx。
第三章
1、中位径的判断。
中位径（d50）：
粒子群中把颗粒质量平分一半时的颗粒的直径。
R=D=50%时，此处的直径
2、粉尘的物理性质主要包括哪些？
粉尘的密度粉尘的安息角与滑动角粉尘的比表面积粉尘的含水率粉尘的润湿性
粉尘的荷电性和导电性粉尘的粘附性粉尘的自燃性和爆炸性
3、如何按照粉尘的润湿性肯定是不是选用湿式除尘器？
⏹润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够彼此附着或附着的难易程度的性质
⏹润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。
⏹粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降
⏹润湿速度——
⏹润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
4、评价净扮装置性能的技术指标主要有哪三项。
压降的计算式（3-58）
处置气体流量净化效率压力损失
第四章
1、目前常常利用的除尘器主要有哪四大类。
了解各类除尘器的代表。
1.机械除尘器（旋风除尘器、惯性除尘器）
2.电除尘器（静电除尘器）
3.湿式除尘器（文丘里洗涤器、旋风洗涤器、旋风水膜除尘器、喷雾塔洗涤器）
4.过滤式除尘器（袋式除尘器、颗粒层除尘器）
2、什么是机械式除尘器？
主要包括哪几种？
机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置
重力沉降室
惯性除尘器
旋风除尘器
3、提高重力沉降室的捕集效率可采用哪三种途径？
①降低沉降室内气流速度u;
②降低沉降室的高度H
③增大沉降室长度L。
4、在旋风除尘器内，为研究方便，通常将气体在除尘器内的运动分解哪三个速度分量？
其中主要速度分量是哪一种？
在何处切向速度最大？
气流运动包括切向、轴向和径向：
切向速度、轴向速度和径向速度
在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值
5、旋风除尘器的结构型式按进气方式可分为哪两类？
按进气方式分：
切向进入式和轴向进入式
6、分割直径的概念
粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。
分级效率ηd=50%时颗粒的直径，以dc表示。
它是除尘装置除尘效率的简明表示，除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。
7、旋风除尘器下部漏风为何会降低其除尘效率？
答：
除尘器的锥体底部是处于负压状态的，若是底部不周密，漏入外部空气，会把正在落入灰斗的粉尘从头带走，使除尘效率下降。
8、“二次效应”——捕集粒子的从头进入气流称为二次效应。
在工业上，如何有效地控制二次效应？
通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应。
九、从压力损失和除尘效率两方面分析入口风速的影响。
提高旋风除尘器入口风速，可增大除尘器内气流的切向速度，使粉尘受到的离心力增加，有利提高其除尘效率，同时，也可提高处置含尘风量。
但入口气速太高，二次效应大大增加，使部份已分离的粉尘从头被带走，影响除尘效果。
另外，进风口气流增加，除尘阻力也会急剧上升，压损增大，能耗增加。
10、电除尘器的除尘进程包括哪几个阶段。
四个进程：
1气体电离2粒子荷电3荷电粒子的迁移与沉积4颗粒的清除
11、什么是电晕闭塞？
电除尘器最适宜的粉尘比电阻范围为多少？
比电阻太高或太低，对电除尘器的除尘效率有哪些影响？
如何克服高比电阻影响？
（1）电晕闭塞—指电除尘器中当含尘量达到某一数值时，电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用的现象。
（2）比电阻太高或太低都会大大降低电除尘器的除尘效率，适宜的范围是从103~4Ω·cm~1×1010Ω·cm。
（3）高比电阻粉尘既不易荷电，也不易放电，抵达集尘极后，残留部份电荷，对随后而至的同性电荷颗粒产生排斥，阻止其沉降。
高于1011Ω/cm时，产生明显反电晕——随着颗粒层变厚，会在表面与极板间造成大的电压降，发生电晕放电。
这种在集尘板上的电晕放电叫反电晕放电，其结果产生大量正离子，部份或全数中和颗粒所带负电荷，致使除尘效率下降。
若是尘埃的比电阻小于103~104Ω·cm，则易荷电，也易放电，粉尘抵达集尘极后专门快放出电荷并马上因静电感应取得与集尘极相同的电荷而被排斥出去。
形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。
用电除尘器处置各类金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都能够看到这一现象。
解决途径：
采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的办法来解决。
（4）克服高比电阻影响的方式：
a维持电极表面尽可能清洁
b采用较好的供电系统
c烟气调质（增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加。
最常常利用的化学调质剂是SO3—p139）
d改变烟气温度（烟气温度调至403K以下或623K以上，可使粉尘有较高的导电性或向烟气中喷水，能够同时增加烟气湿度和降低温度）
e进展新型电除尘器
12、荷电粒子驱进速度的计算，德意希分级效率方程。
捕集效率一德意希公式
13、湿式除尘器有何优缺点？
长处：
① 不仅能够除去粉尘，还可净化气体；②效率较高（高于干式机械除尘器），可去除的粉尘粒径较小；③体积小，占地面积小，；④能处置高温、高湿的气流。
缺点：
① 有泥渣；②需防冻（冬季）；③易侵蚀设备；④动力消耗大。
14、惯性碰撞参数对除尘效率有什么影响？
为何液滴直径不是愈小愈好？
（1）概念惯性碰撞参数NI：
停止距离xs与液滴直径dD的比值。
除尘效率：
NI值越大，粒子惯性越大，则η越高
（2）液滴直径并非越小越好，直径过小的液滴易随气流一路流动，减小了液气相对运动的速度；对于给定尘粒的最大除尘效率应有一个最佳液滴直径。
一般dD>100μm
15、文丘里洗涤器由哪几部份组成？
如何肯定它们的几何尺寸？
（1）文丘里洗涤器由文丘里管（简称文氏管）和脱水器两部份组成
（2）几何尺寸
A进气管直径D1按与之相联管道直径肯定
B收缩管的收缩角α1常取23o～25o
C喉管直径DT按喉管气速vT肯定，其截面积与入口管截面积之比的典型值为1：
4
D扩散管的扩散角α2一般为5o～7o
E出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速肯定
1六、袋式除尘器的压力损失是一个超级重要的技术经济指标。
它不仅决定着袋式除尘器的能量消耗，而且决定着袋式除尘器的除尘效率和清灰周期等。
17、袋式除尘器的清灰方式主要有哪三种？
常常利用的清灰方式有三种：
机械振动式、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰
1八、选择除尘器时应注意哪几个方面的问题？
（1）选用的除尘器必需知足排放标准规定的排放浓度。
（2）粉尘的性质（粒径散布、物理性质等）对除尘器性能具有较大的影响。
（3）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒
（4）气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必需考虑的因素。
选择除尘器时，必需同时考虑捕集粉尘的处置问题。
第五章
一、双膜理论的大体要点
二、吸收可分为哪两大类？
物理吸收和化学吸收
3、亨利定律的应用、最小液气比的肯定
五、物理吸附与化学吸附的区别与比较
物理吸附
化学吸附
1.吸附力－范德华力；
2.不发生化学反应；
3.过程快，瞬间达到平衡；
4.放热反应；
5.吸附可逆；
1.吸附力－化学键力；
2.发生化学反应；
3.过程慢；
4.升高温度有助于提高速率；
5.吸附不可逆；
6、工业吸附剂必需具有的条件
内表面积大，具有选择性吸附作用，高机械强度、化学和热稳固性，吸附容量大
来源普遍、造价低廉，良好的再生性能
7、吸附剂如何再生？
（1）加热再生：
通过升高吸附剂温度，使吸附质脱附而取得再生
（2）降压或真空解吸
（3）置换再生：
选择适合的气体，将吸附质置换与吹脱出来。
但脱附剂需要再脱附，以使吸附剂恢复吸附能力
（4）溶剂萃取：
活性炭吸附SO2，可用水脱附
八、吸附剂活性（静活性、动活性）
静活性：
是指在必然温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到饱和时的吸附量。
动活性：
气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中方才出现被吸附物质时即以为此吸附层已失效。
这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。
部份习题选解
20℃时O2溶解于水的亨利系数E=40100atm，计算大气压力1atm下平衡时水中氧的含量（mg/L）
解：
当x<时，
故1atm的大气压力下平衡时水中氧的含量为
二、某市某日测得空气质量如下：
PM10160μg/m3，SO290μg/m3，NO2120μg/m3，CO16mg/m3。
（最大小时平均），试求该市当日的API。
解：
略
3、某发电厂烟囱高60m,烟气抬升高度为40m，排出SO2量为100g/s，烟囱出口处平均风速为5m/s。
在那时气象条件下，正下风向500m处的σy=,σz=。
试求正下风向500m处SO2的地面浓度。
解：
略
4、在20℃，压力1atm条件下，填料塔顶用水洗涤含有8%SO2的低浓度烟气。
要求净化后塔顶排气中SO2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m3。
试计算逆流吸收进程所需最小液气比。
解：
在20℃，×105Pa条件下查表9—2得E=×104kPa。
由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律
从而最小气液比为：
=
五、已知某一装置排放烟气量为55000m3/h，含尘浓度为m3。
地域的环境管理部门限定该装置每日排尘量不得大于60kg，试问应选用多大除尘效率的除尘器才能知足环境保护的要求。
解：
略
六、应用一管式电除尘器捕集气体流量为360m3/h的烟气中的粉尘，若该除尘器的圆筒形集尘板直径D=，筒长L=3m，粉尘粒子的驱进速度为10cm/s，试肯定当烟气均匀散布时的除尘效率。
若驱进速度提高一倍，则除尘效率又是多少？
解：
略
7、某电厂燃煤的烟气中硫含量为%（体积），目前我中国火电厂的SO2排放标准为700mg/m3，求所需脱硫率应该为多少？
（已知原子量为O16；S32）
解：
燃煤烟气中SO2体积分数为%,则
则每立方米烟气中含SO2为:
（%×103L/·mol-1）×64×103mg/mol-1=8571mg,
火电厂排放标准700mg/m3，因此脱硫效率应为
η=（8571-700）/78571×100%=%
八、某厂采用电除尘器除尘，已知入口粉尘浓度为ρ1=mN3，出口粉尘浓度为ρ2=mN3。
驱进速度为s，烟气流量Q=5500m3/h。
求该除尘器除尘效率及所需集尘极表面积（m2）。
解：
该除尘器效率为：
η=（）/=%
由德意希效率方程
η=1-exp（-Aω/Q）
A=-（Q/ω）×ln（1-η）
=-5500/（3600××=
九、一串联除尘系统，第一级采用重力沉降除尘器，第二级采用电除尘器。
除尘系统设计风量为30000mN3/h，重力除尘器入口含尘浓度为30g/mN3，电除尘粉尘排放浓度为50mg/mN3。
（1）计算该除尘系统的总效率，若重力除尘器的除尘效率为80％，计算电除尘器的除尘效率；
（2）若是粉尘有效驱进速度为m/s，计算该电除尘器的集尘面积。
解：
略
10、已知某粉尘粒径散布如下表所示：
粒径范围/μm
0-4
4-8
8-12
12-20
20-40
＞40
粉尘质量/g
2
12
26
56
76
28
筛下累计频率/%
完成表格并画出其质量累计散布曲线，并判断其质量中位径是多少？
1一、拟用活性碳吸附净化含苯废气，工况如下：
☐废气：
常温常压条件下，废气排放量为6m3/s，入口苯浓度2200mg/m3，出口苯浓度20mg/m3；
☐活性碳：
吸附容量为kg（苯）/kg（活性炭），密度600kg/m3
☐吸附床：
操作周期10h，吸附4h，再生4h，备用2h
问：
该工艺共需要活性碳多少立方米？
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