大气污染控制 习题汇总.docx
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大气污染控制习题汇总
第一章概论
1.2根据我国的《环境空气质量标准》求SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。
解：
由表1—6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为：
SO2NO2CO
Cm（mg/m3）0.150.084.00
以SO2为例计算体积分数
Cv=
=0.053×10-6
=0.053×10-4%
同理得：
SO2NO2CO
体积百分数（%）0.053×10-4%0.039×10-4%3.20×10-4%
1.3CCl4气体和空气混合成体积百分数为1.5×10-2%的混合气体，在管道中流量为10m3/s，试确定。
（1）CCl4在混合气体中的质量浓度Cm（单位g/m3）和浓度C′（单位mg/mol）。
（2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg
解：
已知1.5×10-2%=1.5×10-4
（1）Cm′=
Cm=1.5×10-4×154×10-3=2.31×10-5kg/mol
（2）已知：
1d=86400s
每天流经管道的CCl4质量：
1.03×10×10-3×86400=889.92kg/d
1.4成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200μg/m3。
试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。
已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为0.12。
解：
成人每次吸入空气量：
500cm3=5.0×10-4m3
每小时吸入空气量：
5.0×10-4m3×15×60=0.45m3/h
每小时吸入颗粒物量：
0.45×200=90μg/h
沉积在肺泡上颗粒物量：
90×0.12=10.8μg/h
第二章燃烧与大气污染
2.1已知重油元素分析结果为：
C：
85.5%H：
11.3%O：
2.0%N：
0.2%S：
1.0%试计算：
⑴燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；⑵干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；⑶当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
解：
⑴已知1kg重油中各成分的含量如下：
质量/g摩尔数/mol（按原子数计）需氧数/mol
C85571.2571.25
H113112.1028.25
N20.1430
S100.31250.3125
O201.25-0.625
所需理论氧气量为：
71.25+28.25+0.3125-0.625
=99.188mol/kg重油
需要的理论空气量为：
99.188×（1+3.7）
=472.13mol/kg重油
即：
472.13×22.4/1000
=10.58m3/kg重油（标态）
理论空气量条件下的烟气组成（mol）为：
CO2：
71.25H2O：
56.5
SOx：
0.3125N2：
99.188×3.76
理论烟气量为：
71.25+56.5+0.3125+99.188×3.76
=501.01mol/kg重油
501.01×22.4×10-3
=11.22m3/kg重油
⑵干烟气量为：
501.01-56.5
=444.51mol/kg重油
即：
444.51×22.4×10-3
=9.96m3/kg重油。
SO2量为：
0.3125×0.97
=0.3031mol/kg重油（认为S的生成物中SO2占97%）
干烟气中SO2的质量浓度为：
0.3031×10-6/444.51
=681.87×=1948mg/m3
假设C全部生成CO2，则CO2的量为71.25mol/kg重油。
CO2的最大质量浓度为：
⑶当空气过剩10%时，空气过剩系数α=1.1
则实际的空气量为：
10.58×1.1=11.64m3/kg重油
实际烟气量为：
3/kg重油
2.5某燃油锅炉尾气，NO排放标准为287.5mg/m3，若燃油的分子式为
C10H20Nx，在50%过剩空气条件下完全燃烧，燃料中的氮50%转化为NO，不计大气中N2转变生成的NO。
计算在不超过排放标准情况下，燃料油中氮的最高质量分数。
解：
以1molC10H20Nx燃烧为基础，则
需氧量（mol）：
10+
理论空气量（mol）：
4.76×
实际空气量（mol）:
1.5×4.76×
在理论空气量下产生的理论烟气体积为：
CO2：
10mol，H2O：
10mol、NO：
，N2：
3.76×
∴理论烟气量（mol）为：
10+10+
实际烟气量（mol）为：
（76.4+1.69x）+0.5×
=112.1+2.285x
NO的浓度：
∴x≤0.048
即燃料油中N的最大允许含量为：
2.6某燃油锅炉每小时耗油4.8t，油的低位发热量Q1=40614kJ/kg，α=1.3，安装有省油器△α=0.15，求该锅炉每小时排放的烟气量。
解：
（1）由式2.14计算理论空气量
（2）由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量
=1.11×
=15.38（m3/kg）（标态）
（3）每小时产生的烟气量
15.38×4800
=73824m3/h（标态）
第三章污染气象学基础知识
3.1在高塔下测得下列气温资料，试计算各层大气的气温直减率：
r1.5-10、r10-30、r30-50、r30-50、r1.5-50，并判断各层大气稳定度。
高度Z/m
1.5
10
30
50
气温T/K
298
297.8
297.5
297.3
解：
已知r=-△T/△Zrd=0.98K/100m
以r1.5-10为例计算
r1.5-10=-（297.8-298）/（10-1.5）=0.0235K/m=2.35K/100m
因为r1.5-10>rd，所以大气不稳定
总的计算结果及判断列于下表。
r1.5-10
r10-30
r30-50
r1.5-30
r1.5-50
2.35
1.5
1.0
1.75
1.44
不稳定
不稳定
中性
不稳定
不稳定
3.2某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的SO2质量为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。
解：
根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得
σy=35.3mσz=18.1m
C（x,0,0,H）=
=
=2.73×10-5g/m3
=2.73×10-2mg/m3
3.3据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。
在风速为7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？
假设这个垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。
解：
根据题设条件，由表3—8查得，稳定度级别为D，由表3—9
查得σy=173mσz=79.1m
C（3000,0,0,0）=
=9.97×10－３mg/m3
3.6某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/s。
夜间及上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风向16km处的地面轴线浓度。
解：
夜间ū=4m/s，云量=3/10时，由表3—8查得稳定度级别为E级，由E级和X=16km查表3—9得σy=544mσz=100m则求得：
Lf=H+2σz=150+2×100=350m
σyf=σy+H/8=544+150/8=563m
=0.046mg/m3
3.7某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。
出口烟气流速12.7m/s，温度100℃，流量250m3/s。
烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20℃，试确定烟气抬升高度及有效高度。
解：
（取Pa=1013.3hPa）
=0.35×1013.3×250×80/373.15
=19008.7kJ/s
由表3—6取城市远郊区n0=0.332，n1=3/5，n2=2/5
ū
=0.332×19008.73/5×1002/5/4
=193.3m
∴H=Hs+△H
=100+193.3
=293.3m
第四章除尘技术基础
4.3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、质量中位径、粒数中位径、算术平均直径及体积表面积平均直径。
粒径间隔/μm
0～2
2～4
4～6
6～10
10～20
20～40
>40
质量△m/g
0.8
12.2
25
56
76
27
3
解：
（1）以0～2μm为例计算：
mo=Σ△m=200g
g0-2=△m/m0×100%=0.8/200×100%=0.4%
f0-2/△dp=0.4%/2=0.2%·μm-1
ln=0
计算结果列表如下：
粒径间隔/μm
组中点/μm
g（%）
f%μm-1
lndp
G（%）
R（%）
0～2
1
0.4
0.2
0
0.4
99.6
2～4
3
6.1
3.1
1.10
6.5
93.5
4～6
5
12.5
6.3
1.61
19.0
81.0
6～10
8
28
7.0
2.08
47.0
53.0
10～20
15
38
3.8
2.71
85.0
15.0
20～40
30
13.5
0.68
3.40
98.5
1.5
>40
1.5
100
（2）根据数据作图得出符合对数正态分布
由图知：
dp（R=84.1%）=3.7μm,d50=8.6μm
dp（R=15.9%）=20.1μm
几何标准差
d50=d50′exp（31n2σg），所以d′50=3.9μm
d1=d50′exp（0.5ln2σg）=3.9exp（0.5ln22.36）=5.6μm
dvs=d′exp（2.51n2σ）
=3.9exp（2.5ln22.36）
=7.2μm
4.4对于题4.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，粒子卡门形状系数为0.65，填充空隙率为0.7。
试确定其比表面积（分别以质量、净体积和堆积体积表示）。
解：
真实体积：
α=
=
堆积体积：
α=
3
质量体积：
αm=
=6.7×103cm2/g
4.5试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力：
（1）；
（2）；
（3）；
解：
由题给空气温度，查附录6，当t=20℃时，μ=1.81×10-5pa.s，
ρ=1.20kg/m3,t=100℃时，µ=2.1g×10-5pa.s，ρ=0.947kg/m3
（1）若雷诺数Rep≤1，在斯托克斯区
由式4.26，us=
由式4.12，Rep=dp﹒ρ﹒u/μ
=
假设正确。
由式4.14
=2.59×10-9（N）
（2）当dp=40µm时
由4.26us=
Rep=
=
=3.27×10-10（N）
（3）当dp=1.0μm时
由式4.27，us=
=
=3.1×10-5m/s
其中由式4.18计算C=1+kn
ū=
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