大气污染控制工程第三版课后习题答案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：
按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，
nAr=0.00934mol，nco2=0.00033mol。
质量百分数为
0.781X28.010.209汇32.00
N2%100%=75.51%，O2%100%=23.08%；
28.97128.971
0.00934X39.940.00033X44.01
Ar%100%=1.29%,CO2%100%=0.05%。
28.97X128.97X1
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：
SO2：
0.15mg/m3，NO2:
0.12mg/m3,CO:
4.00mg/m3。
按标准状态下1m3干空气计算，其
3
摩尔数为匚竺=44.643mol。
故三种污染物体积百分数分别为：
22.4
SO2：
0.1510；“0.1210’
0.052ppm,NO2:
0.058ppm
6444.6434644.643
CO：
4.0010；
3.20ppm。
2844.643
1.3解:
_4
3
1）「（g/mn）
1.50101543
31.031g/m”
22.410
c（mol/m’N）
1.5010二3
3=6.7010mol/mN。
22.410
_3
2）每天流经管道的CCl4质量为1.031x10X3600x24x10_kg=891kg
1.4解：
_6
每小时沉积量200X（500x15x60x10_）x0.12^g=10.8Jg
1.5解：
由《大气污染控制工程》P14（1_1），取M=210
C°Hb=m^=2102.210；=0.2369,
O2Hbp°219.510-
COHb饱和度匚。
COHb
COHbO2Hb
COHb/O2Hb
-1COHb/O2Hb
_0.2369
-10.2369
=19.15%
1.6解：
2%:
9602%=19.59mL,7%:
9607%=72.26mL
98%93%
4800、灵20
含氧总量为48-一2-=960mL。
不同CO百分含量对应CO的量为:
100
1）
最初CO水平为0%时t
72.26
_4
3
4.210
10
=172.0min
2）最初CO水平为2%时t72■竺=125.4min
4.2X10一X10
1.7解：
由《大气污染控制工程》P18（1-2）,最大能见度为
2.6Ppdp2.6X1400X1.4
Lv11581.8m。
KP2.2疋0.2
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
55.25
27.625
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02：
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=10.62m3N/kg重油。
烟气组成为CO271.25mol,H2O55.25+1.25=56.50mol,SO20.1325mol,23.78X99.1875=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=11.27
m’N/kg重油。
2）干烟气量为502.99—56.50=446.49mol/kg重油。
SO2百分比浓度为
0.3125
100%
=0.07%,
446.49
7125
空气燃烧时CO2存在最大浓度一.——100%=15.96%。
446.49
3
3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1X10.62=11.68mN/kg重油,产生烟气量为11.267+0.1x10.62=12.33m3N/kg重油。
2.2解:
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
18.26g/molC。
燃烧方程式为
5.475
相对于碳元素作如下计算:
%（质量）
mol/100g煤
mol/mol碳
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
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013,
CH0.584S0.010O0.013+n（O2+3.78N2）tCO2+0.292H2O+0.010SO2+3.78nN2
n=1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.1495
1.1495X（1+3.78）o33
1）理论空气量100022.410m/kg=6.74m/kg;
18.26
SO2在湿烟气中的浓度为100%=0.174%
1.644
10.2920.0103.781.1495
18
1000
2）产生灰分的量为18.180%=144.8g/kg
100
—33
烟气量（1+0.292+0.010+3.78x1.1495+1.644/18）x1000/18.26x22.4X10=6.826m/kg
、1448a343
灰分浓度为10mg/m=2.12x10mg/m
6.826
10001.7%
1.740
3）需石灰石——32.00103.21kg/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
H2O
52.875
2.94
0
设干空气中N2:
02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C0266.25mol,S020.1875mol,H2015.5625+2.94=18.50mol
3.78354.76
N2280.54mol
4.78
总计66.25+'8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤
01875
实际烟气量365.48+0.2X354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为100%=0.043%。
436.43
2.4解:
取1mol煤气计算
H2S
0.002mol
耗氧量0.003mol
CO2
0.05mol
0
CO
0.285mol
0.143mol
H2
（0.13-0.004）mol
0.063mol
CH4
0.007mol
0.014mol
共需
O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。
设干空气中N2：
O2体积比为3.78：
1,则
理论干空气量为0.223X（3.78+1）=1.066mol。
取〉=1.2,则实际干空气1.2X
1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/mn,即含H2O0.67mol/m3n,14.94L/m3n。
故出0体积分数为1.493%。
故实际空气量为
1.279
1.298mol。
1「1.493%
烟气量SO2：
0.002mol,CO2：
0.285+0.007+0.05=0.342mol,N2：
0.223X3.78+0.524=1.367mol,
H200.002+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）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
100%=50.5%
8—0.5汉2
0.26478.99—（8—0.52）
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
V2
PM
T2
P2
_10132522.4443
273700133.322
=39.46L/mol
取1m3烟气进行计算，则SO2120X10—6m3,排放浓度为
39.46
120103
4）30.039.46=52.85g/mN。
22.4
2.6解:
按1kg煤进行计算
重量（g）
摩尔数（mol）
C
758
63.17
H
40.75
20.375
S
16
0.5
H2O
83.25
4.625
需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol
设干空气中N2:
02体积比为3.78:
1,
含水423.66X0.0116=4.91mol。
需氧数（mol）
63.17
10.19
0.5
0
则干空气量为73.86X4.78X1.2=423.66mol,
烟气中：
CO263.17mol;SO20.5mol;H2O4.91+4.625+20.375=29.91mol;
N2:
73.86X3.78=279.19mol;过剩干空气0.2X73.86X4.78=70.61mol。
其中CO2
63.17
X100%=14.25%；
443.38
SO2
0.5
X100%=0.11%；
443.38
H2O
29.91
100%=6.74%；
443.38
N2
279.190.7970.61
100%=75.55%。
443.38
实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.6仁443.38mol
小70.612209
O2100%=3.33%。
443.38
2.7解:
SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3,贝ySO3含量
0.11%1.8310』，即PH2SO4=1.83X10,lgPh2so4=-4.737。
60
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。
1.5%x
+71.67+3.78（106.67+24.5x）=
，解得x=0.306
60010
60010
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
1.5%x
O2量
600X10厘
总氧量
-0.5x-（71.67-x）35=106.6724.5x，干空气中N2：
6体积比
60010
为3.78:
1，则含N3.78X（106.67+24.5x）。
根据干烟气量可列出如下方程:
故C02%:
71.67—0.306
100%=13.99%;
0.306
60010
3.78（24.5X0.306+106.67）N2%:
100%=84.62%
0.306
6
60010-
由《大气污染控制工程》P46（2-11）
空气过剩系数...=11.5一0.50.06=1.07
0.264汉84.62—（1.5—0.5汽0.06）
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=-g亍dZ
（1）
将空气视为理想气体，即有
mmPM
PVRT可写为
（2）
MVRT
将
（2）式带入
（1），并整理，得到以下方程：
dPgM
dZ
PRT
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:
gM口口P2gM/、
lnPZC即In2（Z2—ZJ（3）
RTRRT
假设山脚下的气温为10。
C,带入（3）式得：
5009.80.029
lnZ
10008.314283
得-Z=5.7km
即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。
3.2解:
297.8-298
=z
10「1.5
=2.35K/100md，不稳定
10-30
."■：
z
工…297.5-297.8十一他口.°，不稳定
30-10
AT297.3_297.5才#.宀
30501.0K/100m.d，不稳疋
一Az50_30
斗也T297.5—298斗才籟宀
X530=-——=一=1.75K/100m>Yd，不稳疋
一单30-1.5
AT297.3—298十卒宀
%5卫0=-——=一=1.44K/100m>Yd，不稳疋。
单50-1.5
（P。
3.3解:
0.288
）
p0.288
「=T0（—）=230（）=258.49K
P0400
3.4解:
zuZ
由《大气污染控制工程》P80（3-23）,u="（—）“，取对数得|g==mlg（——）
Z15Z1
设lgu=y，lg（—^x，由实测数据得u1乙
Zt0.07
50
0.07
u1—u0（）
=2
（）
—
2.24m
/s
U
Zo
10
Z3、0.07
200
0.07
U3一U0（）
=2
（-
-）
=2.47
m/
s,
Z。
10
Z50.07
400
0.07
U5=U°（）
=2
（-
■）
=2.59
m/
s。
z。
10
3.5解:
稳定度D,m=0.15
z。
10
Z30.15
2000.15
U3=u°（）
=2（）=3.13m/s
Z0
10
Z10.15”500.15
U1二Uo（-）=2（）=2.55m/s
Z20.07
1000.07
2—U0（）—2
（）:
=2.35m/s
Z。
10
Z4、0.07
3000.07
U4-U°（）
2（）
=2.54m/s
Z。
10
Z20.15
1000.
15
U2-U。
（）
=2（）
2.82m/s
Z0
10
Z40.15
300
0.15
U4二U。
（）
=2（）
3.33m/s
Z0
10
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。
.Z5、0.15c/4000.15
u5=u0（）2（）3.48m/s°
Zo10
稳定度F,m=0.25
————
0.25
50
0.25
U1二U。
（一
）
-2（）
—
2.99m/s,
Z。
10
Z3
0.25
200
0.25
U3二U0
（一
■）
=2（-
）
=4.23m/s
Z。
10
--
■Z5
400
U5=U0
（——
）025
-2（
）025
=5.03m/s
Z。
10
风速廓线图略。
3.6解：
1）根据《AirPollutionControlEngineering»
Z20.25
1000
.25
U2-U°（）
-2（）
3.56m/s
z。
10
Z40.25
300
0.25
U4-U0（）
=2（）
4.68m/s
Z。
10
dP
gM.
丁得咼度与压强的关系
系为-
dz
P
RT
2dP
将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/（mol.K）代入上式得dz--29.21T。
P
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。
-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:
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
2）图略
3）2二—T2=—98=1.35K/100md，不稳定;=Z1_2-89
2」=-二—9812二-2.22K/100m:
:
0,逆温;
;~z^_3-99
△T12—14
3丄厘1.98K/100m：
：
0,逆温;
Za-101
DT14—15
4$仝0.61K/100m：
：
0,逆温;
乙$-163
15-13
:
-Z5_6
-536-
13-13
^-Z6_7
-290
•E卫
13-12.6
^-Z7_8
-271
-T89
12.6-1.6
:
-Z8_9
-1299
=T9
1.6-0.8
=0.85K/100m
0
「Z910
0.37K/100m：
：
：
d，稳定;
二0.15K/100m：
：
：
d，稳定;
:
:
:
d,
稳定;
3.7解:
--0.28K/100m
—281
汀1
26.7-21.1
•N
458
•汀2
15.6-21.1
•Z
763
_■■:
T3
8.9-15.6
580
•汀4
5.0-25.0
=乜
2000
■:
T5
20.0-30.0
=厶Z5
500
•汀6
28.0-25.0
=1.22K/100m■0,
700
-1.16K/100m，故
G5
G1
G4
G3
G2
-1K/100m，故4
=-2K/100m，故5
3.8解:
以第一组数据为例进行计算:
lnP
P
虬（Z2-ZJ,
RT
ln
P2
9.80.029
:
:
:
d,
1013
8.314297
稳定。
=-0.72K/100m，故2--G2=0.72K/100m：
：
:
d，稳定;
3--G3=1.16K/100md，不稳定;
--G4=1K/100mF-*d，
-G5=2K/100m•d
=0.43K/100m0
假设地面大气压强为
代入已知数据（温度
458，由此解得
故6--G6：
：
：
0逆温。
1013hPa,则由习题3.1
T取两高度处的平均值）即
P2=961hPa。
不稳定;
，不稳定;
推导得到的公式
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:
二地面二T地面（I000）。
.288=294.1（巴巴）°.288=293K，
P地面1013
P地面
1013
1000
0.288
1000
0.288
3二「（
）
二299.7（
）303.16K,
P1
961
故位温梯度=
293-
303
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:
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
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in空二-业（Z2-ZJ，设
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