大气污染控制工程课后习题答案

郝吉明编著

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

N2%

0.781 28.010.209 32.00

100% 75.51%，O2% 100% 23.08%；

28.97 128.97 10.00934 39.940.00033 44.01

Ar% 100% 1.29%，CO2% 100% 0.05%。

28.97 128.97 1

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

1 103

44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为： 摩尔数为

22.40.15 10 30.12 10 3

0.052ppm，NO2： 0.058ppm SO2：

64 44.64346 44.6434.00 10 3

3.20ppm。 CO：

28 44.643

1.3 解：

1.50 10 4 1543

1.031g/m1） （g/mN） N 3

22.4 10

3

c（mol/m3N）

1.50 10 4 33 6.70 10mol/mN。 22.4 10 3

－

2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×103kg=891kg

1.4 解：

－

每小时沉积量200×（500×15×60×106）×0.12 g=10.8 g

1.5 解：

由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210

p COHb2.2 10 4

M 210 0.2369， 2

O2HbpO219.5 10

郝吉明编著

COHb饱和度 CO

1.6 解：

COHb/O2HbCOHb0.2369 19.15%

COHb O2Hb1 COHb/O2Hb1 0.2369

4800 20

960mL。不同CO百分含量对应CO的量为：

100

960960

2% 19.59mL，7%： 7% 72.26mL 2%：

98%93%

72.26

172.0min； 1）最初CO水平为0%时 t 43

4.2 10 1072.26 19.59

125.4min。 2）最初CO水平为2%时 t 43

4.2 10 10

含氧总量为

1.7 解：

由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为

Lv

2.6 pdp

K

2.6 1400 1.4

11581.8m。

2.2 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元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg

设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。 即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。

烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。

理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。

2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。

0.3125

100% 0.07%，

446.49

71.25

100% 15.96%。 空气燃烧时CO2存在最大浓度

446.49

SO2百分比浓度为

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，

郝吉明编著

产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m3N/kg重油。

2.2 解：

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， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为

100

18.26g/molC。燃烧方程式为 5.475

CH0.584S0.010O0.013 n(O2 3.78N2) CO2 0.292H2O 0.010SO2 3.78nN2

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495 1）理论空气量

1.1495 (1 3.78)

1000 22.4 10 3m3/kg 6.74m3/kg；

18.26

SO2在湿烟气中的浓度为

0.010

1.644

1 0.292 0.010 3.78 1.1495

181000

80% 144.8g/kg 100

100% 0.174%

2）产生灰分的量为18.1

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=6.826m3/kg

－

144.8

103mg/m3=2.12×104mg/m3

6.826

1000 1.7%

1.7 40

3）需石灰石 103.21kg/t煤

35%

灰分浓度为

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：O2体积比为3.78：1，

所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。

理论烟气量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol N2

3.78 354.76

280.54mol

4.78

郝吉明编著

总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤

实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为

0.1875

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O2 0.003+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0.223×（3.78+1）=1.066mol。取 1.2，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol。

空气含湿量为12g/m3N，即含H2O0.67mol/ m3N，14.94L/ m3N。故H2O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，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol

故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=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

8 0.5 2

100% 50.5%

0.264 78.99 (8 0.5 2)

2）在测定状态下，气体的摩尔体积为

V2

P1V1T2101325 22.4 443

39.46L/mol； T1P2273 700 133.322

－

取1m3烟气进行计算，则SO2120×106m3，排放浓度为

120 10 6

(1 8%) 64 0.179g/m3。 3

39.46 10

22.43

(1 8%) 2957mN/min。 39.4639.463

52.85g/mN4）30.0 。 22.4

3）5663.37

2.6解：

按1kg煤进行计算

重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol）

郝吉明编著

C 758 63.17 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

设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则干空气量为73.86×4.78×1.2=423.66mol， 含水423.66×0.0116=4.91mol。

烟气中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol；

N2：73.86×3.78=279.19mol；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol。

实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中CO2

63.170.5

100% 14.25%；SO2 100% 0.11%；

443.38443.3829.91279.19 0.79 70.61H2O 100% 6.74%； N2 100% 75.55%。

443.38443.3870.61 0.209O2 100% 3.33%。

443.38

2.7解：

SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量

0.11%

1

1.83 10 5，即PH2SO4=1.83×10－5，lg PH2SO4=-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， C 860g 71.67mol；

H 140g 70mol，耗氧35mol。

设生成CO x mol，耗氧0.5x mol，则生成CO2 （71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。

1.5%x

。 6

600 101.5%x

总氧量 0.5x (71.67 x) 35 106.67 24.5x，干空气中N2：O2体积比 6

600 10

烟气中O2量

为3.78：1，则含N2 3.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：

1.5%xx

，解得x=0.306 71.67 3.78(106.67 24.5x) 6 6

600 10600 10

故CO2%：

71.67 0.306

100% 13.99%；

0.306600 10 6

N2%：

3.78(24.5 0.306 106.67)

100% 84.62%

0.306600 10 6

郝吉明编著

由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩系数 1

1.5 0.5 0.06

1.07

0.264 84.62 (1.5 0.5 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 dZ （1）

将空气视为理想气体，即有

PV

mmPMRT 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：

lnP

gMPgM

Z C 即 ln2 (Z2 Z1)（3） RTPRT1

。

假设山脚下的气温为10C，带入（3）式得：

5009.8 0.029 Z 10008.314 283得 Z 5.7km ln

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。

3.2解：

T z T

10 30

z T

30 50

z T

1.5 30

z T

1.5 50

z

1.5 10

297.8 298

2.35K/100m d，不稳定

10 1.5297.5 297.8 1.5K/100m d，不稳定

30 10297.3 297.5 1.0K/100m d，不稳定

50 30297.5 298 1.75K/100m d，不稳定

30 1.5297.3 298 1.44K/100m d，不稳定。

50 1.5

3.3解：

T1P

(1)0.288， T0P0

郝吉明编著

T1 T0(

3.4解：

P10.2886000.288

) 230() 258.49K P0400

由《大气污染控制工程》P80 （3－23），u u1(

ZmuZ

)，取对数得lg mlg() Z1Z1u1

设lgZu

y，lg() x，由实测数据得

Z1u1

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：

u1 u0(

Z10.07Z501000.07

) 2 ()0.07 2.24m/s，u2 u0(2)0.07 2 () 2.35m/s Z010Z010Z30.07Z2000.073000.07

) 2 () 2.47m/s，u4 u0(4)0.07 2 () 2.54m/s Z010Z010Z50.074000.07

) 2 () 2.59m/s。 Z010

u3 u0(

u5 u0(

稳定度D，m=0.15

u1 u0(

Z10.15Z501000.15

) 2 ()0.15 2.55m/s，u2 u0(2)0.15 2 () 2.82m/s Z010Z010Z30.15Z2000.153000.15

) 2 () 3.13m/s，u4 u0(4)0.15 2 () 3.33m/s Z010Z010Z50.154000.15

) 2 () 3.48m/s。 Z010

Z10.25Z501000.25

) 2 ()0.25 2.99m/s，u2 u0(2)0.25 2 () 3.56m/s Z010Z010Z30.25Z2000.253000.25

) 2 () 4.23m/s，u4 u0(4)0.25 2 () 4.68m/s Z010Z010

u3 u0(

u5 u0(

稳定度F，m=0.25

u1 u0(

u3 u0(

郝吉明编著

u5 u0(

Z50.254000.25

) 2 () 5.03m/s Z010

风速廓线图略。

3.6解：

dPgM dz PRTdP

T。 将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz 29.21P

1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度与压强的关系为

当t=11.0C，气压为1023 hPa；当t=9.8C，气压为1012 hPa，

。

故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。 因此dz 29.21

。

。

11

283.4m 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 3） 1 2

T1 211 9.8

1.35K/100m d，不稳定； z1 2 89

2 3 3 4 4 5

T2 39.8 12 2.22K/100m 0，逆温； z2 3 99 T3 412 14

1.98K/100m 0，逆温； z3 4 101 T4 514 15

0.61K/100m 0，逆温； z4 5 163 T5 615 13

0.37K/100m d，稳定； z5 6 536 T6 713 13

0 z6 7 290

T7 813 12.6

0.15K/100m d，稳定； z7 8 271

5 6 6 7

7 8

郝吉明编著

8 9

T8 912.6 1.6

0.85K/100m d，稳定； z8 9 1299 T9 101.6 0.8

0.28K/100m d，稳定。

z9 10 281

9 10

3.7解：

G1

T126.7 21.1

1.22K/100m 0，故 1 G1 0，逆温； z1458

T215.6 21.1

0.72K/100m，故 2 G2 0.72K/100m d，稳定； z2763 T38.9 15.6

1.16K/100m，故 3 G3 1.16K/100m d，不稳定； z3580 T45.0 25.0

1K/100m，故 4 G4 1K/100m d，不稳定； z42000 T520.0 30.0

2K/100m，故 5 G5 2K/100m d，不稳定； z5500 T628.0 25.0

0.43K/100m 0，故 6 G6 0逆温。 z6700

G2

G3

G4

G5

G6

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

ln

P2gM (Z2 Z1)，代入已知数据（温度T取两高度处的平均值）即 PRT1

P29.8 0.029

＝－ 458，由此解得P2=961hPa。 10138.314 297

ln

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：

地面 T地面(

10000.28810000.288

) 294.1() 293K， P地面1013

1 T1(

10000.28810000.288) 299.7() 303.16K， P1961

293 303

2.18K/100m

0 458

故位温梯度=

郝吉明编著

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ln

P2gM (Z2 Z1)，设地面PRT1

压强为P1，代入数据得到：ln

9709.8 0.029

＝－ 458，解得P1=1023hPa。因此 P18.314 297

地面 T地面(

10000.28810000.288

) 294.1() 292.2K P地面1023

同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：

3.10 解答待求。

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

Qy2(z H)2(z H)2

(x,y,z,H) exp( 2){exp[ ] exp[ ]} 22

2 y2 z2 z2 u y z

'

现存在峭壁，可考虑 为实源与虚源在所关心点贡献之和。

Qy2(z H)2(z H)2

实源 1 exp( 2){exp[ ] exp[ ]} 22

2 y2 z2 z2 uy zQ(2L y)2(z H)2(z H)2

虚源 2 exp[ ]{exp[ ] exp[ ]} 222

2 y2 z2 z2 u y z

郝吉明编著

Qy2(z H)2(z H)2

因此 exp( 2){exp[ ] exp[ ]}+ 22

2 y2 z2 z2 uy z

Q(2L y)2(z H)2(z H)2

exp[ ]{exp[ ] exp[ ]} 222

2 2 2 2 uy zyzz

Qy2(2L y)2(z H)2(z H)2

={exp( 2) exp[ ]}{exp[ ] exp[ ]} 222

2 y2 y2 z2 z2 u y z

刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2解： 霍兰德公式

H

vsDu

(1.5 2.7

Ts Ta13.5 5418 288

D) (1.5 2.7 5) 96.16m。 Ts4418

布里格斯公式

QH

Ts Ta2.72.7418 2882

vD 13.5 52 29521kW 21000kWs 3 3

Ts4189.6 109.6 10

1

1/3

0.362 29521 4 1x2/3 2.80x2/3。

1/32/3

且x<=10Hs。此时 H 0.362QHxu

按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。

n1

H n0QHHsn2u

1

1.303 295211/3 1202/3 4 1 244.93m

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3解：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

H2806023

exp( 2) exp( ) 0.0273mg/m2

6 35.3 18.12 z2 18.1 u y z

Q

4.4解：

阴天稳定度等级为D级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m时

y 35.3m, z 18.1m。将数据代入式4－8得

805026023

(500,50,0,60) exp( )exp( ) 0.010mg/m。 22

6 35.3 18.12 35.32 18.1

4.5解：

郝吉明编著

由霍兰德公式求得

H

vsDu

(1.5 2.7

Ts Ta20 0.6405 293

D) (1.5 2.7 0.6) 5.84m，烟囱Ts4405

有效高度为H Hs H 30 5.84 35.84m。 由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）

max

H35.842Q z

时， 25.34m。 z2

uHe y22

2 1025.343

0.231 g/m。 2

50.1 4 35.84e

取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。 此时 y 50.1m。代入上式 max

4.6解：

由《大气污染控制工程》P98 （4－31）

20.3

y2 y1(2)q y1() 3.02 y1（当1h 2 100h，q=0.3）

10.05

1H23.4 10 3

exp( 2) 1.12 10 3g/m3

3.023.022 z u y2 z

Q

4.7解：

H2P21P2

有限长线源 (x,0,0,H) exp( 2) exp( )dP。

P122 2 uz2 z

2QL

首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00，太阳高度角30～

。

35左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s时，稳定度等级为C，则400m处

y 43.3m, z 26.5m。

其次判断3分钟时污染物是否到达受体点。因为测量时间小于0.5h，所以不必考虑采样时间对扩散参数的影响。3分钟时，污染物到达的距离x ut 3 3 60 540m 400m，说明已经到达受体点。

H2P21P2

有限长线源 (x,0,0,H) exp( 2) exp( )dP

P122 z2 uz2

2QL

距离线源下风向4m处，P1=－75/43.3=－1.732，P2=75/43.3=1.732；

QL

90

g/(m s) 0.6g/(m s)。代入上式得 150

(400,0,0,0)

2 0.62 3 26.5

1.732

1.732

P2

exp( )dp 5.52mg/m3。

22 1

端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得

郝吉明编著

(400,0,0,0)

4.8解：

2 0.62 3 26.5

3.46

P2

exp( )dp 3.0mg/m3

22 1

设大气稳定度为C级， y0

100015

232.56m, z0 6.98m。 4.32.15

当x=1.0km， y 99.1m, z 61.4m。由《大气污染控制工程》P106 （4－49）

Q1y2H2

(x,y,0,H) exp{ [ ]} 22

2( )( ) u( y y0)( z z0)yy0zz0

101152

exp[ ] 4.57 10 5g/m3 2 3 (99.1 232.56)(61.4 6.98)2(61.4 6.98)

4.9解：

设大气稳定度为C级。 z

D H360 200

74.42m xD 1226.5m 2.152.15

当x=2km时，xD<x<2xD，按x= xD和x=2xD时浓度值内插计算。

x= xD时， y 118.26m, z 74.42m，代入《大气污染控制工程》P88 （4－9）得

H21802002

1 exp( 2) exp( ) 0.050mg/m3

2

3.5 118.26 74.422 z2 74.42 uy z

Q

x= 2xD时， y 221.41m, z 139.10m，代入P101 （4－36）得

2

y2

exp( ) 2

2 y2 uD y

Q

180

2 3.5 360 221.41

0.257mg/m3；

通过内插求解 0.05

0.257 0.050

(2000 1226.5) 0.181mg/m3

1226.5

当x=6km>2xD时， y 474m，

1802 3.5 360 474

0.120mg/m3

计算结果表明，在xD<=x<=2xD范围内，浓度随距离增大而升高。

4.10解：

由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4－4得x=12km处， y 4277 m, z 87.4m。

yf y

H50

427 433.25m，hf H 2 z 50 2 87.4 224.8m 88

郝吉明编著

F(12000,0,0,50)

Q2uhf yf

100

2 3 224.8 433.25

1.365 10 4g/m3。

4.11 解：

按《大气污染控制工程》P91 （4－23）

QH 0.35PaQv

T418 293

0.35 1013 265 2.810 104kW 2100kW Ts418

由P80 （3－23）u u10(

HZm

) 3(s)0.25 1.687Hs0.25 Z1010

2/3

按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得

n1

H n0QHHsn2u

1

1/3

1.303 28100 Hs 1/4

1.687Hs

23.48Hs5/12。

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入P109（4－62）

Hs

2Q

z H

eu( 0 b) y

2 80 10 3 0.5

H ＝0.25 6

3.142 2.718 1.687(Hs H)(0.06 0.05) 10

5/12

解得Hs H Hs 23.48Hs 357.4m

于是Hs>=162m。实际烟囱高度可取为170m。

烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即uv>=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s。取uv=20m/s，则有

D

4Qv4 265

4.1m，实际直径可取为4.0m。 uv 20

4.12解：

高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按 P88（4－7）

Qy2(z H)2(z H)2

1 exp( 2){exp[ ] exp[ y 0,z H 22

2 y2 z2 z2 uy z

HQ4H21.018Q

（由P89（4－11）） [1 exp[ ] z2

2 H/22 uy z2 uy z

而地面轴线浓度 2

max

2Q z

。 2

uHey

郝吉明编著

1.018Q2Q z1.018H2e1.018H2e1.018e

因此， 1/ 2 /( ) 1.38 22H24 z2 u y z uHe y

4()2

2

得证。

第五章 颗粒污染物控制技术基础

5.1解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d84.1=61.0 m、d50=16.0 m、d15。9=4.2 m。 g

d84.1

3.81。 d50

作图略。

5.2 解： 绘图略。

5.3解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d50（MMD）=10.3 m、d84.1=19.1 m、d15。9=5.6 m。 g

d84.1

1.85。 d50

2

按《大气污染控制工程》P129（5－24）lnMMD lnNMD 3lnP129（5－26）lndL lnNMD P129（5－29）lndsv

5.4解：

《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示Sm

g NMD 3.31 m；

12

ln g dL 4.00 m； 25

lnNMD ln2 g dsv 8.53 m。

2

6dsv P

3.7 103cm2/g

P135（5－38）按净体积表示SV

6

7.03 103cm2/cm3 dsv

6(1 )

2.11 103cm2/cm3。 dsv

P135（5－40）按堆积体积表示Sb

5.5解：

郝吉明编著

气体流量按P141（5－43）QN 漏风率P141（5－44） 除尘效率：

13(Q1N Q2N) 11000mN/s； 2

Q1N Q2N

Q1N

100%

2000

100% 20%；

10000

考虑漏风，按P142（5－47） 1

2NQ2N0.340 12000

1 90.3%

1NQ1N4.2 10000 2N0.340

1 91.9% 1N4.2

不考虑漏风，按P143（5－48） 1

5.6解：

mmPM(1.01 10 5 490) 29RT得 0.832g/L 由气体方程PV MVRT8.31 423

423

Q 17.9m/s v

A0.24 3600

10000

按《大气污染控制工程》P142（5－45） P 9.8

5.7 解：

按《大气污染控制工程》P145（5－58）

0.832

17.92 1311Pa。 2

T 1 (1 1)(1 2) 1 (1 95%)(1 80%) 99%

粉尘浓度为

22.2

g/m3 10g/m3，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m3； 2.22

排放量2.22×0.1=0.222g/s。

5.8解：

按《大气污染控制工程》P144（5－52） i 1 Pg2i

（P=0.02）计算，如下表所示：

g1i

郝吉明编著

据此可作出分级效率曲线。

5.9解：

按《大气污染控制工程》P144（5－54） T

5.10 解：

当空气温度为387.5K时 0.912kg/m3, 2.3 10 5。 当dp=0.4 m时，应处在Stokes区域。 首先进行坎宁汉修正：v

g

i

1i

72.86%。

8RT8 8.314 387.5

532.2m/s， 3

M3.142 28.97 10

2 2 9.4 10 2

9.4 10m，Kn 0.47。则

dp0.40.499 v

8

2

dp p1.10

C 1 Kn[1.257 0.4exp( )] 1.61，us gC 1.41 10 5m/s。

Kn18

当dp=4000 m时，应处于牛顿区，us 1.74

dp( p )

g 17.34m/s。

Rep

dp u

4000 10 6 0.912 17.34

2750 500，假设成立。 5

2.3 10

2dp p

当dp=0.4 m时，忽略坎宁汉修正，us

18

g 0.088m/s。经验证Rep<1，符合Stokes

公式。

考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近us，因此计算沉降高度时可近似按us计算。

－－

dp=0.4 m h=1.41×105×30=4.23×104m； dp=40 m h=0.088×30=2.64m； dp=4000 m h=17.35×30=520.5m。

5.11解：

设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，1.74

dp1 p1

g 1.74

dp2 p2

g

故

dp1dp2

p23.5

1.35。 p12.6

郝吉明编著

5.12解：

在所给的空气压强和温度下， 1.205kg/m3, 1.81 10 5Pa s。dp=200 m时， 考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：

us

.140.7140.714

0.153d1gp( p )

0.428 0.286

0.153(200 10 6)1.1418500.7149.810.714

1.03m/s 50.4280.286

(1.81 10)1.205

200 10 6 1.03 1.205Rep 13.85，符合过渡区公式。

1.81 10 5

阻力系数按P147（5－62）CP

18.5

3.82。阻力按P146（5－59） 0.6

Rep

Fp

11

CDAp u2 3.82 (200 10 6)2 1.205 1.032 7.83 10 8N。 224

5.13解： 圆管面积A

12

d 7.85 10 3m2。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度 4

Q127 10 3

us 0.27m/s。考虑利用过渡区公式：

A7.85 10 3 60

us

.140.7140.714

0.153d1gp( p )

0.428

0.286

3

3

5

代入相关参数 1.19kg/m, p 1.64 10kg/m, 1.82 10Pa s及us=0.27m/s 可解得dp=66 m。

3

66 10 6 1.19 0.27Rep 1.17 1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大

1.82 10 5

直径为66 m。

5.14解：

粒径为25 m，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：

us

t

2dp p

18

g 3.69 10 2m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间

H4.5 122s，因此L=v.t=1.4×122m=171m。 2us3.69 10

5.15解：

郝吉明编著

在给定条件下 0.815kg/m3, 2.5 10 5Pa s。 当dp=10 m，粉尘颗粒处于Stokes区域：

2dp put2(1 10 6)2 2700162

uc 0.768m/s。 5

18 R0.218 2.5 10

ut213

dp=500 m，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55 du dp p 。因此

6R

2

p

2c

uc

3.03dp put2

R

80.2m/s。经验证，Rep=1307>500，假设成立。

第六章 除尘装置

6.1解：

计算气流水平速度v0

Q1.2 2.87 10 2m/s。设粒子处于Stokes区域，取A9.14 4.57

1.82 10 5Pa s。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

dmin

v0H 1.82 10 5 2.87 10 2 4.57 6 17.2 10m 17.2 m 3

pgL1.21 10 9.81 12.19

即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2解：

按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

1n1 80 n2 n12 18 22.2，因此需要设置23层。 2n2 164.9

6.3解：

0.067kg/(m.h) 1.86 10 5Pa s

dmin

v0H 1.86 10 5 0.3 12 5 8.4 10m 84 m 100 m，符合层3

pgL2.5 10 9.81 7

流区假设。

6.4解：

设空气温度为298K，首先进行坎宁汉修正：

郝吉明编著

v

8RT8 8.314 298

466.6m/s， 3

M3.142 28.97 10

2 6.6 10 21.82 10 5 8

0.21 6.6 10m，Kn

0.630.499 v0.499 1.185 466.6

C 1 0.21[1.257 0.4e

1.10

0.21

] 1.264。故us

2dp p

18

gC 1.58 10 5m/s

usLW(n 1)1.58 10 5 0.5 0.2 20

用同样方法计算可得0.83 m粒 i 0.525。 3

Q3.61 10/60

子的分级效率为0.864。

因此总效率 i 0.5(0.525 0.864) 0.695

6.5 解：

NVcD2 p

按《Air Pollution Control Engineering》公式 1 exp[ ()]。

9Wi

令 =50%，N=5，Vc=15m/s， p=2.9×103kg/m3，W=0.76m， 2 10 5Pa s，代入上式得dc=11.78 m。

利用《大气污染控制工程》P170（6－18） i 由此得总效率

6.6 解：

根据《大气污染控制工程》P144（5－53） i 果如下表所示：

(dpi/dc)21 (dpi/dc)2

计算各粒径粉尘分级效率，

g

i

i

55.3%

Pg2i/g3i

（P=0.1）计算分级效率，结

范围内，dc=7.5 m。

6.7解：

郝吉明编著

据《大气污染控制工程》P169（6－13） p

6.8 解：

11

v12 9.9 1.293 152 1440Pa。 22

NVcD2 p

根据《Air Pollution Control Engineering》P258公式 1 exp[ ()]。

9Wi

单位1000D22

因2 ； ( p单位取kg/m3)，故D2 p＝1000 Dpa

p pDpa

由题意，当 50%,Vc 20m/s。取 1.82 10 5Pa s，N=10，代入上式

50% 1 exp[ (

10 20 (1.0 10 6)2 1000

9Wi 1.82 10 5

)]，解得Wi=5.5mm。

根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2 Wi=1.1cm。

－

气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×103m3/s

6.9解：

按《大气污染控制工程》P170（6－18）

i

(dpi/dc)21 (dpi/dc)

1

2

(dpi/5)21 (dpi/5)

2dpi

2

dpi

2

2

25 dpi

；

iqddpi

2

25 dpi

qddpi。

dg=20 m， 1.25，q

ln

1.79

exp[ ()] exp[ (20)2]

dpi0.322 dpiln g2ln g

1

dg

2

ln

dpi

dpi

代入上式，利用Matlab积分可得

qdd

i

1

pi

96.3%。

6.10解：

驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）

0.3 10 15 100 103

w 0.176m/s。 5 6

3 dp3 1.81 10 1 10

A dL 0.3 2 1.885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）

qEp

i 1 exp(

A1.885wi) 1 exp( 0.176) 98.8%。 Q0.075

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2cn1.html