根据我国的环境空气质量标准求SO2

心之所向，所向披靡

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： SO2 NO2 CO Cm(mg/m3) 0.15 0.08 4.00 以SO2为例计算体积分数 Cv=

Cm?22.4?10?3 MSO20.15?10?3?22.4?10?3 ?64 =0.053×10-6

=0.053×10-4%

同理得：

SO2 NO2 CO 体积百分数（%） 0.053×10-4% 0.039×10-4% 3.20×10-4% 1.3 CCl4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Cm′（单位mg/mol）。

（2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg 解：已知 MCCl4?154 1.5×10-2%=1.5×10-4

1.5?10?4?154?1.03g/m3 （1）Cm′=?322.4?10 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 C 855 71.25 71.25 H 113 112.10 28.25 N 2 0.143 0

S 10 0.3125 0.3125 O 20 1.25 -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： CO2：71.25 H2O：56.5 SOx：0.3125 N2：99.188×3.76 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×

64 =1948mg/m3 22.4 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：

71.2544?103? 444.5122.4 ?314.8g/m3

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：

o Vfg?Vfg?(??1)Va0

?11.22?(1.1?1)?10.58

?12.28m3/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

20xx 需氧量（mol）：10+??15?

444? 理论空气量（mol）：4.76×?15??x?? 4?x?? 4?? 实际空气量（mol）:1.5×4.76×?15?? 在理论空气量下产生的理论烟气体积为： CO2：10mol，H2O：10mol、NO：

xx?x?，N2：3.76×?15??? 24?4? ∴理论烟气量（mol）为：10+10+

xx?x??3.76??15????76.4?1.69x 24?4??x??? 实际烟气量（mol）为：（76.4+1.69x）+0.5×?4.76??15???

4???? =112.1+2.285x

x22.42 NO的浓度：?287.5??10?6

112.1?2.285x30 ∴x≤0.048

即燃料油中N的最大允许含量为：

14?0.048

10?12?20?14?0.048% ?0.4782.6 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

Va0?0.85?Q1?24.187?103

40614?0.85??234.187?10 ?10.25(m3/kg)?标态?

（2）由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量

Q Vfg?1.11?1?(??1)Vao

418740614??1.45?1??10.25 =1.11×

4187 =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 气温T/K 1.5 298 10 297.8 30 297.5 50 297.3 解：已知r=-△T/△Z rd=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 2.35 不稳定 r10-30 1.5 不稳定 r30-50 1.0 中性 r1.5-30 1.75 不稳定 r1.5-50 1.44 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=35.3m σz=18.1m

?H2?? exp?? C（x,0,0,H）=2??2??u?y?zz??q?80602?? exp?? =2??3.14?6?35.3?18.1?2?18.1? =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=173m σz=79.1m C（3000,0,0,0）= ?Q?u?y?z

3

3.14?7?173?79.1 =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=544m σz=100m则求得： Lf=H+2σz=150+2×100=350m σyf=σy+H/8=544+150/8=563m

?2??75? u?u10???4???10??10?C?Q2?uLf?yf151m0.25?6.6m/s

?

2??6.6?350?563?4.6?10?5g/m3 =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：Qh?0.35?Pa?Q??T（取Pa=1013.3hPa） Ts =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

n1 ?H?n0?Qn?Hn2/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 质量 △m/g 0～2 2～4 4～6 6～10 10～20 20～40 >40 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 lndp?ln(0?2)/2 =0 计算结果列表如下： 粒径间隔/μm 0～2 2～4 4～6 6～10 10～20 20～40 >40 组中点/μm 1 3 5 8 15 30 g(%) 0.4 6.1 12.5 28 38 13.5 1.5 f%μm-1 0.2 3.1 6.3 7.0 3.8 0.68 lndp 0 1.10 1.61 2.08 2.71 3.40 G(%) 0.4 6.5 19.0 47.0 85.0 98.5 100 R(%) 99.6 93.5 81.0 53.0 15.0 1.5 （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

1008060402001358153040g(%)f(%vm )G(%)R(%)

几何标准差?g?dpd50

20.1 8.6 ?2.36

d50=d50′exp(31n2σg)，所以d′50=3.9μm

d1=d50′exp(0.5ln2σg)=3.9exp(0.5ln22.36)=5.6μm

? dvs=d50′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= =

6 ?edvs6

0.65?7.2?10?4 ?1.28?104cm2/cm3

6(1??) 堆积体积：α=

?edvs ?6(1?0.7)

0.65?7.2?10?432

3 ?3.8?10cm/cm3

质量体积：αm= ?6?e??dvs

6

0.65?1.90?7.2?10?4

=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）dp?80?m，???1000kg/m3，t?20oC,P?1.0?105Pa； （2）dp?40?m，???1000kg/m3，t?20oC,P?1.0?105Pa； （3）dp?1?m，???1000kg/m3，t?100oC,P?1.0?105Pa； 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/m,t=100℃时，μ=2.1g×10pa.s，ρ=0.947kg/m

3

-5

3

（1）若雷诺数Rep≤1，在斯托克斯区

2dp?? 由式4.26，us=

18??g

(80?10?6)2?1000?9.81 ?

18?1.81?10?5 ?0.19m/s

由式4.12，Rep=dp ﹒ρ﹒u/μ

80?10?6?1.20?0.19 =

1.81?10?5 ?1?1 假设正确。由式4.14

FD?3??dp??3??1.81?10?80?10?0.19-9

?5?6

=2.59×10(N) （2）当dp=40μm时 由4.26 us=

2dp??18?g

(40?10?6)2?1000?9.81 ? ?518?1.81?10 ?4.8?10m/s

?2 Rep=dp??u/?

=40?10?6?1.20?4.8?10?2/1.81?10?5

?0.23?1

?FD?3??dp?

?3??1.81?105?40?10?6?4.8?6?2 =3.27×10-10(N) (3)当dp=1.0μm时 由式4.27，us=

2dp???18?g?c

?1.0?10??1000?9.81?1.225

=

?6218?2.18?10?5 =3.1×10-5m/s

??1.10?? 其中由式4.18计算C=1+kn?1.257?0.400exp???k???

n???? ū =8RT/?M

=8?8.134?373/??28.97?10?3 =516.4m/s ??M

0.499??u2.18?10?5 =

0.499?0.947?516.4 =8.93×10-8m =8.93×10-2μm kn=2λ/dρ

=2×8.93/1.0 =0.179

??1.10?? C=1+0.179?1.257?0.400exp????

?0.179??? =1.225

Rep?d????u/?

=1?10?6?0.947?3.1?10?5/2.18?10?5 =1.35×10-4<1

3??d?us ∴FD?

c3??2.18?10?5?10?6?3.1?10?5 =

1.225 =5.2×10-15(N)

4.7 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该除尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。 解：η=1-（1-η1）（1-η2） =1-（1-80%）（1-95%） =99%

已知：C1N=22.2/2.22 =10g/m3

?C21? 代入式η=??C1N?????100% ??C 99%=?1?2N10????100% ? ∴排放浓度C2N=0.1g/m3 排放量为：S2=C2N·Q =0.1×2.22

=0.222g/s

第五章 机械式除尘器

5.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。其大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流量为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴的直径。假设雾滴的比重为1.21。

解：在298K和1atm下，干空气粘度μ=1.81×10-5Pa·s。能被100% 捕集的最小雾滴的直径为： dmin?18?Q

g??LW18?1.81?10?5?1.2 =

9.81?1.21?103?12.19?9.14 =17.19×10-6m =17.19μm

5.2 一直径为10.9μm的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，宽20cm，长50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层才能得到80%的操作效率。 解：多层沉降室的除尘效率公式为： η=

usLW(n?1)

Q 则 即

?n?1 ???n??10.64918?1? 0.8n??1 n′+1=22.42

∴ n′=21.2 取n′=22

即需设置22层隔板才能得到80%的操作效率。

5.3 有一沉降室长7.0m，高1.2m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3 ,空气粘度0.067kg/(m·h)，求该沉降室能100%捕集的最小

粒径。

解：该沉降室能100%捕集的最小粒径为： dmin?18?uH g??L18?0.067?30?10?2?1.2 =

9.81?2.5?103?7.0?3600 =2.65×10-5m =26.5μm

5.5 一气溶胶含有粒径为0.63μm和0.83μm的粒子（质量分数相等），以3.61L/min的流量通过多层沉降室，给出下列数据，运用斯托克斯定律和肯宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，??=1.05g/cm3，W=20cm，hi=0.129cm，μ=1.82×10-4g/cm·s，n=19层 解：μ=1.82×10-4g/cm·s

=1.82×10×10kg/10m·s =1.82×10-5Pa·s

∵气溶胶粒径分别为0.63μm,0.83μm，均<1.0μm ∴应用肯宁汉修正系数修正（近似公式） C=1+0.165/dp，则 C1=1+0.165/0.63=1.26 C2=1+0.165/0.83=1.20 粒子的沉降速度公式为： us?2d???-4

-3

-2

18?则 ?g?c，?623 us1?0.63?10??1.05?10?18?1.82?10?5?9.81?1.26

=1.57×10-5m/s =15.7μm/s

us2?0.83?10??1.05?10??62318?1.82?10?5?9.81?1.20

=2.60×10-5m/s =26.0μm/s 沉降室的分级效率为： ?1?usLW

Q/(n?1)1.57?10?5?0.5?0.2?(19?1) = ?33.61?10/60 =52.2% ?2?usLW

Q/(n?1)2.60?10?5?0.5?0.2?(19?1) = ?33.61?10/60 =86.4%

5.7 某旋风除尘器处理含有4.5g/m3灰尘的气流（μG=2.5×10-5PaS），其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到下列结果：

粒径范围/μm 捕集粉尘的重量百分数 0～5 5～10 10～15 15～20 20～25 25～30 0.5 1.4 1.9 2.1 2.1 2.0 逸出粉尘的重量百分数 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 30～35 35～40 40～45 >45 2.0 2.0 2.0 84.0 0.5 0.4 0.3 14.0 （1）作出分级效率曲线： （2）确定分割粒径。 解：（1）?i????Pg2i/g3i

=

0.9计算结果如下

0.9?0.1g2i/g3i 粒径μm 0～5 5～10 10～15 15～20 20～25 25～30 30～35 35～40 40～45 >45 ηI(%) 0.056 0.49 0.79 0.90 0.93 0.96 0.97 0.98 0.98 0.98 依上图画出分级效率曲线如下：

分级效率曲线1分级效率0.80.60.40.202.57.512.517.522.527.5粒径32.537.542.545

（2）由图得dc=7.6μm

5.8 某旋风除尘器的阻力系数ξ=9.8，进口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。

解：由附录6查得标态下气体密度ρ=1.293kg/m3 ?P???u22

1.293?152 =9.8?

2 =1425.5Pa 第六章 湿式除尘器

6.1 对于粉尘颗粒在液滴上捕集，一个近似的表达式为： ??1?exp?0.01M80.5?R/R?0.6R2

其中M是碰撞数N1的平方根。R=dp/dD。对于2g/cm3的粉尘，相对于液滴运动的初速度为30m/s，流体温度为297K，试计算粒径（1）10 μm；(2)5.0μm的粉尘在直径为50，100，500μm的液滴上捕集效率。 解：以dp=10μm，dD=50μm为例计算 R= dp/dD =10/50 =0.2

因为颗粒粒径大于5μm，所以C可忽略 斯托克斯准数：S1=

2dp????ur????9?G?DL

3?10?10??2?10?30

=

?629?1.81?10?5?50?10?6 =736.6 NI = St/2 = 736.6/2 = 368.3 M = （Nt）1/2 = (368.3)1/2 = 19.2

??1?exp?0.01M80.5?R/R?0.6R2

???? =1?exp?0.018??19.2? =49.7%

计算结果列表如下：

dp 10 5.0 ??0.5?0.2/0.2?0.6?0.22

??dD 50 100 500 49.7% 57.5% 90% 50.01% 64.4% 96.8% 6.3 水以液气比1.2L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×10-5Pa·S，颗粒密度ρp=1.78g/cm3，平均粒径dP=1.2μm，f取0.22。求文丘里管的压力损失和穿透率。 解：△P=-1.01×10-1uf2（QL/QF）

=-1.01×10-1（11600）2×1.2×10-3 =-1630.9Pa

2?0.0622?10?9????L?dp?f2??p?c? 由6-8式得P=exp??? 2?G????

?0.062?10?9?1.78?0.998?1.22?0.222?1630.9?1.14?=exp??? ?421.845?10?????? =1.5%

第七章 袋式除尘器

7.1 袋式除尘器处理烟气量为3600m3/h，过滤面积为1000m2，初始浓度为8g/m3，捕集效率为99%，已知清洁滤布阻力系数ξ=6×107/m，烟气粘度μ=1.84×10-5Pa·s，要求滤袋压力损失不超过1300Pa，集尘层的平均阻力系数α=8×108m/kg，试确定清灰周期和清灰后的压力损失。 解：（1）过滤速度：μf=Q/60A

=3600/(60×1000) =0.06m/min 清洁滤袋的压力损失：△Po=ξoμuf

=6×107×1.84×10-5×0.06 =66.24Pa ∴ △Pd=1300-66 =1234Pa 由式7.11得 t = =

?Pd 2a?ufCi1234

8?108?1.84?10?5?0.062?8?10?3 = 2910.8min

即清灰周期为2910.8min，显然不合理。 （2）取过滤面积为100m2，则 uf = Q/60A =3600/(60×100) =0.6m/min 清洁滤袋的压力损失： △Po=ξoμuf

=6×107×1.84×10-5×0.6 =662.4Pa

∴△Pd=1300-662.4 =637.6Pa 由式7.11得 t = =

?Pd

??ufCi673.6 8?52?38?10?1.84?10?0.6?8?10 =15min

7.3 用袋式除尘器净化含尘浓度为12g/m3的烟气，已知烟尘的比表面平均径dp=0.5μm，烟尘密度??=3g/cm3，过滤速度uf=1m/min，利用短纤维滤布，当过滤时间为23min时，烟尘负荷增至m=0.2kg/m2，求此时集尘层的阻力损失及平均捕集效率。 解：△Pd= =

180?(1?0.90)12?5?3?1.81?10?()?12?10?(23?60) 3?623603?10?(0.5?10)?0.90180(1??)2?ufCit 23?pdp? =2741Pa

通过除尘器23min后的粉尘若全部被捕集，则： m′=Ciuft=12×10-3×1×23=0.276kg/m2 而实际烟尘负荷m=0.2kg/m2

0.2?72.5% ??=

0.2767.4 用袋式除尘器处理含尘烟气。过滤面积A=2000m2,处理气量Q=3000m3/min，烟气含尘浓度Co=10g/m3，除尘效率η=99%。已知清洁滤布的阻力系数ξo=4×107/m，清洁滤布的阻力损失△Po=100Pa。在过滤20min时，集尘层的平均阻力系数?=2×109m/kg，求此时带有烟尘滤布的总阻力损失。

解：过滤速度：uf = Q/A

= 3000/2000 = 1.5m/min = 0.025m/s ∵△Po=ξoμuf ∴μ= =

?Po ?ouf100

4?107?0.025 =10×10-5Pa·s 由△Pd=αμu2fCit

=2×109×10×10-5（0.025）2×10×10-3×99%×60×20 =1485Pa △P=△Po+△Pd =1585Pa

=1272/(60×2)

第十章 吸附法净化气态污染物

10.1 常压和30℃下，用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气，废气中丙酮含量为11.6%（体积计），若其吸附等温线符合朗格缪尔方程（A=0.80，B=0.25×10-3）试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气量为1000m3/h（操作状态），要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭？（3）用饱和蒸气脱附，直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计)，丙酮的回收率是多少？

解：①由题意，其朗格缪尔方程式为：

BP XT?A

1?BP0.25?10?3P =0.8? ?31?0.25?19P 则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 ②需要吸附的丙酮量为

1000?2731?11.6%??0.99?M丙酮

30322.4 =4.62×58 =268kg/h

268?334.9kg/h 活性炭需要量为：0.80 ③丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%，

11.6?1.6?100% 则其回收率为

11.6 =98.6%

10.2 在308K等温条件下，总压Po=1.013×105Pa，用活性炭吸附含有丙酮蒸气（空气中）的吸附平衡实验数据如下：

对比压力P/Po 吸附容量[g(丙酮)/g（炭）] 0.015 0.04 0.235 0.41 0.05 0.47 0.10 0.20 0.30 0.57 0.67 0.71 0.40 0.74 0.60 0.85 0.77 0.80 试绘出等温吸附线，并判断等温吸附类型。可用那种理论解释？并求出描述该吸附过程数学方程中的A、B值。 解：平衡实验数据如下：

P/103Pa 1.52 4.05 5.07 10.13 20.26 30.39 40.52 60.78 86.11

XT 0.235 0.41 0.47 0.57 0.67 0.71 0.74 0.77 0.80

依题所给平衡数据，绘出等温吸附线。

10.80.60.40.20等温吸附线P/101.524.055.0710.1320.2630.3940.5260.7886.11XT 10.2 图

由图形可知符合朗氏等温线，即可用朗氏方程式描述。

任取曲线上两点q(4.05×103、0.41)和s(40.52×103、0.74)求朗氏

ABP等温吸附方程式XT=中的A、B值。将朗氏方程变换成下列形式，

1?BP并代入两点数值。 A=XT+（XT/P）（1/B）

A=0.41+(0.41/4.05×10)(1/B) ① A=0.74+(0.74/40.52×103)(1/B) ② 解上述方程得：A=0.81 B=0.25×10-3

10.3 下表是lg活性炭在0℃及不同分压下吸附氮气毫升数（标准状态）。试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线，并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时，所吸附氮气的体积VM及吸附系数B。

P/Pa 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 V/ml 0.987 3.043 5.082 7.047 10.31 解：朗氏等温吸附方程为：

P1P?=

VBVmVm3

计算式中

P及P的值列入下表： V P/V 530.86 568.69 601.81 643.43 727.13 P 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 根据以上实验数据作图得：

800750700等温吸附线P/V650600550500523.961730.523058.414534.28P7496.7

斜率1/Vm=0.025 截矩 1/Bvm=522.5 求得B=20900 Vm=40.09ml

10.4 某CCL4车间产生CCL4蒸汽，车间内CCL4敞露面积5m，车间内风速0.7m/s，试求室温下CCL4蒸汽的产生量。

PvFM 解：G=（5.38+4.1u）

133.32 （已知F=5m2 M=154 u=0.7m/s 且查表10—4得 A=33914 B=8.004）

?Py? 解：根据log??133.32??

??0.05223A?B T0.05223?33914?8.004 =-298 =2.06

Pv?114.8 则：

133.322

=-

CCL4蒸汽产生量：G=（5.38+4.1×0.7）×114.8×5×154

=59.77kg/h

10.5 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器，床层直径1.1m，处理气量为0.245m3/s，吸附剂为柱形，直径dp3mm，柱高4.2m，填充空隙率ε为0.55，气体吸附温度为20℃，试计算气体通过吸附床压降为多少？ 解：查得20℃，101.325kPa下空气密度1.2kg/m3，动力粘度为1.8×10-5Pd·S，此时气速

0.245 u==0.258m/s代入式（10.30）

??1.124?P(1??)3?u1???u2?1150?2?1..753? Z?3dp?dp =220.24

∴△P=220.24×4.2=924.99Pa

第十一章 气态污染物的催化净化

11.1 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NOx的尾气。尾气排放量为13000m3/h（标态），尾气中含有NOx为0.28%、N2为95%、H2O为1.6%，使用的催化剂为ф5mm球形粒子，反应器入口温度为493K，空速为18000h-1，反应温度为533K，空气速度为1.52m/s。求： （1）催化固定床中气固相的接触时间； （2）催化剂床层体积； （3）催化床床层层高； （4）催化剂床层的阻力。

[提示：在尾气中N2的含量很高，在计算时可取用N2的物理参数直接计算。在533K时μN2=2.78×10-5Pa·s，ρN2=1.25kg/m3,ε=0.92。]

解：①接触时间tno= =

1 Vsp1 18000 =5.6×10-5h

②床层体积VR= =

Qno Vsp13000 18000 =0.72m3

③床层高度：由式f=

Qno uo13000

1.52?36000 =

=2.38m2

? 即D2?2.38，得πD2=9.50m2

4 代入下式L=

4VR 2(1??)?D4?0.72

(1?0.92)9.50 =

=3.79m ④床层阻力雷诺准数 Rem=

dsuo?

?(1??)5?10?3?1.52?1.25 =

2.78?10?5?(1?0.92) =4272 摩擦阻力系数：?m?150?1.75 Rem =1.79

2?mL?uo(1??) 计算压降?P? 3dm?1.79?3.79?1.25?1.522?(1?0.92) = ?335?10?(1?0.92) =402.75Pa

11.2 为减少SO2排放，拟用一催化剂将SO2转化为SO3。已知：进入催化器的总气量为7320kg/d，SO2的质量流速为230kg/d，进气温度为250℃。假如反应是绝热反应，并要求不大于SO2的允许排放量56.75kg/d，试计算气流出口温度为多少。SO2氧化成SO3的反应热QSO2是171667J/mol，废气热容是3.475J/(gK)。

解：因为反应为绝热反应所以qB=0

反应后混合气体质量：反应式为SO2+1/202=SO3 反应的SO2量：230-56.75=173.25kg/d 所以产生的SO3量：173.25×80/64=216.56kg/d

则反应后混合气体流量：7320-230+56.7+216.56=7363.31kg/d 代入式11.29NrCpmdT=NToYAOdXA(-△HR)

7363.31×3.475dT=7320×320/7320dXA(-171667/64) 25587.5dT=616928.28dXA 且XAf=(230-56.75)/230=75.33% 代入上式并两边积分得：

（T出-250）25587.51=616928.28×75.33% 得T出=268.16℃

11.3 将处理量为25mol/min的某一种污染物送入催化反应器，要求达到74%的转化率。假定采用长6.lm，直径为3.8cm管式反应管，试求所需催化剂量及反应管数。设反应速度为RA=-0.15（1-XA），单位：kmol/（催化剂min），催化剂的填充密度为580kg/m。

3

XAfdxWA 解：由式11.28 =? 得

o?sNAOYA 催化剂质量W=?sNAO?XAFodxA YA-3

=580×25×10

?0.74odxA

?0.15(1?XA) =130kg/min

催化剂体积用量：由W=ρsVR得

VR=W/ρs=130/580=0.224m3/min

? 单管体积：VD2L?3.14/4×(3.8×10-2)2×6.1

4 =6.9×10-3m3 n=VR/V=0.224/6.9×10-3

=33

第十三章 净化装置的选择、设计和运行管理

13.1 某外部吸气罩，罩口尺寸B×L=400×500mm，排风量为0.86m3/s，试计算在下述条件下，在罩口中心线上距罩口0.3m处的吸气速度。 （1）四周无边吸气罩； （2）四周有边吸气罩。

解：（1）采用四周无边吸气罩，C=1.0。

罩口的宽长比B/L=400/500=0.8>0.2，由式13—6

uoC(10x2?Ao) =

uxAo uo=

0.86=4.3m/s

0.4?0.5 x=0.3m时

ux=

uoAo

C(10x2?Ao)4.3?0.2 21?(10?0.3?0.2) =

=0.78m/s

（2）采用四周有边吸气罩 C=0.75 则 ux=

uoAo 2C(10x?Ao)4.3?0.2 20.75(10?0.3?0.2) =

=1.04m/s

13.2 某台上侧吸条缝罩，罩口尺寸B×L=150×800mm，距罩口距离x=350mm处吸捕速度为0.26m/s，试求该罩吸风量。

解：因B/L=150/800=0.1875<0.2对于台上条缝罩有下述吸风量公式：

Q=2.8uLx

=2.8×0.26×0.8×0.35 =0.204m3/s。

13.3 某铜电解槽槽面尺寸B×L=1000×2000mm，电解液温度45℃，拟采用吹吸式槽边排气罩，计算吹、吸气量。 解：（1）确定吹气射流的平均末端速度u1' u1'=0.75×1.0 =0.75m/s （2）确定吹气口高度h2 h2=0.015B =0.015×1.0 =0.015m

=15mm （3）吹气射流初速u2

0.492u1' =

u2ax?0.41h2 根据扁射流公式

式中：α—吹气口的紊流系数，一般取α=0.2； x—计算断面至吹气口的距离（m），在本题中x=B

?x u2?u1'h20.492?0.41

0.2?1.0?0.410.015 =0.75 0.492 =5.65m/s

（4）计算吹气口的气量Q2 Q2=Lhu2=2.0×0.015×5.65 =0.1695m3/s

（5）计算吹气射流的末端射流量Q1

2xQ1?0.41 =1.2hQ222x?0.41 h2 Q1??Q2?1.2 =0.1695×1.2

0.2?1?0.41 0.015 =0.754m3/s勤劳的蜜蜂有糖吃

（6）计算吸气口的排气量Q1

' Q1=1.1Q1=1.1×0.754=0.83m3/s

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