大气污染第五章课后答案

第五章 颗粒污染物控制技术基础

一、名词解释

斯托克斯直径，空气动力学当量直径，圆球度，粒径分布，个数筛下累积频率，个数频度，对数正态分布，空隙率，坎宁汉修正，弛豫时间，皮克莱数。 二、填空题

1．累计频率曲线F是有一拐点的“S”形曲线，拐点发生在频度p为最大值时对应的粒径处，这一粒径称为众径。累积频率F＝0.5时对应的粒径d50，称为中位粒径。

2．粉尘的真密度用在研究尘粒在气体中的运动、分离和去除等方面，堆积密度用在贮仓或灰斗的容积确定方面。

3．粉尘的安息角和滑动角是评价粉尘流动特定的一个重要指标。粉尘的润湿性是选用湿式除尘器的主要依据。

4．粉尘比电阻对电除尘器的运行有很大影响，最适宜于电除尘器运行的比电阻范围为104－1010Ω.cm。

5．对于频率密度分布曲线是对称性的分布，其众径dd、中位直径d50和算术平均直径dL关系

dd ＝ d50 ＝ dL ；非对称分布又是 dd < d50 < dL 。

6．粉尘颗粒之间的粘附力分为三种 分子力 、 毛细力 、和 静电力 ，通常采用粉尘层的 断裂强度 作为表征粉尘自粘性的基本指标。

7．根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气流量为10000m3/h，含尘浓度为

4200mg/m3。除尘器出口的

第五章 颗粒物燃物控制技术基础

为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。

第一节 粉尘的粒径及粒径分布

一、颗粒的粒径

1.单一颗粒粒径

粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以是粉尘的基本特性之一。

若颗粒是大小均匀的球体．则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。但实际上，不仅颗粒的大小不同．而且形状也各种各样。所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径．简称为粒径。下面介绍几种常用的粒径定义方法。

(1)用显微镜法观测顾粒时，采用如下几种粒径：

i. 定向直径dF，也称菲雷待(Feret)直径．为各颗粒在投影图中同一方向上的最

大投影长度，如图4—1(a)所示。

ii. 定向面积等分直径dM，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一

方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图4—1(b)所示。

iii. 投影面积直径dA，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆

的直径，如图4一l(c)所

第三章 大气污染气象学

3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？ 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?mMRT 可写为 ??mV?PMRT （2）

将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：

dPP??gMRTdZ

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??gMRTZ?C 即 lnP2P1??gMRT(Z2?Z1)（3）

假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：

ln5001000??9.8?0.0298.314?283?Z

得?Z?5.7km

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。

3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：?1.5?10，?10?30，?30?50，?1.5?30，?1.5?50，并判断各层大气稳定度。

高度 Z/m 气温 T/K 解： ?1.5?10???T?z?T?z?T?z?T?z?T?z1.5 298 297.8?29810 297.8 30 297.5

四章 大气扩散浓度估算模式

4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？ 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

?(x,y,z,H)?'Q2?u?y?zexp(?y2?22y){exp[?(z?H)2?2z2]?exp[?(z?H)2?2z2]}

现存在峭壁，可考虑?为实源与虚源在所关心点贡献之和。 实源?1?Q2?u?y?Q2?u?y?Q2?u?y?Q2?u?y?z22yzz22yzexp(?y2?22y){exp[?(z?H)2?2z2]?exp[?(z?H)2?2z2]}

虚源?2?exp[?(2L?y)2?y2y2]{exp[?(z?H)2?22z2]?exp[?(z?H)2?22z2]}

因此??exp(?2?){exp[?(z?H)2?2z]?exp[?(z?H)2?2z]}+

exp[?(2L?y)2?2y2]{exp[?(z?H)2?2z2]?exp[?(z?H)2?2z2]}

=

Q2?u?y?z{exp(?y2?)?exp[?(2

1 1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？

解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。质量百分数为

%51.75%100197.2801.28781.0%2=???=N ，%08.23%1001

97.2800.32209.0%2=???=O ； %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ，%05.0%1001

97.2801.4400033.0%2=???=CO 。 1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

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/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3

干空气计算，其摩尔数为mol 643.444

.221013

=?。故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=??-，NO 2：pp

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.

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.

第二章：燃烧与大气污染

2.1 已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度；

3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 【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（转化为氧，即原料中含有氧，20g，

相当于0.625molO2，转化为H为2.5g）

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/

5.10 假设对指令Cache的访问占全部访问的75%；而对数据Cache的访问占全部访问的25%。Cache的命中时间为1个时钟周期，失效开销为50 个时钟周期，在混合Cache中一次load或store操作访问Cache的命中时间都要增加一个时钟周期，32KB的指令Cache的失效率为0.39%，32KB的数据Cache的失效率为4.82%，64KB的混合Cache的失效率为1.35%。又假设采用写直达策略，且有一个写缓冲器，并且忽略写缓冲器引起的等待。试问指令Cache和数据Cache容量均为32KB的分离Cache和容量为64KB的混合Cache相比，哪种Cache的失效率更低？两种情况下平均访存时间各是多少？

解：（1）根据题意，约75%的访存为取指令。 因此，分离Cache的总体失效率为：（75%×0.15%）＋（25%×3.77%）＝1.055%； 容量为128KB的混合Cache的失效率略低一些，只有0.95%。 （2）平均访存时间公式可以分为指令访问和数据访问两部分：

平均访存时间＝指令所占的百分比×（读命中时间＋读失效率×失效开销）＋ 数据所占的百分比×（数据命中时间

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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n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。质量百分数为

%51.75%100197.2801.28781.0%2=???=

N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=???=O ； %29.1%100197.2894

.3900934.0%=???=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=???=

CO 。

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/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.2210

13=?。故三种污染物体积百分数分别为：

SO 2：ppm 052.0643

.44641015.03

=??-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=??-

CO ：p