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1、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,;,。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,其摩尔数为。故三种污染物体积百分数分别为:SO2:,NO2:CO:。1.3 解:1)(g/m3N) c(mol/m3N)。2)每天流经管道的CCl4质量为1.03110360024103k
2、g=891kg1.4 解:每小时沉积量200(5001560106)0.12=10.81.5 解:由大气污染控制工程P14 (11),取M=210,COHb饱和度1.6 解:含氧总量为。不同CO百分含量对应CO的量为:2%:,7%:1)最初CO水平为0%时 ;2)最初CO水平为2%时 。1.7 解:由大气污染控制工程P18 (12),最大能见度为。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 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0N元素忽略。1)理论
3、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99.18754.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol,H2O 55.25+11.25=56.50mol,SO20.1325mol,N23.7899.1875=374.93mol。理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2)干烟气量为502.9956.50=44
4、6.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为,空气燃烧时CO2存在最大浓度。3)过剩空气为10%时,所需空气量为1.110.62=11.68m3N/kg重油,产生烟气量为11.267+0.110.62=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 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 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)
5、为。燃烧方程式为n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951)理论空气量;SO2在湿烟气中的浓度为2)产生灰分的量为 烟气量(1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18)1000/18.2622.4103=6.826m3/kg灰分浓度为mg/m3=2.12104mg/m33)需石灰石/t煤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 66.25H 31.125 15.5625 7.78S 6 0.1875 0.1875H2O 52.875 2.94 0设干空气中N2:O2体积比为3.78:1,所需
6、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总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg煤,SO2浓度为。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 0.007m
7、ol 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,则实际干空气 1.21.066mol=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。烟气量SO2:0.002mol,CO2:0.285+0.007+0.05=0.342mol,N2:0.2233.78+0.524=1.367mol,H2O0.002+0.126+0.014+1.2981
8、.493%+0.004=0.201mol故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol2.5 解:1)N2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大气污染控制工程P46 (211)空气过剩2)在测定状态下,气体的摩尔体积为;取1m3烟气进行计算,则SO2120106m3,排放浓度为。3)。4)。2.6解:按1kg煤进行计算 重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)C 758 63.17 63.17H 40.75 20.375 10.19S 16 0.5 0.5H2O 83.25 4.625 0需氧63.17+10.19+0.5=7
9、3.86mol设干空气中N2:O2体积比为3.78:1,则干空气量为73.864.781.2=423.66mol,含水423.660.0116=4.91mol。烟气中:CO2 63.17mol;SO2 0.5mol;H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol;N2:73.863.78=279.19mol;过剩干空气0.273.864.78=70.61mol。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2 ;SO2 ;H2O ; N2 。O2 。2.7解:SO2含量为0.11%,估计约1/60的SO2转化为SO3,则SO3含量
10、,即PH2SO4=1.83105,lg PH2SO4=-4.737。查图27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 (71.67x)mol,耗氧(71.67x)mol。烟气中O2量。总氧量 ,干空气中N2:O2体积比为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:,解得x=0.306故CO2%:;N2%:由大气污染控制工程P46 (211)空气过剩系数第三章 大气污染气象学3.1解:由气体静力学
11、方程式,大气中气压随高度的变化可用下式描述: (1)将空气视为理想气体,即有 可写为 (2)将(2)式带入(1),并整理,得到以下方程:假定在一定围温度T的变化很小,可以忽略。对上式进行积分得: 即 (3)假设山脚下的气温为10。C,带入(3)式得:得即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2解:,不稳定,不稳定,不稳定,不稳定,不稳定。3.3解:,3.4解:由大气污染控制工程P80 (323),取对数得设,由实测数据得 x0.3010.4770.6020.699y0.06690.11390.14610.1761由excel进行直线拟合,取截距为0,直线方程为:y=0.2442x故m0.2
12、442。3.5 解:,。稳定度D,m=0.15,。稳定度F,m=0.25,风速廓线图略。3.6解:1)根据Air Pollution Control Engineering可得高度与压强的关系为将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。当t=11.0。C,气压为1023 hPa;当t=9.8。C,气压为1012 hPa,故P=(1023+1012)/2=1018Pa,T=(11.0+9.8)/2=10.4。C=283.4K,dP=1012-1023=11Pa。因此,z=119m。同理可计算其他测定位置高度,结果列表如下:测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218 319 482 1018 1307 1578 2