大气习题答案

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SO 2的浓度和CO 2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

S 10 0.3125 0.3125 H 2O 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O 2：N 2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=10.62m 3

N /kg 重油。

烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=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 m 3

N /kg 重油。 2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。

SO 2百分比浓度为

%07.0%10049

.4463125

.0=⨯，

空气燃烧时CO 2

存在最大浓度%96.15%10049

.44625

.71=⨯。

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3

N /kg 重油，

产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3

N /kg 重油。

2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H

3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N 量不计） 1）计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和SO 2在烟气中的浓度（以体积分数计）； 2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m 3

表示）；

3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S 为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t 需加石灰石的量。

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CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为

molC g /26.18475

.5100

=。燃烧方程式为

222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nN SO O H CO N O n O S CH +++→++

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

kg m kg m /74.6/104.22100026

.18)

78.31(1495.1333=⨯⨯⨯+⨯-；

SO 2在湿烟气中的浓度为

%174.0%10018

644

.11495.178.3010.0292.01010

.0=⨯+

⨯+++

2）产生灰分的量为kg g /8.144%80100

1000

1.18=⨯⨯

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3

=6.826m 3

/kg

灰分浓度为

310826

.68

.144⨯mg/m 3

=2.12×104

mg/m

3

3）需石灰石kg 21.103%

3540

7.100.32%

7.11000=⨯⨯⨯/t 煤

2.5 干烟道气的组成为：CO 211%（体积），O 28%，CO2%，SO 2120×10－6

（体积分数），颗粒物30.0g/m 3

（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3/min ，水气含量8%（体积）。

试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（3/m g μ）

；3）在标准状态下（1atm 和273K ），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。 解：1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩

%5.50%100)

25.08(99.78264.02

5.08=⨯⨯--⨯⨯-

2）在测定状态下，气体的摩尔体积为

mol L P T T V P V /46.39322

.133700273443

4.22101325221112=⨯⨯⨯⨯=⋅=

； 取1m 3

烟气进行计算，则SO 2120×10－6

m 3

，排放浓度为

6

33

12010(18%)640.179/39.4610

g m --⨯⨯-⨯=⨯。 3）3

22.45663.37(18%)2957/min 39.46N m ⨯

⨯-=。

4）3

/85.5222.4

39.460.03N

m g =⨯。 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 ρ=-⋅ （1）

将空气视为理想气体，即有

m PV RT M =

可写为 m PM V RT

ρ== （2）

将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：