大气污染控制工程第三版课后习题答案(18章全)

大气污染控制工程课后作业习题解答

第一章概论

hl解:

按Imol「?空气讣算，空气中各组分摩尔比即体枳比，故no=0.78lmeL no.=0.209moh

n.<=0?009S4meL no?t-O.OOOSSmoL 质量百分数为

C 0.781x28.01 55 me c E 0.209x32.00 “““ “启

Nr % = ------------ X100% = 75.51%? O》％ = -------------- X100% = 23.08% : - 2&97x1 - 2&97x1

,c 0.00934x39.94 “八內，“小“ ”0.00033x44.01 ,“小八“”

A r% = --------------- X100% = 1.29% , CO, % = ---------------- x 100% = 0.05% o

2&97x1 2 2&97x1

ht解:

由我国《环境空气质量标准》二级标准査得三种污染物日平均浓度限值如下:

102： O.I5m9/m\ (102： 0?l2aig/nV, CO： /hOOmg/nf。按标准状态下InV「?空气讣算,

.其摩尔数为兽=44.碍讪。故三种污染物体积百分数分别为:

$6 015 汕=0.052 0, no.：22x10-'

64x44.643 46x44.643

CO：如U.20叽。

28x44.643

I) pg =5x10554 十

F J 224x10-' 5 N

I 50 V10"*

2）每天流经管道的 ?6.质量为 I >OSIX|OXS60OX24X|O XgMOIkg

每小时沉积量 200X （5OOX I5X60X 10 *） X0.12/^ = 10.8/^

由《大气污染控制工程》PM (1-1).取m=?io

第二章燃烧与大气污染

■?I 解:

COHb 饱和度Qg

COHb COHh+O,Hh "

COHb 20b = 0.2369 “9.15% l + COHh/O,Hh 1 + 0.2369

含氧总量为4800x20=960〃?— 不同OO 百分含量对应CO 的量为: 100

960 960 2%： ----- X 2% = 1959"?厶.7%： ------- X 7% = 72.26ZH L 98%

93%

1）最初CO 水平为0%时t = -------- 巴二~ =172.0 min ：

4?2X 107X 10'

72 26-19 59

2）最初 eo 水平为 2%时 t = , \ = 125.4min o

4.2x107 X10’

由《大气污染控制工程》PI8 最大能见度为

Ik9燃油含:

重量（9〉摩尔数

（9）

需氧数（9）

C85571.2571.25

H IB-2.5SS.2527.625

S100319503125

HQ22.S 1.250

n元素忽略。

I）理论需氧量7l?25*27?625*0?SI25E?l875aiol/kg

设干空气6；（1、体积比为I： J?”，则理论空气量99> 1875 X i|.70=474.1 Smel/M重汕?HP 474.12 X 22.4/1000= 10.62ffl\/k9 重油o

烟气组成为COJhaSmor H.O 55.25+LSS = Sfr30meh SO,OJS25ffloh 04.78 X 99J875=：S7^.95moL

理论烟气量7LaS*56.S0 + 03l95 + S74.9S = 502.99mol/k9 重油。即502.99 X 22.4/1000-11.27 flfjkg 重油°

2）干烟气量为S02.99-56.S0-A4b.^9mol/k9 重油。

0 3125

$O,百分比浓度为X100% = 0.07% ,

446.49

71 25

空气燃烧时CO,存在最大浓度上竺X100% = 15.96% °

44649

5）过剩空气为10%时，所需空气量为IJX 10.62=1 h68m./k9重油,

产生烟气量为II.S67+0JX 10.62=1335 ofjkg 重油。

35%

% （质量） fflol/IOOg 煤 mol/mol 碳 C 65.7 5.47S 1 H $?2 $.2 0.58^ S 1.7 0<05> 0.010 O 2?$

0<072

0?0IS

灰分 18.1

S ?$Obg/fnol

碳

水分 9.0 相对于碳元素作如下il ?

算: 故煤的组成为ClUJiO ■… 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为-^ = I8.26g/Hw/Co 燃烧方程式为 5 .^^7 5 CH U 5M S OOIU °UUI 3 + "(°2 + 3.78 ) —> co? + 0,292 H + O.OIOSO? + 3.78/iAZ^ n=l+O.564/4+O.OIO-O

仆生灰分的助］小需X80泊44阳畑烟气量(I+0.292+0.0I0 + S.78X LM95+h644/l8 ) X 1000/1 S.26 X 22.4 X 10 —6?826fn'/kg 灰分浓度为 y X1 o'mg/m'n2?I2X lO'mQ/m' 6,826 1000x1.7% 「“

---------- xl.7x40 S)需石灰石一323. -------------- = 103?21灯八煤

按燃烧I k9煤讣算

重量（9 ）

摩尔数（mol ）

需氧数（mol ）

C 795 66.25 66?2S

$1.125 15.5625 7.76

6 0.187S 0J875

H,O

52.875

2小

设干空气中

At ：

O,体积比为S.TS ： h

所需理论空气量为九”X （66.2S+7.7e*0J875） =5S4.76mol/k9 煤。理论烟气量 82 66?2S(noh SO2 0J87Smoh H2O I S ?5625*2?9g OSOmol

总讣 66.2S* 8?$0*0?l87S*280?54=Sfr5?40mol/k9 煤实际烟气量 $65?"*0?2 X

S54.76^4S6.^Smol/k9 煤，SO.浓度为匹><100% = 0.043%。

43643

取Imol 煤气计算

共需 O?0<00S+0.MS+0.065+0>0M=0.32Smoh 设干空气中 ft ： O ?体积比为 5.76： h 则理论干空气量为0.225X （5^78+l ） =l.066ffloh 取a = l.2.则实际干空气I.QX

1.066fflel=： 1,279moh

芒.78x354.76=2 沁 4加

4.78

CO, CO

H, CH. 0.002mol O.OSfflol 0.285mol

(OJrO.004) mol

O.OOTmol

耗氧量O.OOSmol

O.MSmol O.OftSmol

O.OMfflol

空气含湿量为Mg/m ；,即含H,00.67mol/ 14.941/ m ；。故HQ 体积分数为I.%,%。

1 279

故实际空气量为E 疏H2戒皿

S,78+0.S2^=l367ffleh HtO0.002*0J26+0.0M+h298X |.i|9S%+0.004=0>20lfflol

故实际烟气量 0.002+O.S42+LS67+0.20I+0.2X h066=2.l25mol t>S 解:

I) nt%=l-ll%-a%-2%-O.OI2%=78.99%

由《大气污染控制工程》M6 （2-11）

2）在测；4^状态下.气体的燈尔体枳为

型込=101325 X22.4X443 = 39血皿:

"T\ P2 273 X 700 X 133.322

取Iflf 烟气进行讣算，则20X10

排放浓度为

170x10"

丽时 x(-8%)x64“l79M 几

22 4 ,

S) 5663.37X 上竺-X(1-8%) = 2957"成/min ° 39.46 ' N

39 46 .

4) 30.0X-—= 52.85g/?4-

按1X9煤进行计算

軍量（9）

摩尔数（mol ）

需氧数（mol ）

C 758 6SJ7 6SJ7 H 40.75

20.57S

I0J9

烟气量IO,:

0.002mol , CO. : 0.285+0.007+0.05=0342mol , n ?：0.22S X

8-0?5x2

空气过剩诙冷心立r 100% 55%

需氧 frS ?l7*IO ?l9+047S ?86fnol

设干空气中九：Ot 体枳比为5.78： h 则干空气量为7S.86X4.7SX L2：=x|2S.66ffloh 含水 ^21.66X0.01 l6=^.9lmoU

n.： 7S>66XS,78=279J9mol ；过剩干空气 0?2X7S ?06X 4?78=704lfflok

实际烟气量为 bSJ7+0.5 + 29>9l+279J9+70.6l=4^S3emol

$O,含量为0?H%?估计约1/60的$O ■转化为KX ?则$O 含量

0」叫一H83xK)=即―WXWr —m

査图2-7得煤烟气酸露点约为摄氏度。

以11<9汕燃烧计算,

C 86O9

7l.67mel ；

H MO9 70mer 耗氧”moh

设生成 CO H mot 耗氧 03Hmot 则生成 CO, C7I.67-H)moh 耗氧(7I ?67-H ) moL

O.S 0.5

HQ 8S.2S

AMS

烟气中：CO,6SJ7mol ： SO, O.Smol ：

HQ4ei*M2S*20?S75“9?9lniol ；

瓦中 cO, 6*17 X100% = 14.25%： $6

x 100% = 0.11%；

443.38 443.38

29.91 "小 w ? 279-19 + 0,79x70.61 “小 ”丄“ X100% = 6.74% ； n. --- X100% = 75.55%。 443.38 70.61x0.209 “g dz

----------- xlOO% = 3,33% o 443.38

o. 443.38

总氧量^^ + ^ + "677） + 306.67 + 24“干空气中独：6体积比为

S.78： I,则含仏（ I06.67 + 2A.5H ）O 根据干烟气量可列出如下方程: 册+ 7I.67 + M7 乱咲 67 + 24列=命，解 W-=0.,0.

故 CO,%：

"叮社3" X100% = 13.99% :

0.306 600x10"

第三章大气污染气象学

$?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 = -gp ?dZ (I)

将空气视为理想气体，即有

P V = — RT 叮写为 p = — = — (2) M V RT

将（2）式带入（I ）,并整理，得到以下方程:

假定在一泄范崗内温度T 的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得:

'心一I 即碼一船兮引⑴

n.%：

3.7心.5X0.306+I06.67.00% 詡.62%

0306

600x10"

由《大气污染控制工程》IM6 (2一11)

1.5-0.5x0.06

过剩力弋数+0.264 x 84.62-(1.5 - 0.5 x 0.06) = 1.07

假设山脚下的气温为10 C.带入（$）式得:

9&0?°29丄

1000 8.314x283

得SZ = 5.1km

即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km.

$上解:

AT 297 8-298

S 一&一= 叫 s 不稳?立

△T 297.5-297,8 ,"八““宀

710 30= ---- - ------------- = 1.5K/100"? > 了.，不稳足

Z Az 30-10 *

Ar 297.3- 297.5 ,门一“八卄宀

730?50=一二-= ---- 5 "— = l?°K/100m>",不稳止

Az 50-30

△T 297.5 — 298

/|?5-30 = ( V = l?75K/100〃? > 人,不稳窪

Az 30-L5

解:

丁产城严"0（需严6.49K

$/解:

-—7 ”7 由《大气污染控制工程》P80 ($-?)? ?=?,(—)".取对数得lg= = z?lg(—) Z|

设lgX = y, |g（A）= x,由实测数摇得

示=石（|■严=2 X （訝7 = 2.2伽心兀=沐乡严=2 X 帶严=2.3勺“ / s

'皿鈔①帶严=2.59皿。

稳定度 6 m=O.I5

心石會严=2x （罟严=3.48皿。

稳定度m=0.25

"解:

dP 0M

M J 严-2X （号严-2.99必，

石一石

.JOO 、 =2x (—

z 。 10 Z 。

10 严-2x(2?严 _4.23,?/5

，石-石（?严

= 2x(—

Z Q

“0(玉)m = 2x(^0)°" = 5.03ni/ s

Z Q 10

=3?56川/$

必=4?68加/$

?| =

?5 =

时兀卽帶叫2?如"

心再严=2 X （罟严=2.55皿,

Z 。

石皿字严=2x （罟严》皿

Z 。

石皿玉严=2x(型

0 z/ 10

心3」3必,石兀伶严=2x （罟严=3.33必

I)根据《Hif Pollution Conhol Efigiogri"》可得高度与压强的关系为-^ = '

将 9=9.8lm//\ ffl=0.029k9. R=8.S U/(moUK)代入上式得 Jz = -29.21 —7 o 当l=lhO 6 气压为1025 hPo ；当6 气圧为lOIShPo.

故"(1021 + 1013)/2=1018P6 T=( 11.0*9.8)/3=10.4 828S/K. dP=IOI2JO2S =

-IIPQ.

-11

因此dz = —29.21 --- 283,4/? = 89/? , x=l I9(n?

1018

2) 時不稳定:

/6-7

13-12.6=0 人,稳立;

—271

Z4-5

Z5-6

一仏一驴一2.22K/KX),“O,逆温:

△g

12-14 ------ = -l ?98K/100"i<0, -101 逆温:

14-15

△S

-163

= -0?61K/100w vO , 逆温:

△g

m = 0?37K/100w<7d ， -536 I

稳也

1013

&地iK = T 地面

（P 厂地面

[叽。?叫 294.1（陛严=293 K , e 一孚一豊存0&K/ES 稳左;

16 — O ?8 =0 28K /IQO 加 <7#,稳泄。 —281

"解: 以第一组数据为例进行il 算：假设地而大气压强为IOUhPQ.则由习题推导得到的公

p P M

式= 一需一ZJ ，代入已知数据（温度T 取两高度处的平均值）即

9.8 X 0.029 X 458,由此解得 Pt=96lhPo 。

由《大气污染控制工程》P72 （J-I5）可分別计算地面处位温和给；4^高度处位温：

一仏 / 9-10 A

-y-io

* T

u Oil

——= -- ----- =l ?22K/100”! > 0 ,故7] = —G| < 0 t 逆

a 458

AT, _ 15.6-21.1

■ Az, ■

763

△耳 8,9-15.6 &3 580

△刀 5.0-25.0

2000

△A 20.0-30.0 △O 500

△人 28.0-25.0

-0.72K/100W,故/2 =-^2 =0.72/r/100zH

-l ?16K/100w,故了3 =-G3 =l 」6K/100"?>yd ，不稳世;

-I/C/100?/,故Z, =-G, =lK/100/z/>/^,不稳姐

-2K/100w,故九=-4 =2K/100加，不稳总

700 "dSK/lOO 心。，故逆温。

" 1013

8.314x297

& = T\ （竺_严88 = 299.7（—f^??=3O3.16/C.

八

961

293-303

故位温梯度=

=2?18K /100m

0-458

以第-组《为例进行讣算，由习题:M 推导得到的公式畤一欝4引，设地而

Q T* Z1000 V 0,288 CC/I 1 /

\ 0,288

C F*

&地面=T 帧（E —） = 2% ? 1（而7） = 292 2K

Mfertri

lU"

同理可计算得到苴他数据的地而位温?结果列表如下:

970

压如，代入数据得到：

籍鶉X 碌解""「g 因此

SJO 略。

第四章大气扩散浓度估算模式

吹南风时以风向为H轴.《轴指向峭壁，原点为点源在地而上的投影。若不存在昭壁，则有p（2M//）= —exp（一&{exp［—°~ 竹+ ex p［一（罕弓），］}

2兀19$%2b；2b；2b；

现存在可考虑P为实源与虚源在所关心点贡献之和0

实源_exp（-专二）{exp［-与字 | + exp［-耳了）.

All

2兀2cr; 207

207

翊》器石呦-专ddp[-譽：] + exp[-詈：]}

因此厂遵:沁(-詡CP[-晋] + exp[-詈I"

宀旳[-容Gxp卜屮gp[-护]}

2兀10$叭2cr；2b；2(7：

= —{exp（一j^） + exp［—（2t~J）「］}{exp［—U~^「］ + ex 卩［-（罕仔）「］}

ZFQybz 2b；2b；2b；2b；

刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

亀■解:

霍兰徳公式

^// =专（1.5 + 2.7人~人 D）= 5+2.7X°"~288 X5）=96.16"八u T$ 4 418

布里格斯公式

7 7 410 _ ORR X X 13?5X 52 =29521kW>21000kW 且 H <=IOH/.此时 2/=O ?362Q ；；

按国家标准CB/TIS20I-9I 中公式计算, 因 0.>=2IOOkUI. T/ To>=ISOK>SSK

Mi =mQ ；jH ：Z =1?303X 29521"X 120E X 4T=244?93/"

(发电厂位于城市近郊?取n=hSOS, n.-l/5. n,=2/S)

由《大气污染控制工程》P88 (fl-9)得

阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P95表fl-q 査得H-SOOm 时

b 〉?=35?3"hq=18?M 。将数据代入式fl-8得

由霍兰徳公式求得

V D T _T 20x0 6

405 — 293

A// = 4(l ?5 + 2?7 ~ D)=

(1.5 + 2.7X x06) = 5.84"?,烟囱

u T$

有效高度为 // = H,+A//=30 + 5.84 = 35.84川.

27人叫产9.6加418

"9.6xl0? X gr

厂亠沁(-

”

兀 iQ'Qz 2b ；

兀 X 6 X 35.3

X18.1

exp(-

6°，) = 0.0273"?g /"/

2x18.1-

6()2

羽一金AWiTIiR "El 几

405

由《大气污染控制工程》P89 (fl-10), (fl-ll)

取稳世度为D 级，由表4-fl 査得与之相应的H=：7?.6mo

由《大气污染控制工程》"8 (fl-51)

r 2

by2 =by](二)9 =by](——产3=3?02bH (当 1/z < r, < lOOh q=O.S) r 1 0.05

佔解:

有限长线源 p(.v,0,0, H)= 径 CX P(-厶)r -^ex p(—￡-)dP 。

2b ； 3P\ 42托

首先判断大气稳定度，确；4^扩散参数。中纬度地区硝朗秋天下午牡00,太阳高度角

S0-S5左右?属于弱太阳辐射；査表44,当风速等于$?〃时，稳定度等级为6则^OOffl

处 by = 43?3gbz = 26?5w o

貝次判断5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。5分钟时，污染物到达的距离

jf = wZ = 3x3x60 = 540zH>400/;z,说明已经到达受体点。

距离线源下风向 4m 处，P.= - 75/fl5.5= - hTS2 . Pt=75/45.S= L752 :

Q L =——g /(/?- S)= 0?6g /{m ? s) c 代入上式得

1 (J

经F r -迈

兀iiH by

此时by =50.1/H O 代入上式=

2x10 兀X4X35細「/需"235/上

exp (一 2b ；' 3.02 3.02

3.4x10 ' =1 ]2xl(rd/"F

有限长线源心力舲e 性)怙

exp (—jp

fl ?① 1 p~ , Q 阳皿?

=厉 x3x26/5；

/^exp(-2)切=5.52 吨皿。

端点下风向P F O ，代入上式得

“46 1 p2

Jo ^^y^exp(-—)Jp = 3?0吨 fin

设大气稳立度为C 级，％晋=232.56g 。=昙=6曲- 当H=I.Okffl. by=99?l”bz=61?4w 。由《大气污染控制工程》PI06 （fl-49）

V *■

H-

QXM")=砂 +/)G +%)沁-m? 2 J +I} 10

1 q-

=托X 3X(99.1 + 232.56)(61.4 + 6.98) °乂卩1" 2 (61.4 + 6.98)，="刃 x 1°

"也亀■解: 设大气稳卫度加级。b,=器=筈讐= 74—宀226皿当H=2kffl 时，H X H <2H O ?按H= Ho 和H =2H 。

时浓度值内插讣算q H=H°时，<7, = 118.26w,C7, =74.42?n 代入《大气污染控制工程》P88 5-9）得 p\ = -^exp(X)= ___________________

凹 _________ exp (一 200, ,) = 0.050哗加

加 Q 、S 2b ；龙 X 3.5 X11 &26 X 7442 尸 2x 74.42^ 180 H= 2HO 时，by = 221 .dlmbz = 139?10山，代入 PIOI (fl —56)得

180 G = -=^——exp(-—) = -= -------------

-- -------- = 0.257吨/??；

■ 厉"Dby 2b ；厉 X 3.5x360 X 22141 通过内插求解 P = 0.05 + °?2

刃一 °?°5°(2000 -

1226.5) = 0.18 Img / n?

1226,5

2x0.6

“732

Q (400 .0,0,0) = ,x0.6_ % 广厉 x3x26?5 Jo

180

当H=6hffl>2Hon4? o\?=474w r p = __ ___ _ ________ = 0.120w?g /"F

7^x3.5 x 360 x 474

计算结果表明，在H O<=H<=2H.范［利内，浓度随距离增大而升高。

轧10解:

由所给气象条件应取稳定度为e级。査表4-fl得ii=l2kfn处，6 = 4277 m.a =87.4nio % ?+善=427 + ￥ = 433.2加，切=// +2a, = 50 + 2 x 87.4 = 224.8zn

100

P F (1200Q0Q50) = __ F ----- = ---- -- --------- = 1.365 x 1 (T」g /

加3。

J2;n〃7/b# J2兀 X3x224.8x433.25

4.11

解:

按《大气污染控制工程》Ml

AT 418 -293

e.=035P.e- = 035xI0I3 x 265 x^^ = 2.810x.0^HV>21(X)HV

由MO (5-?) n=订(Z)用=3(乞)m = 1.687H严

乙0 10

按城市及近郊区条件，参考表吗一仏取n=L5O5, n.= l/5, ft.=2/5>代入P91 (fl-M)

AH =倔砰丁' = 1.^2豐:严严=23.48”严

1.687 础

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06m9/m^ (年均人代入PI09 4-62)

2x80x107x0.5

J _______________ J 八 22 八 * 2 八SV ______________

Y3?142x2?718xl?687(H,+A//)°3(0?06-0?05)xl0f

解得H+Md = H+23.4SHy^->351Am

X J S

干是实际烟囱离度可取为ITOflu