环境工程学课程作业及答案

第一次作业 1. 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出 SQ 、NQ 、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：污染物体积百分数分别为:2. CCl 4气体与空气混合成体积分数为X 10「4的混合气体，在管道中流动的流量为 10乩、/$，试确定：1） CCl 4在混合气体中的质量浓度（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）； 2）每天流经管道的 CCb 质量是多少千克2)每天流经管道的 CCl 4质量为X 10X 3600X 24X 10「3kg=891kg3.已知重油元素分析结果如下： C ： % H : % Q ： % N : % S : %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SQ 的浓度和CQ 的最大浓度；3）当空气的过剩量为10%寸，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 855H 113-S 10H 2QN 元素忽略。

1） 理论需氧量++=kg设干空气Q: N 2体积比为1 :,则理论空气量X =kg 重油。

即X 1000=kg 重油。

烟气组成为，HQ +=，，X =。

理论烟气量 +++=kg 重油。

即X 1000=11.27 m 3Jkg 重油。

2） 干烟气量为—=kg 重油。

0 3125SQ 百分比浓度为100% 0.07%， 446.4971 25SQ 2 m ，NQ 2 m ，CO m 。

按标准状态下im 干空气计算，其摩尔数为1 io 3 22.444.643mol 。

故三种SQ:30.15 1064 44.6430.052 ppm ，NQ ：0.12 10 46 44.6430.058 ppmCQ4.00 10 28 44.6433.20 ppm解：1）(g/m 3N )41.50 10154 22.4 101.031g/m Nc(mol/m 3N )1.50 10 4 322.4 10 333 6.70 10 mol /mN空气燃烧时CQ存在最大浓度一—100% 15.96%。

446.493）过剩空气为10%寸，所需空气量为x =11.68m 3N /kg 重油，产生烟气量为+x =12.33 m 3N /kg 重油。

4.普通煤的元素分析如下： ％灰分% % %水分% % （含N 量不计）1） 计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和 SQ 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 5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（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:故煤的组成为,n=1+4+— 2= 1）理论空气量1.1495 （1①7® 1000 22.4 10 3 m 3/kg 18.26SO 在湿烟气中的浓度为一1.6441 0.292 0.010 3.78 1.1495182）产生灰分的量为 18.1 1000 80%144.8g/kg100烟气量（1+++x +18）x 1000/ xx 10— 3=6.826m 3/kg144 83 灰分浓度为103mg/m=x 104mg/m6.8261000 1.7% …1.7 403）需石灰石 ——3200 ------------------ 103 21kg /t 煤35%5. 干烟道气的组成为：CO11%（体积），028% CO2% SQ120x 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 700mmH 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） SQ 的排放浓度（g / m 3 ） ; 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%=1— 11%- 8%— 2%— %=% 由《大气污染控制工程》 P46 （ 2— 11） 0.264 78.99（8 0.5 2）% （质量） C H S O 灰分mol/100g 煤 mol/mol 3.306g/mol 1.644g/mol燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为100 5.47518.26g/molC 。

燃烧方程式为CH 0.584 S 0.010 。

0.013 n （O 2 3.78N 2）CO 20.292H 2O 0.010SO 23.78 nN 26.74m 3 / kg ;100% 0.174% 空气过剩8 0.5 2100% 50.5%2）在测定状态下，气体的摩尔体积为V 2PMT1T2101325 22・4 443 39.46L/moI ；P 2 273 700 133.322取1m 3烟气进行计算，则 SQ1 20 X 10「6用，排放浓度为22 433)5663.37(1 8%) 2957m N / min39.46 39.46 34)30.0 52.85g/m N 。

22.4 a N第二次作业1.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、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积-体积平均直径。

50 m 2. 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为 尘器出口的气体流量为 12000 m 3N /h ，含尘浓度为340mg/mh 试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和 除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算） 。

1 3解:气体流量按 P141 (5 — 43) Q N(Q 1N Q 2N ) 11000m N /s ； 2除尘效率:120 1039.46 10(1 8%) 640.179 g/m 3。

m 、d15。

9= m 。

丛 1.85。

d50按《大气污染控制工程》 P129 ( 5-24) ln MMDIn NMD 3I n 2 g NMD 3.31 m ；P129 (5-26) |nd L P129 (5 — 29) In d sv1 2In NMD -|n 22 In NMD §ln 22d L 4.00 d sv 8.5310000nVh ，含尘浓度为 4.2g/ nL 除 漏风率 P141 ( 5 — 44)N Q2NQ1N100%鵲100% 20%;考虑漏风，按 P142 （5 — 47）1 2N Q 2N°.340 1200090.3%1N Q1N4.2 1000018不考虑漏风，按 P143 (5-48)1 -2N1 0.34091.9% 1N4.23.对于题2中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为 0.24m 2，除尘器阻力系数为，进口气流温度为423K , 气体静压为-490Pa,试确定该处尘器运行时的压力损失(假定气体成分接近空气)。

T1 (11)(12) 1 (1 95%)(1 80%) 99%22 2 3 3粉尘浓度为 g/ m 10g/m ，排放浓度10( 1 -99% =0.1g/m 3;2.22排放量X =0.222g/s 。

5.某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为 98%试绘出分级效率曲线。

解：按《大气污染控制工程》 P144 ( 5- 52) i 1 p 坐(P=)计算，如下表所示:g 1解：由气体方程PVmRT得PMRT 100004230.24 360027317.9m/s按《大气污染控制工程》 P142 ( 5-45) 9.85(1.01 10490) 298.31 4230.832g/L4.有一两级除尘系统，已知系统的流量为为80%和95%试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。

解：按《大气污染控制工程》 P145 ( 5- 58)2.22m 3/s ， 083217.921311Pa。

2，各级除尘效率分别6.某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。

解：按《大气污染控制工程》 P144（ 5- 54） Ti ^。

7.计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30秒钟内的沉降高度。

假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为、40、4000 m ，空气温度为，压力为101325Pa,飞灰真密度为2310kg/m 3。

考虑到颗粒在下降过程中速度在很短时间内就十分接近 u s ,因此计算沉降高度时可近似按u s 计算。

d p = m h= x 10- 5x 30=x 10- 4m d p =40 m h= x 30=2.64m ； d p =4000 m h= x 30=520.5m 。

8.试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最大距离。

水泥粉尘是从离地面 4.5m 高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为 25〜500 m ，真密度为1960kg/m 3，风速为1.4m/s ，气温293K ，气压 为 101325Pa 。

解：粒径为25 m ，应处于Stokes 区域，考虑忽略坎宁汉修正:u s3.69 10 2m/s 。

竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑则下落时间解：当空气温度为时 350.912kg/m ,2.3 10当d p = m 时，应处在Stokes 区域。

首先进行坎宁汉修正:雹.3.1428 8.314 387.528.97 10 3532.2m/s ，0.499 v 89.4 10 m ， Kn2 9.4 102 C 1 Kn [1.2570.4exp(当d p =4000 m 时，应处于牛顿区,Re pd p ud p0.4 d 2 P 1.61，u s18u s 1.74叽卩一）g64000 10 0.912 17.342.3 102750 0.47。

则gC 1.41 10 5m/s 。

17.34m/s 。

500，假设成立当d p = m 时，忽略坎宁汉修正，u s 0.088m/ s 。

经验证R&<1，符合Stokes 公式1818第三次作业 1. 欲通过在空气中的自由沉降来分离石英（真密度为2.6g/cm 3）和角闪石（真密度为3.5g/cm 3）的混合物,混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。

试确定完全分离时所允许的最大石英粒径与最小角闪石粒径 的最大比值。

故 土上351.35。

d p2p1262.直径为200 m 、真密度为1850kg/m 3的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K 和压力101325Pa 的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定： 1）恰好能吹起颗粒时的气速；2 ）在此条件下的颗粒雷诺数；3）作用在颗粒上的阻力和阻力系数。