答案-05大气考试题(A)

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2001级环境工程专业《大气污染控制工程》试题答案 (A卷)

一、填空(每空1分,共20分) 1. 粉尘、CO2、SO2 、铅尘 ; 硫酸烟雾、硫酸盐气溶胶、SO3

2. 10(9) 二级 3.对流层、平流层、中间层(高空对流层)、暖层(电离层)、散逸层 4.正态分布 5.温度 时间 湍流度 6. A、C、E 7.穿透曲线法 希洛夫近似法 8. CO 、 NOx 碳氢化合物 9. 空气中的O2 二、概念解释(每小题3分,共12分) 1. 有效源高:就是烟流中心线完全变成水平时的高度,它等于烟囱的实际高度和烟囱的抬升高度之和。

2. NOx的氧化度:NO2在NOx中所占百分比(NO2/NOx·100%)。 3. 频率密度分布:简称频度分布,指单位粒径间隔宽度时的频率分布。 4. 大气污染:是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利,甚至危害了生态环境。

三、判断正误,对的打“√”,错误的打“×”并加以改正 (共13分) 1. (3分) 答:“×”,改正: 旋风除尘器 电除尘器 文丘里 重力沉降室 布袋除尘器

静电力 筛滤拦截 重力 离心力 惯性碰撞、拦截 2. (2分) 答:“×”

改正:吸附法处理二氧化硫污染物,对于一定量的吸附剂,提高吸附塔的空速,可降低去除效率。 3. (2分) 答:“×” 改正: 说明该方位的污染源越易对下风向造成污染 4. (3分) 答:“×”

改正:低温时,催化反应过程为动力学控制,升高温度可明显提高总反应速率; 高温时,催化燃烧过程为扩散控制,升高温度对总速率的影响不明显。。 5. (3分) 答:“×”

改正:在吸收操作中,吸收操作线总是位于平衡线的上方。 四、论述题(每小题5分,共30分) — 答题要点 1.答: (1) 波浪型烟流:烟流翻卷型,γ>0,γ>γd,大气处于很不稳定状况,对流强烈。在污染源附近浓度较大,但能很快扩散。污染物很少着地,只有较低烟囱排出的一定污染物可能在离烟囱不远处与地面接触。(1.5分)

(2)锥型烟流:烟流呈圆锥型,发生在中性条件下,r-rd≈0,大气处于中稳状况,湍流强度比平展型大,但比不稳定时要小。地面污染物浓度近似于高斯模式分布。(1.5分) 波浪形、锥形二种烟流形状对应的温度层结:

(1分) (1分)

2.答:(1)NOX主要来源于两个方面:一是自然界中的固氮菌、雷电等自然过程产生,二是人类活动产生。人类活动产生的NOX包括:燃料的燃烧过程;机动车和柴油车尾气;工业废气等。(1分)

(2)危害:造成大气污染的主要是NO和NO2,其中NO2的毒性比NO高4-5倍。NO能与血红蛋白作用,降低血液的输氧功能。NO2对呼吸器官有强烈刺激,能引起急性哮喘病。NOx也是形成酸雨的重要污染气体之一。NO2参与光化学反应形成光化学烟雾后,其毒性更大。(1分) (3)控制途径:(2分) ①燃烧过程脱氮:排烟再循环法、二段燃烧法、低NO燃烧器。 ②汽车尾气脱氮:二段催化法、三元催化法。 ③工业废气脱氮:吸收、吸附、催化转化法等。 (4)电厂燃煤烟气氮氧化物的净化技术:吸收、吸附、催化转化、电子束照射法等。(1分)

3.答:(1)电除尘器结构示意图:(1分) (2)应用条件及特性:(1分) 主要优点:压力损失小,一般为200~500Pa;处理烟气量大,可达105~106m3/h;能耗低,大约0.2~0.4kWh/1000m3;对细粉尘有很高的捕集效率,可高于99%;可在高温或强腐蚀性气体下操作。 主要缺点:一次性投资费用高,占地面积大,应用范围受粉尘比电阻限制,难以适应操作条件的变化。 (3)电除尘器的工作原理涉及电晕放电、气体电离、粉尘粒子荷电、荷电粒子的迁移和捕集以及清灰等过程。(1分) (4)影响电除尘器效率的因素:除了影响电晕放电的因素—气体的温度、压力和组成外,主要有颗粒的特性,除尘器结构和操作参数。(1分) (5)粉尘比电阻适宜范围:104~2×1010Ω·cm。若粉尘比电阻过低,荷电粉尘到达集尘极后会立刻放出所带电荷,并获得与集尘极同极性的电荷,若电荷形成的斥力大于粉尘的粘附力,则沉积的粉尘将重返气流,产生跳跃,不能沉积,导致除尘效率下降;若粉尘比电阻过高,易在集尘极上形成称为“反电晕”或“反电荷”的电晕放电现象,削弱了粉尘的沉降,造成除尘效率显著下降。(1分) 4.答:(1)文丘里除尘器的结构示意图:(1分)

(2)文丘里除尘器的除尘过程,可分为雾化、凝聚和脱水三个过程,前两个过程在文氏管内进行,后一过程在脱水器内完成。(2分) (3)主要影响因素:液气比;洗涤液和粉尘密度;含尘气体性质;文丘管尺寸。(1分) (4)特点:该除尘器以机械力惯性碰撞、凝聚等为主,可以去除粒径大于0.5µm以上的粉尘,除尘效率大于99%,压力损失较大。(1分) 5.答:(1)SO2污染的来源及危害:主要产生于化石燃料的燃烧过程,硫酸厂、炼油厂等化工企业生产过程。对人体呼吸器官有很强的毒害作用。若遇到水汽,形成硫酸雾,就可以长时间滞留在大气中,毒性比SO2大10倍左右。也是形成酸雨的重要污染气体之一。(2分) (2)控制SO2污染的主要途径:清洁生产、采用低硫燃料、改进燃料结构、燃烧中脱硫、燃料脱硫及烟气脱硫等。(1分) (3)石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫优缺点及改进工艺及方法:(2分) 优点:采用的吸收剂价格低廉、易得,投资、运行费用较低;缺点:易发生设备堵塞或磨损吸收效率较高。 目前常用的改进工艺及方法:①采用喷雾干燥法工艺;②采用改进的工艺,在原工艺基础上,运行过程中添加缓冲剂,如:己二酸、硫酸镁等。 6.答:双膜理论的基本要点: (每个要点1分) (1)在气液两相接触时,两相间有个相界面。在相界面附近两侧分别存在一层稳定的滞留膜层(不发生对流作用的膜层)——气膜和液膜。 (2)气液相质量传递过程是:

直至达到动态平衡为止。 (3)在界面上,气液两相呈平衡态,即液相的界面浓度和界面处的气相组成呈平衡的饱和状态,也可理解为在相界面上无扩散阻力; (4)在两相主体中吸收质的浓度均匀不变,因而不存在传质阻力,仅在薄膜中发生浓度变化;存在分子扩散阻力,两相薄膜中的浓度差等于膜外的气液两相的平均浓度差。 吸收速率方程的基本形式:(其中任一个) (1分) 气相分传质速率方程: 液相分传质速率方程: 总传质速率方程:

五、计算题(共25分) 1题:(10分) 解:(1)以1Kg煤为基础 组成 质量/g 摩尔量/mol 需氧量/mol 产物/mol C 660 55 55 55 S 17 0.53 0.53 0.53 O 23 0.72 -0.72 H2O 90 5 0 5 H 30 15 7.5 15

液相主体液膜表面相界面气膜表面吸收质从气相主体湍流扩散分子通过液膜扩散分子通过气膜扩散湍流扩散AiAyAyykN

AiAGAPPkN

AAixAxxkNAAiLACCkN

*

AAAGAPPkN

*

AAyAyykN

AAALACCkN*

AAxAxxkN*总需氧量为:55+0.53-0.72+7.5=62.31mol/Kg煤 (2分) 理论空气量为: 62.31×(1+3.76)=296.6 mol/Kg煤=296.6×22.4=6.64Nm3/ Kg煤 (2分) 理论烟气量为: 55+0.53+5+15+3.76×62.31=309.8 mol/Kg煤=6.94 Nm3/ Kg煤 (2分) 实际烟气量为: 309.8 +(1.1-1)296.6=339.46mol/Kg煤 =6.94+(1.1-1)6.64= 7.6Nm3/ Kg煤 (1分) (2)1吨煤中含S:0.53×1000=530mol ∵Ca/S=1.7 ∴需Ca为:1.7×530=901 mol (1.5分) ∵CaCO3/Ca摩尔比=1 ∴需CaCO3量为:901×100/1000=90.1Kg/t煤 (1.5分) 2题:(8分) 解:依题意进、出除尘器气体的含尘流量为: (4分)

应选用的除尘器的效率为: %98%10016533.31%10010iS

S (4分)

3题:(7分) 解:由亨利定律Exp*可得,已知条件下CO2在水中的摩尔分率为: (2分)

因此,200C时,CO2气体在水中的溶解度为: )(34442/034.0)1012.61(181012.6441012.6997)1(mmolxMxMxcsCOL



(5分)

或: 05.01012.64x满足

hkgdkgCQShkghgCQSNNiNiNi/33.32480/80/165/165000355000000481012.61065.1101325Epx

)(34/034.0181012.6997mmolMxcsL