大气污染控制工程课后习题答案

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n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。质量百分数为

%51.75%100197.2801.28781.0%2=???=

N ，%08.23%100197.2800

.32209.0%2=???=O ；

%29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ，%05.0%1001

97.2801

.4400033.0%2=???=CO 。

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/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3干空气计算，其

摩尔数为

mol 643.444.221013

=?。故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：

ppm 052.0643.44641015.03=??-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03

=??- CO ：

ppm 20.3643

.44281000.43

=??-。

1.3 解：

1）ρ（g/m 3

N ）3

3

4/031.110

4.221541050.1N m g =???=--

c （mol/m 3N ）

333

4/1070.610

4.221050.1N m mol ---?=??=。 2）每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10－

3kg=891kg

1.4 解：

每小时沉积量200×（500×15×60×10－

6）×0.12g μ=10.8g μ

1.5 解：

由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210

2369.010

5.19102.22102

4

22=???==--∝O p p M Hb O COHb ， COHb 饱和度%15.192369

.012369.0/1/222=+=+=+=Hb O COHb Hb O COHb Hb O COHb COHb CO ρ

1.6 解：

含氧总量为

mL 960100

20

4800=?。不同CO 百分含量对应CO 的量为：

2%：

mL 59.19%2%98960=?，7%：mL 26.72%7%

93960

=? 1）最初CO 水平为0%时 min 0.17210102.426

.7234=??=

-t ； 2）最初CO 水平为2%时 min 4.12510

102.459

.1926.723

4=??-=-t 。

1.7 解：

由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为

m K d L p

p v 8.115812

.02.24

.114006.26.2=???=

=

ρ

ρ。

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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 71.25 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 3N /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 3N /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 3N /kg 重油， 产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /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 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%10018644

.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=2.12×104mg/m 3

3）需石灰石kg 21.103%

3540

7.100.32%

7.11000=???/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 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H 2O 52.875 2.94 0 设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，

所需理论空气量为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 N 2

mol

54.28078

.476

.35478.3=?

总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg 煤

实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg 煤，SO 2浓度为

%043.0%10043

.4361875

.0=?。

2.4解：

取1mol 煤气计算

H 2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol CO 2 0.05mol 0

CO 0.285mol 0.143mol H 2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH 4 0.007mol 0.014mol

共需O 2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol 。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol 。取2.1=α，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol 。

空气含湿量为12g/m 3N ，即含H 2O0.67mol/ m 3N ，14.94L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为1.493%。故实际空气量为

mol 298.1%

493.11279

.1=-。

烟气量SO 2：0.002mol ，CO 2：0.285+0.007+0.05=0.342mol ，N 2：0.223×3.78+0.524=1.367mol ，H 2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol

故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol

2.5 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－

6m 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 =?。

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 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H 2O 83.25 4.625 0 需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol

设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则干空气量为73.86×4.78×1.2=423.66mol ， 含水423.66×0.0116=4.91mol 。

烟气中：CO 2 63.17mol ；SO 2 0.5mol ；H 2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol ；

N 2：73.86×3.78=279.19mol ；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol 。

实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中CO 2

%25.14%10038.44317.63=?；SO 2 %11.0%10038.4435

.0=?；

H 2O %74.6%10038.44391.29=?； N 2 %55.75%10038.44361.7079.019.279=??+。

O 2 %33.3%10038

.443209.061.70=??。

2.7解：

SO 2含量为0.11%，估计约1/60的SO 2转化为SO 3，则SO 3含量

51083.160

1

%11.0-?=?

，即P H2SO4=1.83×10－5，lg P H2SO4=-4.737。 查图2－7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CO 2 （71.67－x ）mol ，耗氧（71.67－x ）mol 。

烟气中O 2量

6

10600%5.1-?x

。 总氧量 x x x x

5.2467.10635)67.71(5.010

600%5.16

+=+-++?-，干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则含N 2 3.78×（106.67+24.5x ）。根据干烟气量可列出如下方程：

6

610

600)5.2467.106(78.367.7110600%5.1--?=+++?x

x x ，解得x=0.306

故CO 2%：

%99.13%10010600306.0306

.067.716

=??--；

N 2%：

%62.84%10010600306.0)

67.106306.05.24(78.36

=??+?-

由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩系数07.1)

06.05.05.1(62.84264.006

.05.05.11=?--??-+=α

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第三章 大气污染气象学

3.1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 g dZ ρ=-? （1）

将空气视为理想气体，即有

m PV RT M =

可写为 m P M V R T

ρ== （2） 将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：

dP gM dZ P RT

=- 假定在一定范围内温度T 的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：

ln gM P Z C RT =-

+ 即 2211

ln ()P gM

Z Z P RT =--（3） 假设山脚下的气温为10。

C ，带入（3）式得：

5009.80.029ln

10008.314283Z ?=-?? 得 5.7Z km ?= 即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km 。

3.2解：

d m K z T γγ>=---

=??-

=-100/35.25.110298

8.297105.1，不稳定

d m K z T

γγ>=---=??-

=-100/5.110308.2975.2973010，不稳定

d m K z T

γγ>=---=??-

=-100/0.130505.2973.2975030，不稳定

d m K z T

γγ>=---=??-

=-100/75.15.1302985.297305.1，不稳定

d m K z

T

γγ>=---=??-

=-100/44.15.1502983.297505.1，不稳定。

3.3解：

288.00101)(P P

T T =， K P P T T 49.258)400

600(230)(

288

.0288.00101=== 3.4解：

由《大气污染控制工程》P80 （3－23），m Z Z u u )(

11=，取对数得)lg(lg 11

Z Z

m u u = 设y u u

=1

lg ，x Z Z =)lg(1，由实测数据得

由excel 进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x

故m ＝0.2442。

3.5 解：

0.070.07110050(

)2() 2.24/10Z u u m s Z ==?=，0.070.07

2200100()2() 2.35/10Z u u m s Z ==?= 0.070.073300200(

)2() 2.47/10Z u u m s Z ==?=，0.070.07

4400300()2() 2.54/10Z u u m s Z ==?= 0.070.07

5500400(

)2() 2.59/10

Z u u m s Z ==?=。 稳定度D ，m=0.15

s m Z Z u u /55.2)1050(2)(

15.015.00101=?==，s m Z Z u u /82.2)10

100(2)(15

.015.00202=?==

s m Z Z u u /13.3)10200(2)(

15.015.00303=?==，s m Z Z u u /33.3)10300(2)(15

.015.00404=?== s m Z Z u u /48.3)10

400(2)(

15

.015.00505=?==。 稳定度F ，m=0.25

s m Z Z u u /99.2)1050(2)(

25.025.00101=?==，s m Z Z u u /56.3)10100(2)(25

.025.00202=?== s m Z Z u u /23.4)10200(2)(

25.025.00303=?==，s m Z Z u u /68.4)10300(2)(25

.025.00404=?== s m Z Z u u /03.5)10

400(2)(

25

.025.00505=?== 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

dz RT gM P dP -= 将g=9.81m/s 2、M=0.029kg 、R=8.31J/(mol.K)代入上式得T P

dP

dz 21.29-=。 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m m dz 894.2831018

11

21

.29=--=，z=119m 。 同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：

2）图略 3）d m K z T γγ>=---=??-

=---100/35.189

8

.911212121，不稳定； 0100/22.299128.9323232<-=---=??-=---m K z T γ，逆温； 0100/98.1101

14

12434343<-=---=??-

=---m K z T γ，逆温；

0100/61.016315

14545454<-=---=??-

=---m K z T γ，逆温； d m K z T γγ<=---=??-=---100/37.053613

15656565，稳定； 0290

13

13767676=---=??-

=---z T γ d m K z T γγ<=---=??-=---100/15.02716

.1213878787，稳定； d m K z T γγ<=---=??-

=---100/85.012996

.16.12989898，稳定； d m K z T γγ<=---=??-

=---100/28.0281

8

.06.1109109109，稳定。

3.7解：

0100/22.1458

1

.217.26111>=-=??=

m K z T G ，故011<-=G γ，逆温； m K z T G 100/72.07631

.216.15222-=-=??=

，故d m K G γγ<=-=100/72.022，稳定； m K z T G 100/16.15806

.159.8333-=-=??=

，故d m K G γγ>=-=100/16.133，不稳定； m K z T G 100/120000

.250.5444-=-=??=

，故d m K G γγ>=-=100/144，不稳定； m K z T G 100/25000

.300.20555-=-=??=

，故d m K G γγ>=-=100/255，不稳定； 0100/43.0700

.250.28666>=-=??=

m K z T G ，故066<-=G γ逆温。

3.8解：

以第一组数据为例进行计算：假设地面大气压强为1013hPa ，则由习题3.1推导得到的公式

2211

ln

()P gM Z Z P RT =--，代入已知数据（温度T 取两高度处的平均值）即

458297

314.8029

.08.91013P ln

2???＝－，由此解得P 2=961hPa 。 由《大气污染控制工程》P72 （3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温：

K P T 293)1013

1000(1.294)1000(

288

.0288.0===地面地面地面θ， K P T 16.303)961

1000(7.299)1000(

288.0288.0111===θ， 故位温梯度=

m K 100/18.2458

0303

293=--

同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：

3.9解：

以第一组数据为例进行计算，由习题3.1推导得到的公式2211

ln

()P gM Z Z P RT =--，设地面压强为P 1，代入数据得到：458297

314.8029

.08.9P 970ln

1???＝－，解得P 1=1023hPa 。因此 K P T 2.292)1023

1000(1.294)1000(

288

.0288.0===地面地面地面θ 同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：

3.10 解答待求。

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第四章 大气扩散浓度估算模式

4.1解：

吹南风时以风向为x 轴，y 轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有

]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2),,,(2

2

2222'

z z y z

y H z H z y u Q H z y x σσσσπρ+-+---= 现存在峭壁，可考虑ρ为实源与虚源在所关心点贡献之和。

实源]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(22

2

22221z z y z y H z H z y u Q σσσσσπρ+-+---= 虚源]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[22

2

22222z z y z y H z H z y L u Q σσσσσπρ+-+----= 因此]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(22

2

2222z z y z

y H z H z y u Q σσσσπρ+-+---=+ ]}2)(exp[]2)(]{exp[2)2(exp[22

2

2222z z y z

y H z H z y L u Q σσσσσπ+-+---- =]}2)(exp[]2)(]}{exp[2)2(exp[)2{exp(22

2

222222z z y y z

y H z H z y L y u Q σσσσσσπ+-+----+- 刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2解： 霍兰德公式

m D T T T u

D v H s a s s 16.96)5418

288

4187.25.1(455.13)7

.25.1(=?-?+?=-+=

?。 布里格斯公式

kW kW D v T T T Q s s a s H 210002952155.1341828841810

6.9

7.2106.97.223

2

3>=??-??=-??=

--且x<=10Hs 。此时 3/23/213

/11

3

/23/180.2429521362.0362.0x x u

x Q H H =??==?--。

按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因Q H >=2100kW ，Ts －Ta>=130K>35K 。

m u

H Q n H n s n H 93.244412029521303.113/23/11

021

=???==?--

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n 1=1/3，n 2=2/3）

4.3解：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

3

2

222/0273.0)1.18260exp(1.183.35680)2exp(m mg H u Q

z z

y =?-???=-=πσσσπρ

4.4解：

阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P95表4－4查得x=500m 时

m m z y 1.18,3.35==σσ。将数据代入式4－8得

32

2

22/010.0)1

.18260exp()3.35250exp(1.183.35680)60,0,50,500(m mg =?-?-???=πρ。

4.5解：

由霍兰德公式求得

m D T T T u

D v H s a s s 84.5)6.0405

293

4057.25.1(46.020)7

.25.1(=?-?+?=-+=

?，烟囱有效高度为m H H H s 84.3584.530=+=?+=。 由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）

y z

e H u Q σσπρ2

max 2=

时，m H z 34.252

84.352===σ。 取稳定度为D 级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m 。 此时m y 1.50=σ。代入上式3

2

max /231.01

.5034.2584.354102m g e μπρ=????=

。

4.6解：

由《大气污染控制工程》P98 （4－31）

13

.01121202.3)05

.02()(y y q y y σσττσσ===（当h h 10012<≤τ，q=0.3）

333

1222/1012.102.3104.302.3)2exp(m g H u Q

z z

y --?=?==-=ρσσσπρ

4.7解：

有限长线源dP P H u Q H x P P z z L

)2exp(21)2exp(22),0,0,(2

2221--=?π

σσπρ。

首先判断大气稳定度，确定扩散参数。中纬度地区晴朗秋天下午4：00，太阳高度角30～

35。

左右，属于弱太阳辐射；查表4-3，当风速等于3m/s 时，稳定度等级为C ，则400m 处

m m z y 5.26,3.43==σσ。

其次判断3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。3分钟时，污染物到达的距离3360540400x ut m m ==??=>，说明已经到达受体点。

有限长线源dP P H u Q H x P P z

z L

)2exp(21)2exp(22),0,0,(2

2221--=?πσσπρ

距离线源下风向4m 处，P 1=－75/43.3=－1.732，P 2=75/43.3=1.732；

)/(6.0)/(150

90

s m g s m g Q L ?=?=

。代入上式得 3732

.1732

.12

/52.5)2exp(21

5

.26326.02)0,0,0,400(m mg dp P =-????=

?

-ππρ。

端点下风向P 1=0，P 2=150/43.3=3.46，代入上式得

346

.30

2

/0.3)2exp(21

5

.26326.02)0,0,0,400(m mg dp P =-????=

?

ππρ

4.8解：

设大气稳定度为C 级，m m z y 98.615

.215

,56.2323.4100000====

σσ。 当x=1.0km ，m m z y 4.61,1.99==σσ。由《大气污染控制工程》P106 （4－49）

]})()([21exp{))((),0,,(2

2

20200z z y y z z y y H y u Q H y x σσσσσσσσπρ+++-++=

3522

/1057.4])

98.64.61(1521exp[)98.64.61)(56.2321.99(310m g -?=+?-++??=π

4.9解：

设大气稳定度为C 级。m x m H D D z 5.122642.7415

.2200

36015.2=?=-=-=

σ 当x=2km 时，x D

x= x D 时，m m z y 42.74,26.118==σσ，代入《大气污染控制工程》P88 （4－9）得

3

22221/050.0)42.742200exp(42.7426.1185.3180)2exp(m

mg H u Q

z z

y =?-???=-=πσσσπρ

x= 2x D 时，m m z y 10.139,41.221==σσ，代入P101 （4－36）得

32

2

2/257.041

.2213605.32180

)2exp(2m mg y D u Q

y

y =???=-=

πσσπρ；

通过内插求解3/181.0)5.12262000(5

.1226050

.0257.005.0m mg =--+

=ρ

当x=6km>2x D 时，m y 474=σ，3/120.0474

3605.32180m mg =???=

πρ

计算结果表明，在x D <=x<=2x D 范围内，浓度随距离增大而升高。

4.10解：

由所给气象条件应取稳定度为E 级。查表4－4得x=12km 处，m m z y 4.87,4277==σσ。

m H y yf 25.4338

50

4278=+=+

=σσ，m H h z f 8.2244.872502=?+=+=σ 34/10365.125

.4338.22432100

2)50,0,0,12000(m g h u Q yf

f F -?=???=

=

πσπρ。

4.11 解：

按《大气污染控制工程》P91 （4－23）

kW kW T T Q P Q s v

a H 210010810.2418

293

418265101335.035.04>?=-???=?= 由P80 （3－23）25.025.01010687.1)10

(3)(

s s m

H H Z Z u u === 按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n 1=1/3，n 2=2/3，代入P91（4－22）得

12/54

/13

/23

/11

048.23687.128100303.121

s s

s n s n H H H H u

H Q n H =??==?-。

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m 3（年均），代入P109（4－62）

H u e Q

H y

z b s ?-?-≥

σσρρπ)(20

＝H H H s ?-?-?+?????--6

25.0310

)05.006.0()(687.1718.2142.35

.010802

解得m H H H H s s s 4.35748.2312

/5≥+=?+

于是Hs>=162m 。实际烟囱高度可取为170m 。

烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即u v >=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s 。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s 。取u v =20m/s ，则有

m u Q D v v 1.420

265

44=??=≤

ππ，实际直径可取为4.0m 。

4.12解：

高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按 P88（4－7）

H z y z z y z

y H z H z y u Q ==+-+---=,02

2

22221]}2)(exp[]2)(){exp[2exp(2σσσσσπρ z y z

y u Q

H H u Q σσπσσπ2018.1]2/24exp[1[22

2=?-+= （由P89（4－11）2H z =σ） 而地面轴线浓度y

z

e H u Q σσπρρ?=

=

2

max 22。 因此，38.12018.1)2

(4018.14018.1)2/(2018.1/2

222221====?=e

H e H e H e H u Q u Q z y

z z y σσσπσσπρρ 得证。

作业习题解答

第五章 颗粒污染物控制技术基础

5.1解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d 84.1=61.0m μ、d 50=16.0m μ、d 15。9=4.2m μ。81.350

1

.84==d d g σ。 作图略。

5.2 解：

绘图略。

5.3解：

在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d 50（MMD ）=10.3m μ、d 84.1=19.1m μ、d 15。9=5.6m μ。85.150

1

.84==

d d g σ。 按《大气污染控制工程》P129（5－24）m NMD NMD MMD g μσ31.3ln 3ln ln 2=?+=； P129（5－26）m d NMD d L g L μσ00.4ln 21ln ln 2

=?+=； P129（5－29）m d NMD d sv g sv μσ53.8ln 2

5

ln ln 2=?+=。

5.4解：

《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示g cm d S P

sv m /107.3623?==

ρ

P135（5－38）按净体积表示323/1003.76

cm cm d S sv

V ?==

P135（5－40）按堆积体积表示323/1011.2)

1(6cm cm d S sv

b ?=-=ε。

5.5解：

气体流量按P141（5－43）s m Q Q Q N N N N /11000)(2

1321=+=； 漏风率P141（5－44）%20%10010000

2000

%100121=?=

?-=N

N

N Q Q Q δ；

除尘效率：

考虑漏风，按P142（5－47）%3.90100002.412000

340.0111122=??-=-

=N N N N Q Q ρρη

不考虑漏风，按P143（5－48）%9.912

.4340

.01112=-=-=N N ρρη

5.6解：

由气体方程RT M m PV =得L g RT PM V m /832.0423

31.829)4901001.1(5=??-?===-ρ

s m A Q v /9.173600

24.0273423

10000=??

=

= 按《大气污染控制工程》P142（5－45）Pa P 13119.172

832

.08.92=??=?。

5.7 解：

按《大气污染控制工程》P145（5－58）

%99%)801%)(951(1)1)(1(121=---=---=ηηηT

粉尘浓度为

33/10/22

.22

.22m g m g =，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m 3； 排放量2.22×0.1=0.222g/s 。

5.8解：

按《大气污染控制工程》P144（5－52）i

i

i g g P 121-=η（P=0.02）计算，如下表所示：

据此可作出分级效率曲线。

5.9解：

按《大气污染控制工程》P144（5－54）∑==%86.721i

i

T g

ηη。

5.10 解：

当空气温度为387.5K 时5

3

103.2,/912.0-?==μρm kg 。 当d p =0.4m μ时，应处在Stokes 区域。 首先进行坎宁汉修正：s m M RT v /2.53210

97.28142.35

.387314.8883

=????==

-π，

m v

8

104.9499.0-?==ρμ

λ，47.04.0104.9222

=??==-p d Kn λ。则

61.1)]10

.1exp(4.0257.1[1=-++=Kn Kn C ，s m gC d u p p s /1041.11852

-?==μ

ρ。

当d p =4000m μ时，应处于牛顿区，s m g d u p p s /34.17)

(74

.1=-=ρ

ρρ。

500275010

3.234

.17912.0104000Re 5

6>=????==

--μ

ρu

d p p ，假设成立。 当d p =0.4m μ时，忽略坎宁汉修正，s m g d u p

p s /088.0182==

μ

ρ。经验证Re p <1，符合Stokes

公式。

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 =0.4m μ h=1.41×10－5×30=4.23×10－

4m ； d p =40m μ h=0.088×30=2.64m ； d p =4000m μ h=17.35×30=520.5m 。

5.11解：

设最大石英粒径d p1，最小角闪石粒径d p2。由题意，g d g d p p p p ρ

ρρ

ρ2

21

174

.174

.1=

故

35.16

.25

.3122

1===

p p p p d d ρρ。

5.12解：

在所给的空气压强和温度下，s Pa m kg ??==-5

3

1081.1,/205.1μρ。d p =200m μ时， 考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：

s m g d u p p s /03.1205.1)1081.1(81.91850)10200(153.0)

(153.0286

.0428.05714

.0714.014.16286

.0428.0714

.0714.014.1=??=-=

--ρμρρ

85.1310

81.1205.103.110200Re 5

6=????=--p ，符合过渡区公式。 阻力系数按P147（5－62）82.3Re 5

.186

.0==

p

P C 。阻力按P146（5－59）

N u A C F p D p 822621083.703.1205.1)10200(4

82.32121--?=?????==

π

ρ。

5.13解： 圆管面积232

1085.74

1m d A -?==

π。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度 s m A Q u s /27.060

1085.7101273

3

=???==--。考虑利用过渡区公式： 286

.0428

.0714

.0714.014.1)

(153.0ρ

μ

ρρg d u p p s -=

代入相关参数s Pa m kg m kg p ??=?==-5

3

3

3

1082.1,/1064.1,/19.1μρρ及u s =0.27m/s 可解得d p =66m μ。

117.11082.127.019.11066Re 5

6>=????=--p ，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大

直径为66m μ。

5.14解：

粒径为25m μ，应处于Stokes 区域，考虑忽略坎宁汉修正：

s m g d u p

p s /1069.31822-?==

μ

ρ。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间

s u H t s 12210

69.35.42=?==

-，因此L=v.t=1.4×122m=171m 。

5.15解：

在给定条件下s Pa m kg ??==-5

3

105.2,/815.0μρ。 当d p =10m μ，粉尘颗粒处于Stokes 区域：

s m R u d u t p p c /768.02.01610

5.2182700)101(182

5

2622=?????=?=--μρ。 d p =500m μ，粉尘颗粒处于牛顿区：R

u d u d t p p c

p

23

22

6155.0?=ρππρ。因此

s m R u d u t p p c /2.8003.32

==

ρ

ρ。经验证，Re p =1307>500，假设成立。

作业习题解答

第六章 除尘装置

6.1解：

计算气流水平速度s m A Q v /1087.257

.414.92.120-?=?==

。设粒子处于Stokes 区域，取s Pa ??=-51082.1μ。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

m m gL H v d p μρμ2.17102.1719

.1281.91021.157.41087.21082.1181863

250min

=?=????????==--- 即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2解：

按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）

2.229

.64801812122121=?==?=ηηηηn n n n ，因此需要设置23层。

6.3解：

s Pa h m kg ??==-51086.1)./(067.0μ

m m m gL H v d p μμρμ10084104.87

81.9105.2123.01086.1181853

50min

<=?=???????==--，符合层流区假设。

6.4解：

设空气温度为298K ，首先进行坎宁汉修正：

s m M RT v /6.4661097.28142.3298

314.8883

=????==

-π， m v

8

5106.66.466185.1499.01082.1499.0--?=???==ρμ

λ，21.063.0106.622=??=

-Kn 264.1]4.0257.1[21.0121

.010

.1=++=-

e

C 。故s m gC d u p

p s /1058.11852-?==

μ

ρ