大气污染控制工程习题1

大气污染控制工程－习题课1%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%100197.2801.4400033.0%2CO解：按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为，；，。1.1干洁空气中N、O、Ar2和CO2气体所占的质量百分数是多少？1.2根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、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：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其mol643.444.221013摩尔数为故三种污染物体积百分数分别为：6310052.0643.44641015.06310058.0643.44461012.0631020.3643.44281000.4SO2：NO2：CO：1.3CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1）CCl4在混合气体中的质量浓度（g/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？334/031.1104.221541050.1Nmg1）3334/1070.6104.221050.1Nmmol（g/m3N）c（mol/m3N）2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg1.4成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200ug/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。g每小时沉积量200×（500×15×60×10－6）×0.12=10.8解：1.5设人体肺中的气体含CO为2.2×10-4，平均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。由《大气污染控制工程》P14（1－1），取M=2102369.0105.19102.22102422OppMHbOCOHbCOHb饱和度%15.192369.012369.0/1/222HbOCOHbHbOCOHbHbOCOHbCOHbCO1.6设体内有4800ml血液，每100ml血液中含氧20ml。从事体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min,手污染空气中所含CO浓度为10-4。如果血液中CO水平最初为：1.0%；2%，计算血液达到7%的CO饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CO全被血液吸收。mL960100204800mL59.19%2%98960mL26.72%7%93960min0.17210102.426.7234tmin4.12510102.459.1926.7234t含氧总量为不同CO百分含量对应CO的量为：2%：7%：1）最初CO水平为0%时2）最初CO水平为2%时1.7粉尘密度1400kg/m3,平均粒径1.4um，在大气中的浓度为0.2mg/m3,对光的散射率为2.2，计算大气的最大能见度。解：由《大气污染控制工程》P18（1－2），最大能见度为mKdLppv8.115812.02.24.114006.26.2。已知无烟煤的干燥无灰基组成为：C:90.0%、H：2.0%，S：3.0%，O：3.5%，N：1.5%，干燥基灰分为A：20%，收到基水分为：3.0%。计算收到基的其他组成。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所需的理论空气量和产生的理论烟气量；2.干烟气中SO2的浓度和CO2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。重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C85571.2571.25H113－2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.2502.1解：1kg燃油含：N元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O2：N2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=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+1.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=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=11.27m3N/kg重油。2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。%07.0%10049.4463125.0%96.15%10049.44625.71SO2百分比浓度为空气燃烧时CO2存在最大浓度3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。2.2普通煤的元素分析如下：C65.7%;灰分18.1％；S1.7％；H3.2％；水分9.0％；O2.3％（含氮量不计）①计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2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/m3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C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为10018.26/5.475gmolC燃烧方程式为0.5840.0100.013222222(3.78)0.2920.0103.78CHSOnONCOHOSOnNn=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.14951）理论空气量3331.1495(13.78)100022.410/18.266.74/mkgmkgSO2在湿烟气中的浓度为0.010100%0.174%1.64410.2920.0103.781.1495182）产生灰分的量为100018.180%144.8/100gkg（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg烟气量（湿烟气）灰分浓度为3144.8106.826mg/m3=2.12×104mg/m33）需石灰石10001.7%1.74032.00103.2135%kg/t煤2.3煤的元素分析结果如下：S0.6%、H3.7%、C79.5%、N0.9%、O4.7%、灰分10.6%在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度2.3解：按燃烧1kg煤计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875H2O52.8752.940设干空气中N2：O2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CO266.25mol，SO20.1875mol，H2O15.5625+2.94=18.50molN2mol54.28078.476.35478.3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SO2浓度为%043.0%10043.4361875.02.4某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S:0.2%；CO2:5％；O2:0.2％；CO：28.5％；H2：13.0％；CH4：0.7％；N2：52.4％；空气含湿量为12g/mN3，a＝1.2，试求实际需要空气量和燃烧时产生的实际烟气量。解：取1mol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05mol0molCO0.285mol0.143molH2（0.13-0.004）mol0.063molCH40.007mol0.014mol共需O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol取则实际干空气1.2×1.066mol=1.279mol。a＝1.2空气含湿量为12g/m3N,即含H2O0.67mol/m3N,14.94L/m3N,故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为1.2791.29811.493%mol烟气量SO2:0.002mol，CO20.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O:0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%=0.144mol故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.144+0.2×1.066=2.068mol2.5干烟道气的组成为：CO211%（体积），O28%，CO2%，SO2120×10－6（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min，水气含量8%（体积）。试计算：1）过量空气百分比；2）SO2的排放浓度（ug/m3）；3/mg3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）N2%=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(99.78264.025.082）在测定状态下，气体的摩尔体积为molLPTTVPV/46.39322.1337002734434.2210132522111263312010(18%)640.179/39.4610gm取1m3烟气进行计算，则SO2：120×10－6m3，排放浓度为。322.45663.37(18%)2957/min39.46Nm3/85.5222.439.460.03Nmg3）4）。2.6煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果如下：氢50%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃烧条件为空气过量20%，空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。2.6解：按1kg煤进行计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.6250需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol设干空气中N2：O2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：CO263.17mol；