环境工程(大气)复习提要

环境工程（大气）复习提要第一章1、大气污染的定义；大气污染的三要素是什么？大气污染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，并因此危害了人体的舒适、甚至危害了生态环境。大污染系统可以概括为由三个基本部分：污染源、大气气象因素和受体。这三个要素必然联系，缺一不可。2、全球性大气污染问题有哪些？什么是温室效应？温室气体主要有哪些？1、温室效应2、臭氧层破坏3、酸沉降温室效应指“温室气体”可使太阳短波幅射几乎无衰减地通过，但却可吸收地表的长波幅射，由此引起的全球气温升高的现象温室气体主要有CO2、CFCS、CH4、N2O3、大气污染物按其存在状态可概括为哪两大类？按存在状态分为气溶胶状污染物和气体状态污染物。气溶胶状污染物：根据物理性质的不同分：粉尘（飘尘和降尘）、烟、飞灰、黑烟、雾我国环境空气质量标准中：气体状态污染物指以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。主要为：含硫化合物、含氮化合物、碳氧化物、有机化合物、卤化物4、按人们的社会活动功能不同，大气人为污染源主要有哪三方面？按人们的生活功能可分成生活污染源、工业污染源和交通运输污染源。5、粉尘粒径的大小对人体健康的影响有何不同？细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大（1）粒径越小，越难沉降，易被吸入体内并深入肺部。（2）粒径越小，比表面积越大，物化活性越高，易成为其它污染物的运载体和反应体6、我国将环境空气质量分为几级？环境空气质量功能区分为几类？（1）环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。（2）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准7、TSP、PM10的定义。总悬浮颗粒物TSP：100μm的颗粒；可吸入颗粒物PM10：10μm的颗粒8、API的计算。计算公式：当第k种污染物浓度为时，其分指数为第二章1、燃料完全燃烧必需具备的条件是什么？燃烧过程的“三T”指的是哪些条件？（1）空气条件：需要充足的空气；如果空气供应不足，燃烧就不安全。但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的最低温度。着火温度：固体液体气体时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：混合条件即燃料与空气的混合程度，一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部分燃料在富燃条件下燃烧，将导致不完全燃烧产物的产生。对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。（2）通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三T”2、空燃比的定义。单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以由燃烧方程式直接求得。3、燃烧设备的热损失主要包括哪些？（1）排烟热损失：烟温升高12~15K，排烟热损失增加1%。但烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。（2）不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。（3）散热损失：由于设备管道温度高于周围空气温度造成热损失。补充：在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧jkjkjkjkjkjkkkIIII,,1,,1,,)(1,,jkkjk4、燃烧过程中理论空气量的计算，过剩系数以及污染物排放量的相关计算（1）理论空气量得计算：燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w(kg/kmol)理论需氧量于是，理论空气量（2）过剩系数的计算：把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际空气量Va与理论空气量Va0之比定义为空气过剩系数α通常α1，α值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。（3）污染物排放量的计算：例题：例2-4已知重油成分（按质量）为：C88.3％，H9.5％，S1.6％，H2O0.05％，灰分0.10%。试确定（1）燃烧1kg重油所需要的理论空气量；（2）若燃料中硫全部转化为SOx（其中SO2占97％），试计算空气过剩系数为1.20时烟气中SO2及SO3的浓度，以10-6表示，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。解：以1kg重油燃烧为基础，则组分质量/g摩尔数/mol需氧量/mol产生烟气量/molC88373.5873.5873.58（CO2）H959523.7547.5（H2O）S160.50.50.5（SO2）H2O0.50.027800.0278（H2O）（1）理论需氧量为73.58＋23.75＋0.5＝97.83mol/kg重油重油完全燃烧所需要的理论空气量为：97.83×（3.78＋1）＝467.63mol/kg重油即467.63×22.4/1000=10.47m3N/kg重油（2）理论空气量条件下烟气组成(mol)为322.44.78/(121.0083216)m/kg42ywxzxyzw322.44.78/(121.0083216)m/kg42ywxzxyzw222222CHSOO3.78N4242COHOSO3.78N242xyzwywywxzxzyywxzxzQ0aaVV22.4CO2:73.58，H2O：47.5＋0.0278，SO2:0.5,N2:97.83×3.78理论烟气量为：491.4mol/kg重油即491.4×22.4/1000＝11.01m3N/kg重油空气过剩系数＝1.2，实际烟气量为11.01＋10.47×0.2＝13.10m3N/kg重油烟气中SO2的体积为：0.5×0.97×22.4/1000=0.0109m3N/kg重油SO3的体积为：0.5×0.03×22.4/1000＝3.36×10－4m3N/kg重油所以，烟气中SO2及SO3的浓度分别为：SO2=0.0109/13.10×106＝832×10-6SO3=3.36×10-4/13.10×106＝25.75×10-6（3）当＝1.2时，干烟气量为：[491.4-(47.5+0.0278)]×22.4/1000+10.47×0.2＝12.04m3NCO2的体积为：73.58×22.4/1000=1.648m3N/kg重油所以干烟气中CO2的含量以体积计为：1.648/12.04×100＝13.69％5、燃烧过程中产生的NOx主要有哪两种？燃烧过程形成的NOx分二类：一类是燃料中的固定氮生成的NOx，称为燃料NOx；一类是大气中的氮在高温下被氧化生成的，成为热力型NOx。第三章1.大气圈垂直圈层结构有哪五层？对流层（～10km左右）平流层（对流层顶～50~55km）中间层（平流层顶～85km）暖层（中间层顶～800km）散逸层（暖层以上）2.什么是干绝热直减率？通常取为多少？大气中温度层结的四种类型干气团绝热上升或下降单位高度(通常100m)的温度变化量称为干绝热直减率，用γd表示，单位K/100m。表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高）约1℃。3.大气稳定程度的判别方法，典型的烟流形状有哪些？定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生对流定性描述：小结：大气稳定度的判定（定性）：①当γ﹤γd时，大气是稳定的：②当γ﹥γd时，大气是不稳定的；③当γ=γd时，大气是中性平衡状态。大气稳定度还可细分为A、B、C、D、E、F六个级别，分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定。典型的烟流形状有：（1）翻卷型（波浪型）（2）锥形烟流（3）扇形烟流（4）屋脊型烟流（5）熏烟型烟流波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）4.逆温主要包括哪五种类型？1.辐射逆温——在晴朗无云或少云、风力不大的夜晚，地面辐射冷却很快，贴近地面的大气温度下降最多，而高层大气冷却慢，造成温度自下而上的增加，称为辐射逆温。辐射逆温层的产生是有规律的，一般只在夜间形成，早晨随着太阳不断加热地表，地面温度上升，逆温自下而上逐渐消失，一般在上午完全消失。2.下沉逆温——由于空气下沉受到压缩而增温所形成的逆温（多在高空大气中，高压控制区内）3.平流逆温——暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成（温差越大，逆温越强）4.湍流逆温——由低层空气的湍流混合所形成的逆温。5.锋面逆温5.城市热岛环流第四章1、高架连续点源扩散模式中的地面轴线浓度模式、地面最大浓度模式2、封闭型和熏烟型扩散现象发生的气象条件是什么？所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，上部逆温层就象盖子使污染物的铅直扩散受到限制，扩散只能在地面和逆温层之间进行。所以又称为封闭型扩散。熏烟过程：早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过2小时。3、烟气抬升高度的计算（懂得使用）4、从防止大气污染的角度考虑，新建厂址应具备哪些条件？从环保角度出发，理想的建厂位置是污染本底值小，扩散稀释能力强，排出的污染物被输送到城市或居民区的可能性最小的地方。sHHHsHH――烟囱几何高度――抬升高度有效源高sHHHsHH――烟囱几何高度――抬升高度有效源高22(,0,0,)exp()2πzyzqHcxHuyz上式，x增大，则、增大，第一项减小，第二项增大，必然在某x处有最大值地面最大浓度模式：考虑地面轴线浓度模式22(,0,0,)exp()2πzyzqHcxHuyz上式，x增大，则、增大，第一项减小，第二项增大，必然在某x处有最大值yz上式，x增大，则、增大，第一项减小，第二项增大，必然在某x处有最大值地面最大浓度模式：考虑地面轴线浓度模式22(,0,0,)exp()2πzyzqHcxHu地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式22(,0,0,)exp()2πzyzqHcxHu地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式第五章1、斯托克斯直径和空气动力学直径的定义。斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径2、粉尘的物理性质主要包括哪些？粉尘的密度粉尘的安息角与滑动角粉尘的比表面积粉尘的含水率粉尘的润湿性粉尘的荷电性和导电性粉尘的粘附性粉尘的自燃性和爆炸性3、如何根据粉尘的润湿性确定是否选用湿式除尘器？润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿速度——润湿性是选择湿式除尘器的主要依据4、粉尘发生爆炸必备的条件有哪些？粉尘发生爆炸必备的条件：（1）可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度（最低可燃物浓度－爆炸浓度下限、爆炸浓度上限）（2）存在能量足够的火源5、评价净化装置性能的技术指标主要有哪三项。处理气体流量净化效率压力损失6、净化效率各种表示方式的计算（主要为总效率、多级串联时的总净化效率）Q—气体流量,mN3/s；S—污染物流量,g/s；—污染物浓度,g/mN3；g—污染物质量频率总净化效率2020(mm/min)20Lv第六章1、目前常用的除尘器主要有哪四大类。了解各类除尘器的代表。1.机械除尘器（旋风除尘器、惯性除尘