根据我国的环境空气质量标准求SO2

第一章概论1.2根据我国的《环境空气质量标准》求SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。解：由表1—6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为：SO2NO2COCm(mg/m3)0.150.084.00以SO2为例计算体积分数Cv=3104.222SOmMC33104.22641015.0=0.053×10-6=0.053×10-4%同理得：SO2NO2CO体积百分数（%）0.053×10-4%0.039×10-4%3.20×10-4%1.3CCl4气体和空气混合成体积百分数为1.5×10-2%的混合气体，在管道中流量为10m3/s，试确定。（1）CCl4在混合气体中的质量浓度Cm（单位g/m3）和浓度Cm′（单位mg/mol）。（2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg解：已知1544CClM1.5×10-2%=1.5×10-4（1）Cm′=334/03.1154104.22105.1mgCm=1.5×10-4×154×10-3=2.31×10-5kg/mol（2）已知：1d=86400s每天流经管道的CCl4质量：1.03×10×10-3×86400=889.92kg/d1.4成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200μg/m3。试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为0.12。解：成人每次吸入空气量：500cm3=5.0×10-4m3每小时吸入空气量：5.0×10-4m3×15×60=0.45m3/h每小时吸入颗粒物量：0.45×200=90μg/h沉积在肺泡上颗粒物量：90×0.12=10.8μg/h第二章燃烧与大气污染2.1已知重油元素分析结果为：C：85.5%H：11.3%O：2.0%N：0.2%S：1.0%试计算：⑴燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；⑵干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；⑶当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解：⑴已知1kg重油中各成分的含量如下：质量/g摩尔数/mol（按原子数计）需氧数/molC85571.2571.25H113112.1028.25N20.1430S100.31250.3125O201.25-0.625所需理论氧气量为：71.25+28.25+0.3125-0.625=99.188mol/kg重油需要的理论空气量为：99.188×（1+3.7）=472.13mol/kg重油即：472.13×22.4/1000=10.58m3/kg重油（标态）理论空气量条件下的烟气组成（mol）为：CO2：71.25H2O：56.5SOx：0.3125N2：99.188×3.76理论烟气量为：71.25+56.5+0.3125+99.188×3.76=501.01mol/kg重油501.01×22.4×10-3=11.22m3/kg重油⑵干烟气量为：501.01-56.5=444.51mol/kg重油即：444.51×22.4×10-3=9.96m3/kg重油。SO2量为：0.3125×0.97=0.3031mol/kg重油（认为S的生成物中SO2占97%）干烟气中SO2的质量浓度为：0.3031×10-6/444.51=681.87×4.2264=1948mg/m3假设C全部生成CO2，则CO2的量为71.25mol/kg重油。CO2的最大质量浓度为：4.22441051.44425.7133/8.314mg⑶当空气过剩10%时，空气过剩系数α=1.1则实际的空气量为：10.58×1.1=11.64m3/kg重油实际烟气量为：0)1(aofgfgVVV58.10)11.1(22.11m28.123/kg重油2.5某燃油锅炉尾气，NO排放标准为287.5mg/m3，若燃油的分子式为C10H20Nx，在50%过剩空气条件下完全燃烧，燃料中的氮50%转化为NO，不计大气中N2转变生成的NO。计算在不超过排放标准情况下，燃料油中氮的最高质量分数。解：以1molC10H20Nx燃烧为基础，则需氧量（mol）：10+4154420xx理论空气量（mol）：4.76×415x实际空气量（mol）:1.5×4.76×415x在理论空气量下产生的理论烟气体积为：CO2：10mol，H2O：10mol、NO：2x，N2：3.76×4415xx∴理论烟气量（mol）为：10+10+xxxx69.14.76441576.32实际烟气量（mol）为：（76.4+1.69x）+0.5×41576.4x=112.1+2.285xNO的浓度：610304.225.287285.21.1122xx∴x≤0.048即燃料油中N的最大允许含量为：048.014201210048.014%478.02.6某燃油锅炉每小时耗油4.8t，油的低位发热量Q1=40614kJ/kg，α=1.3，安装有省油器△α=0.15，求该锅炉每小时排放的烟气量。解：（1）由式2.14计算理论空气量210187.44061485.0210187.485.03310QVa标态)/(25.103kgm（2）由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量oafgVQV)1(418711.11=1.11×25.10145.1418740614=15.38（m3/kg）（标态）（3）每小时产生的烟气量15.38×4800=73824m3/h（标态）第三章污染气象学基础知识3.1在高塔下测得下列气温资料，试计算各层大气的气温直减率：r1.5-10、r10-30、r30-50、r30-50、r1.5-50，并判断各层大气稳定度。高度Z/m1.5103050气温T/K298297.8297.5297.3解：已知r=-△T/△Zrd=0.98K/100m以r1.5-10为例计算r1.5-10=-(297.8-298)/(10-1.5)=0.0235K/m=2.35K/100m因为r1.5-10rd，所以大气不稳定总的计算结果及判断列于下表。r1.5-10r10-30r30-50r1.5-30r1.5-502.351.51.01.751.44不稳定不稳定中性不稳定不稳定3.2某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的SO2质量为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。解：根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得σy=35.3mσz=18.1mC（x,0,0,H）=222expzzyHuq=221.18260exp1.183.35614.380=2.73×10-5g/m3=2.73×10-2mg/m33.3据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。在风速为7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？假设这个垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。解：根据题设条件，由表3—8查得，稳定度级别为D，由表3—9查得σy=173mσz=79.1mC（3000,0,0,0）=zyuQ1.79173714.33=9.97×10－３mg/m33.6某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/s。夜间及上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风向16km处的地面轴线浓度。解：夜间ū=4m/s，云量=3/10时，由表3—8查得稳定度级别为E级，由E级和X=16km查表3—9得σy=544mσz=100m则求得：Lf=H+2σz=150+2×100=350mσyf=σy+H/8=544+150/8=563msmuum/6.61075410225.01035/106.45633506.621512mgLuQCyff=0.046mg/m33.7某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度100℃，流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20℃，试确定烟气抬升高度及有效高度。解：TsTQPaQh35.0（取Pa=1013.3hPa）=0.35×1013.3×250×80/373.15=19008.7kJ/s由表3—6取城市远郊区n0=0.332，n1=3/5，n2=2/5/210nnnHQnHū=0.332×19008.73/5×1002/5/4=193.3m∴H=Hs+△H=100+193.3=293.3m第四章除尘技术基础4.3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、质量中位径、粒数中位径、算术平均直径及体积表面积平均直径。粒径间隔/μm0～22～44～66～1010～2020～4040质量△m/g0.812.2255676273解：（1）以0～2μm为例计算：mo=Σ△m=200gg0-2=△m/m0×100%=0.8/200×100%=0.4%f0-2/△dp=0.4%/2=0.2%·μm-1ln2/)20ln(pd=0计算结果列表如下：粒径间隔/μm组中点/μmg(%)f%μm-1lndpG(%)R(%)0～210.40.200.499.62～436.13.11.106.593.54～6512.56.31.6119.081.06～108287.02.0847.053.010～2015383.82.7185.015.020～403013.50.683.4098.51.5401.5100（2）根据数据作图得出符合对数正态分布由图知：dp(R=84.1%)=3.7μm,d50=8.6μmdp(R=15.9%)=20.1μm0204060801001358153040g(%)f(%vm)G(%)R(%)几何标准差50ddpg6.81.2036.2d50=d50′exp(31n2σg)，所以d′50=3.9μmd1=d50′exp(0.5ln2σg)=3.9exp(0.5ln22.36)=5.6μmdvs=d50′exp(2.51n2σ)=3.9exp(2.5ln22.36)=7.2μm4.4对于题4.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，粒子卡门形状系数为0.65，填充空隙率为0.7。试确定其比表面积（分别以质量、净体积和堆积体积表示）。解：真实体积：α=vsed6=4102.765.06324/1028.1cmcm堆积体积：α=3)1(6vsed4102.765.0)7.01(6cmcm/108.3233质量体积：αm=vsed64102.790.165.06=6.7×103cm2/g4.5试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力：（1）aopPPCtmkgmd53100.1,20/100080，，；（2）aopPPCtmkgmd53100.1,20/100040，，；（3）aopPPCtmkgmd53100.1,100/10001，，；解：由题给空气温度，查附录6，当t=20℃时，μ=1.81×10-5pa.s，ρ=1.20kg/m3,t=100℃时，µ=2.1g×10-5pa.s，ρ=0.947kg/m3（1）若雷诺数Rep≤1，在斯托克斯区由式4.26，us=gdp1825261081.11881.91000)1080(sm/19.0由式4.12，Rep=dp﹒ρ﹒u/μ=561081.119.020.1108011假设正确。由式4.1419.0