大气污染课后答案10章

第十章 挥发性有机物污染控制查阅有关资料，绘制CO2蒸汽压随温度变化曲线，接合co2物理变化特征对曲线进行分析 说明。解：见大气污染控制工程P379图101。估算在40。C时，苯和甲苯的混合液体在密闭容器中同空气达到平衡时，顶空气体中苯和 甲苯的摩尔分数。已知混合液中苯和甲苯的摩尔分数分别为30%和 70%。解：B由Antoine方程lg P = A-可分别计算得到40。C时t + C苯的蒸汽压P=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。y = x P = 0.0546。甲苯 甲苯 P因此 y = x P = 0.3 X 0241 = 0.0723, 苯 苯P1计算20 C时，置于一金属平板上1mm厚的润滑油蒸发完毕所需要的时间。已知润滑油的 mol p密度为1g/cm3，分子量为400gX10-4Pa，蒸发速率为(0.5)丄。m 2 - s P解：列式A x 0.5与=lA，故PMMp1.0 X 103 X 1.0 X 10-3400 x 10-31.01 X 1051.333 x 10 - 4s = 120Y利用溶剂吸收法处理甲苯废气。已知甲苯浓度为10000mg/m3,气体在标准状态下的流量为 20000m3/h，处理后甲苯浓度为150mg/m3，试选择合适的吸收剂，计算吸收剂的用量、吸收 塔的高度和塔径。解：取温度为 100o进口甲苯浓度：1m3气体中含1000mg，则体积为10000 X10-392X 0.0224 X310.8273= 2.772X10-3m3，即浓度为 2772ppm。同理可计算出口甲苯浓度为 41.6ppm。14H30X10-6atm，小于C14H30 100oF时分压47X10-6ppm，因此不能选择C14H30，而应该选 择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C16H34,在100 oF下蒸汽压约10X10-6atm，分子量 M=226。Py *1atmx - y* 14.3y*，取 x.btt XX 0.002772=0.032,toluene p0.07atmi bottomtolueneL y - y 2772 - 41.6 因此一ibit 0.085。G x - x 0.032 - 0ib it又 G=20000m3。故 L=X28.8=2.45lbmol/min,即吸收剂用量/min。由 CRC Handbook of Chemistry 查得 100 oF 下，C16H34 p 厶48lbm / ft2，卩2.4cp ,p 75。卩-f (即用EM(r)0-50085 x 曙x (0)0-50008；LG L代入 log a =1.6798 -1.0662 log P - 0.27098(log P )2 中得 a 二 0.23。由 a = g2 砂0.2 得& =，:PLpGg0=gx48x.7lx322 = 0.75lb/ft2 s50 x 0.75 x 2.4o.2取 75%，则 G =/ft2.s ，13 934A-辰=249ft2，D j 厂=5心ft = E传质单元数N -(1 - hg / pl),ry (1 -HG/PL) - (H/P)x + (HG/PL)y nlnTBB y (1 - HG / PL) - (H / P)x + (HG / PL) yBBBH/P=0.07/l=0.07, HG/PL=0.07/0.085=0.824, 1HG/PL=0.176。代入上式解得 N=13.3。NL 13.3x2.45h -x 60 -19.6 ft 6mKaPA 4 x 1 x 24.9采用活性碳吸附法处理含苯废气。废气排放条件为298K、1atm，废气量20000m3X 10-3, 要求回收率为99.5%。已知活性炭的吸附容量为(苯)/kg(活性炭)，活性炭的密度为580kg/m3, 操作周期为吸附4小时，再生3小时，备用1小时。试计算活性炭的用量。解：m废气中苯的含量y1=20000XX 10-3=60m3/h，由气体方程PV =亦只丁得PVM1.01x105 x60x78x10-3m 191.5kg / h。8.314 x 298RT “cb根据去除要求，实际去除量为 mX99.5%=/h190.5 x 88461.5则一个周期所需活性炭量为=8468.1kg，体积V = 14.6m30.18580106利用冷凝一生物过滤法处理含丁酮和甲苯混合废气。废气排放条件为388K、1atm、废 气量20000m3/h，废气中甲苯和丁酮体积分数分别为0.001和0.003，要求丁酮回收率大于 80%,甲苯和丁酮出口体积分数分别小于3X10-5和1 X10-4,出口气体中的相对湿度为80%, 出口温度低于40C，冷凝介质为工业用水，入口温度为25C，出口为32/m3.d，阻力为150mmH2O/m。比选设计直接冷凝一生物过滤工艺和间接冷凝一生物过滤工艺，要求投资和 运行费用最少。丙烷充分燃烧时，要供入的空气量为理论量的125%，反应式为：C H + 50 T 3CO + 4H O。问燃烧lOOmol丙烷需要多少摩尔空气？38222解：实际需 O2X5X100=625mol,空气量 625/0.21=2976mol。第五章 颗粒污染物控制技术基础根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该读出 d pm、d50pm、d15o9 pm。二 3.81。粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准 差；2）绘制频率密度分布曲线。粉尘粒径dp/ P m01010 2020 4040质量频率g/%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5O作图略。根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛 下累积频率曲线。污染源质量中位直径集合标准差解：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、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积体积 平均直径。粉尘粒径/ Pm02244661010 2020 4040浓度/ P g - m3255676273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d50 pm、d 卩 m、d15。Pm。gd=841 = 1.85。 d50按大气污染控制工程P129(524) In MMD = In NMD + 3ln2 q n NMD = 3.31pm ； g1P129 (526) lnd = lnNMD + -ln2 q n d = 4.00pm ；L2gL5P129 (529) lnd = lnNMD + ln2 q n d = 8.53pm。sv2gsv对于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，填充空隙率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：大气污染控制工程P135 (539)按质量表示S = =3.7 x 103cm2 / gm d psv PP135(538)按净体积表示Sv= 7.03x103cm2 /cm3svP135 (540)按堆积体积表示Sb6(1 _)dsv= 2.11x103cm2 /cm3。根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为 / m3N。除尘器出口的气体流量为12000 m3N/h,含尘浓度为340mg/ m3N。试计算该除尘器的 处理气体流量、漏风率和除尘效率(分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算)。解：气体流量按P141 (543) Q = (Q + Q ) = 11000m3 /s ；N 2 1N2NN叫 x 100% =型00 x 100% = 20% ；10000Q - Q漏风率 P141 (544) 8 =3Q1N除尘效率：p Q0.340x12000考虑漏风，按P142 (547) n = 1 f = 1 -= 90.3%p Q4.2x100001N 1 Np0.340不考虑漏风，按P143 (548) n = 1-士 = 1 -= 91.9%p4.21N对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为2，除尘器阻力系数为9.8，进口气 流温度为423K，气体静压为一490Pa,试确定该处尘器运行时的压力损失(假定气体成分接近空气)。 解：8.31 x 423由气体方程PV =卷 RT 得 p = m =筹=（1.011 ： 一警）X 29 = 0.832g / L MV RT42310000X 二=17.9m / s2730.24 x 3600按大气污染控制工程P142 (545) AP = 9.8x0.8322X17.92 = 1311Pa 。有一两级除尘系统，已知系统的流量为3/s,工艺设备产生粉尘量为/S,各级除尘效率分别 为 80%和 95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。解：按大气污染控制工程 P145(558)耳=1 - (1 -n )(1 -n ) = 1 - (1 - 95%)(1 - 80%) = 99%T1222.2粉尘浓度为g /m3 = 10g /m3，排放浓度 10 (199%) =/m3；厶厶厶X0.1=/so某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为98%试绘出分级效率曲线。粉尘间隔/ Pm122334质量频率/%进口 g,出口 g2粉尘间隔/ Pm45566881010122030质量频率/%进口 g.出口 g2解：粉尘间隔/ Pm122334质量频率/%进口 g1出口 g2耳/ %i93959092按大气污染控制工程P144 (552)耳ig1i(P=0.02)计算，如下表所示:粉尘间隔/ Pm45566881010122030其他质量频|进口 g率/%出口 g20n. / %9898100据此可作出分级效率曲线。某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。平均粒径/ pm质量频率/%分级效率/%83060758186959899100解：按大气污染控制工程P144 (554) n =丫 H g = 72.86%。 T i 1i计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30 秒钟内的沉降 高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为0.4、40、4000 pm，空气温度为387.5K, 压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。解：p = 0.912kg / m3, p = 2.3 x 10-5。当 dp pm 时，应处在 Stokes 区域。首先进行坎宁汉修正：-；8RTv =兀M8 x 8.314 x 387.53.142 x 28.97 x 10-3= 532.2 m / sX = 9.4 x 10-8 m ,0.499 p v2X2x 9.4x10-2Kn = 0.47。d0.4pC = 1 + Kn1.257 + 0.4 exp(竺)=1.61,KnRepd pup p4000 x 10-6 x OX x 口34 = 2750500,2.3 x 10 -5假设成立。d2pu = gC = 1.41 x 10-5 m / s。s 18pd (p -p)当 d =4000 pm时，应处于牛顿区，u = 1.74 | pg = 17.34m/s。s pd2p当d Pm时，忽略坎宁汉修正，u =jg = 0.088m / s。经验证Re 1，符合过渡区条件。故能被空气夹带的雾滴最大p1.82 x 10 -5直径为66 pm。试确定某水泥粉尘排放源下风向无水泥沉降的最大距离。水泥粉尘是从离地面高处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为25500 pm，真密度为1960kg/m3，风速沏s,气 温 293K，气压为 101325Pa。解：粒径为25 pm，应处于Stokes区域，考虑忽略坎宁汉修正：d 2 pu = =*g = 3.69x 10-2m/s。竖直方向上颗粒物运动近似按匀速考虑，则下落时间s18 pH 4.5t =u3.69 x10 -2s二 122 s X122m=171m。某种粉尘真密度为2700kg/ m3,气体介质(近于空气)温度为433K，压力为101325Pa， 试计算粒径为10和500 Pm的尘粒在离心力作用下的末端沉降速度。已知离心力场中颗粒 的旋转半径为200mm,该处的气流切向速度为16m/s。解：在给定条件下 P = 0.815kg /m3, p = 2.5 x 10-5Pa - s。当dp=10 pm，粉尘颗粒处于Stokes区域：d2pu2 (1x10-6)2x2700 162u = pp - t =x= 0.768m / s。c 18p R18 x 2.5 x 10 -50.2d =500 pm，粉尘颗粒处于牛顿区：0.55pd2u2 =3 p一。因此pp c 6 p p R：3.03d p u2uc =Rppi =80.2m/s。经验证，Rep=1307500,假设成立。