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大气污染控制工程习题集
《大气污染控制工程》作业习题
1．习题配备
本课程的习题包括三部分：教材《大气污染控制工程》共编入近40道例题，130多道习题，以帮助学生深入理解课堂内容，提高分析、解决问题能力；英文教材Air Pollution Control Engineering的例题、习题；《大气污染控制工程例题与习题集》，包含700多道例题、思考题和习题，是为引导学生进一步掌握课程的重点、难点，灵活运用课堂知识，而配合教材编写的，该辅助教材已由高等教育出版社出版。
每章的中英文习题以及习题答案请见本栏目的其他文件。
2．作业布置
本课程的作业来自教材《大气污染控制工程》（见主要教材1）每章后的习题，以及英文教材Air Pollution Control Engineering（见主要教材2）的课后习题。作业的布置采取学生自主选择的形式，每课结束后可以任选教材中该章的3～5道题目完成。下面给出每章的题目和学生选作题的统计：
章节
题目数（教材1）
要求最低习题数
学生平均做题数
1
7
3～5
5+1①
2
8
3～5
5+1①
3
10
3～5
6+1①
4
12
3～5
6+1①
5
15
3～5
6+1①
6
28
12～15
20+1①
7
12
5
6+1①
8
7
3～5
7+1①
9
12
3～5
5+1①
10
7
3～5
4+1①
11
8
3～5
6+1①
注：①从英文教材Air Pollution Control Engineering中选取的题目
3. 模拟试题
本课程的考试采取半闭卷形式，题目形式有简答题和计算题，考试时间为2小时。为方便学生考前复习，提供模拟试题4套。
作业习题
第一章 概 论
1.1 干结空气中N2、O2、Ar 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。
1.3 CCl4 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
10m3
N、/s，试确定：1）CCl4 在混合气体中的质量浓度 （g/m3
N）和摩尔浓度c（mol/m3
N）；
2）每天流经管道的CCl4 质量是多少千克？
1.4 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
200g /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。
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。
1.6 设人体内有4800mL 血液，每100mL 血液中含20mL 氧。从事重体力劳动的人的呼吸量
为4.2L/min，受污染空气中所含CO 的浓度为10－4。如果血液中CO 水平最初为：1）0%；
2）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。
1.7 粉尘密度1400kg/m3，平均粒径1.4m，在大气中的浓度为0.2mg/m3，对光的折射率为
2.2，计算大气的最大能见度。
Chapter 1
1． On May 18,1980, Mount Saint Helens in Washington ejected into the atmosphere an
estimated 540 million tons of ash.
a. How does that compare with the emissions of 10 PM from human activit ies for 1991
shown in Table 1.1?
b. Is it reasonable to make this comparison? Why or why not?
Table 1.1 National emissions estimates for 1991(tons/yr)
Source category
10 PM X SO CO X NO VOCs Pb
Transportation 1.51 0.99 43.49 7.26 5.08 0.00162
Fuel combustion 1.10 16.55 4.67 10.59 0.67 0.00045
Industrial processes 1.84 3.16 4.69 0.60 7.86 0.00221
Solid waste disposal 0.26 0.02 2.06 0.10 0.69 0.00069
Miscellaneous 0.73 0.01 7.18 0.21 2.59 0.00000
Total 5.44 20.73 62.09 18.76 16.89 0.00497
Percentage of 1982
total
97% 101% 69% 92% 87% 9.5%
2． The National Ambient Air Quality Standard for particulate matter (PM10 ,annual
average)is 50mg /m3 .Every time you breathe, you take in about 1 liter(» 1 quart) of
air.
a. Assuming the the air contains 50 3 mg /m of particulate mater, how many grams of
particulate matter do you take in with every breath?
b. Assuming that all the particles are spheres with a diameter of 0.5m,how many particles
do you take in with every breath?
c. If you are an industry representative, which of these numbers will you cite? If you
represent an environmental organizat ion, which will you cite?
3． The NAAQS for sulfur dioxide (annual average) is 80 3 mg /m . Every time you breathe,
you take in about 1 liter of air. Assume the air is exactly at the NAAQS for 2 SO
a. Whit every breath, how many grams of 2 SO do you take in?
b. How many molecules of 2 SO do you take in? A gram of 2 SO = 21 9.4´ 10
molecules.
4． If an automobile uses 1 gallon of fuel for each 25 miles traveled, if the fuel density is 6
lb/gal, and if the hydrocarbon (unburned gasoline) emission standard for autos is
0.41g/mile(in the exhaust gas) (Federal Standard for 1981 and later automobiles) and the
emissions equal this standard, what fraction of the fuel fed to the car is emitted
(unburned) in the exhaust gas?
5． 作业习题
6． 第二章 燃烧与大气污染
7．
8． 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 所需理论空气量和产生的理论烟气量；
9． 2）干烟气中SO2 的浓度和CO2 的最大浓度；
10． 3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
11．
12． 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N 量不计）
13． 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）；
14． 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）；
15． 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（摩
尔比）时，计算燃煤1t 需加石灰石的量。
16．
17． 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。
18．
19． 2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；
CH40.7%；N252.4%；空气含湿量为12g/m3
N， 1.2，试求实际需要的空气量和燃烧
时产生的实际烟气量。
20．
21． 2.5 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）。
22． 试计算：1）过量空气百分比；2）SO2 的排放浓度（ 3 g /m ）；3）在标准状态下
（1atm 和273K），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。
23．
24． 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。
25．
26． 2.7 运用教材图2－7 和上题的计算结果，估算煤烟气的酸露点。
27．
28． 2.8 燃料油的重量组成为：C86%，H14%。在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于
干烟气）为：O21.5%；CO600×10－6（体积分数）。试计算燃烧过程的空气过剩系数。
29．
30． Chapter 2
31． 1．We pass a gas stream through a fiber filter that collects 85 percent of the
particles present. If we were to use three such filters in series and if we assume that each
of them has an 85 percents efficiency, what woule the expected overall collection
efficiency be?
32．
33． 2．Figure below shows the frequency distribution of various values for the product
of H times u for Peoria, Illinois. If the average daily emission rate for carbon monoxide
for this city is 7 2 2醋10 g /(h mi ) and the standard to be met is 10 3 mg /m , what
fraction of the time must we implement intermittent control to meet this standard?
Assume that the simple box model(Section 6.2) applies, that the size of the city is 5 mi by
5 mi, and that the background concentration is 2 3 mg /m 。
34．
35．
36．
37． 3.Air at 2200 F
and 1 atm is flowing at a rate of 000 lb/min out of the afterburner
on a hazardous waste incinerator.
38． a. How many scfm is this?
39． b. How many acfm is this?
40．
41． 4． a. Write the general equation for the mol fraction of water in a combustion
stack gas, on the assumption that the fuel is a hydrocarbon with formula x y C H ,that
the air moisture is X mol/mol of dry air, and that the excess air is E percent.
42． b.Using that formula, calculate the value of(y/x) that corresponds to 11.0
percent water vapor in the stack gas, for dry, stoichiometric air(X=E=0)
43． c. Show how much the answer to part (b) changes if we assume E=0.20 and
X=0.0116.
44．
作业习题
第三章 大气污染气象学
3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa，
试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？
3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：
1.510 ，
1030 ，
3050 ，
1.530 ，
1.550 ，并判断各层大气稳定度。
高度 Z/m 1.5 10 30 50
气温 T/K 298 297.8 297.5 297.3
3.3 在气压为400 hPa 处，气块温度为230K。若气块绝热下降到气压为600 hPa 处，气块温
度变为多少？
3.4 试用下列实测数据计算这一层大气的幂指数m 值。
高度 Z/m 10 20 30 40 50
风速u/m.s－1 3.0 3.5 3.9 4.2 4.5
3.5 某市郊区地面10m 高处的风速为2m/s，估算50m、100m、200m、300m、400m 高度处
在稳定度为B、D、F 时的风速，并以高度为纵坐标，风速为横坐标作出风速廓线图。
3.6 一个在30m 高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0。C，气压为1023 hPa。释
放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高
度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。
测定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10
气温/。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8
气压/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700
3.7 用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。
测定编号 1 2 3 4 5 6
地面温度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0
高度/m 458 763 580 2000 500 700
相应温度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0
3.8 确定题3.7 中所给的每种条件下的位温梯度。
3.9 假如题3.7 中各种高度处的气压相应为970、925、935、820、950、930 hPa，确定地面
上的位温。
3.10 在某一地区地面气温为18。C，而该月正常最高地表温度为30。C，在700m 高度处测得
气温为1）15。C；2）20。C。试确定两种情况下的最大混合层厚度。
Chapter 3
1．If a pancake is
1
4
in. thick(average for fluffy pancakes) and has the same ratio for thickness to
diameter as the atmosphere, what would its diameter be? If a pancake has a diameter of
6 in.(a typical value) and has the same thickness-to-diameter tation as the atmosphere,
what would its thickness be?
2. A meteorologist discussing a record-breaking hurricane said, “ It had a pressure of 850 mb in
the center, so it had winds of 250 miles/h!” Explain this statement in terms of Bernoulli’s
equation.
3．Starting with Eqs.(5.8) and (5.9), work out the following relat ions for the adiabat ic atmosphere:
2
1 1
(1 );
P
T R gM z
T C RT
D
= -
2 /
1 1
(1 ) P C R
P
P R gM z
P C RT
D
= -
where the subscripts 1 and 2 can stand for any two locations in the atmosphere. One may show
that
1
P
R k
C k
-
=
where k is the ratio of specific heats; one often sees these equations written with that
substitution. Some texts use g where we use k
( P dP C dT
P R T
= (5.8); , , ( )adiabatic perfect gas
p
dT gM
dz C
= - (5.9))
作业习题
第四章 大气扩散浓度估算模式
4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离
为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风
时，这一模式又变成何种形式？
4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，
大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标
准GB/T13201－91 中的公式计算烟气抬升高度。
4.3 某污染源排出SO2 量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时
的气象条件下，正下风方向500m 处的m m y z 35.3 , 18.1 ，试求正下风方向500m 处
SO2 的地面浓度。
4.4 在题4.3 所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m 处SO2 的
地面浓度和地面最大浓度。
4.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大
气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2 排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2
的地面最大浓度和出现的位置。
4.6 地面源正下风方向一点上，测得3 分钟平均浓度为3.4×10－3g/m3，试估计该点两小时的
平均浓度是多少？假设大气稳定度为B 级。
4.7 一条燃烧着的农业荒地可看作有限长线源，其长为150m，据估计有机物的总排放量为
90g/s。当时风速为3m/s，风向垂直于该线源。试确定线源中心的下风距离400m 处，风吹3
到15 分钟时有机物的浓度。假设当时是晴朗的秋天下午4：00。试问正对该线源的一个端
点的下风浓度是多少？
4.8 某市在环境质量评价中，划分面源单元为1000m×1000m，其中一个单元的SO2 排放量
为10g/s，当时的风速为3m/s，风向为南风。平均有效源高为15m。试用虚拟点源的面源扩
散模式计算这一单元北面的邻近单元中心处SO2 的地面浓度。
4.9 某烧结厂烧结机的SO2 的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为
360m，地面平均风速为3m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。烟囱有效高度为200m。试计
算正下风方向2km 和6km 处SO2 的地面浓度。
4.10 某硫酸厂尾气烟囱高50m，SO2 排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3m/s，夜间
云量为3/10。当烟流全部发生熏烟现象时，确定下风方向12km 处SO2 的地面浓度。
4.11 某污染源SO2 排放量为80g/s，烟气流量为265m3/s，烟气温度为418K，大气温度为293K。
这一地区的SO2 本底浓度为0.05mg/m3，设/ 0.5 z y ，u 3m/ s 10 ，m=0.25，试按《环
境空气质量标准》的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。
4.12 试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度
之比值等于1.38。
Chapter 4
1．Estimate the concentration of carbon monoxide at the downwind edge of a city. The city may be
considered to consist of three parallel strips, located perpendicular to the wind. For all of the
strips the wind velocity u equals 3 m/s. The properties of each of the strips are described in the
following table；
Name of strip Length, km Emission rate,
2 q, g / skm
Mixing height,
H,m
Upwind suburbs 5 100 400
Downtown 2 500 500
Downwind suburbs 5 100 400
Assume that the fixed-box model applies to each of the stripe. The background concentration b in
the air entering the upwind suburbs is 1mg/ 3 m
2.A large, poorly controlled copper smelter has a stack 150 m high and a plume rise of 75m. It is
currently emitting 1000g/s of 2 SO . Estimate the ground-level concentration of 2 SO from
this source at a distance 5 km directly downwind when the wind speed is 3 m/s and the stability
class is C.
3. The management of the smelter in the problem above has been informed that the concentration
calculated in that problem at that location and for those conditions is twice the allowable. They
propose to remedy this situation by installing a higher stack. How high must this stack be so that
the estimated concentration will be exactly one-half that in the above Problem? (The plume rise is
the same as in the above problem)
4. The maximum CO concentrations normally measured in downtown Salt Lake City (ear ly 1990s)
are about 3500 3 mg /m . These values of u and H as 0.5m/s and 100m, respectively. The
downtown area of Salt Lake City may be approximated as a 3-km by 3-km square. Estimate the
emission density ( 2 g / sm ) for CO for downtown Salt Lake City.
作业习题
第五章 颗粒污染物控制技术基础
5.1 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/m 0～10 10～20 20～40 >40
质量频率g/% 36.9 19.1 18.0 26.0
5.2 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
平炉 0.36 2.14
飞灰 6.8 4.54
水泥窑 16.5 2.35
化铁炉 60.0 17.65
5.3 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/m 0～2 2～4 4～6 6～10 10～20 20～40 >40
浓度/ 3 g m
0.8 12.2 25 56 76 27 3
5.4 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）。
5.5 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10000m3
N/h，含尘浓度
为4.2g/ m3
N。除尘器出口的气体流量为12000 m3
N/h，含尘浓度为340mg/ m3
N。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）。
5.6 对于题5.5 中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0.24m2，除尘器阻力系数为9.8，
进口气流温度为423K，气体静压为－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）。
5.7 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/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。
5.8 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/m <0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.0 1~2 2~3 3~4
质量频
率 /%
进口g1 2.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0
出口g2 7.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16.0 29.0
粉尘间隔/m 4~5 5~6 6~8 8~10 10~12 20~30
质量频
率 /%
进口g1 13.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0
出口g2 6.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0
5.9 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/m 0.25 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 10.0 14.0 20.0 >23.5
质量频率/% 0.1 0.4 9.5 20.0 20.0 15.0 11.0 8.5 5.5 5.5 4.0 0.8 0.2
分级效率/% 8 30 47.5 60 68.5 75 81 86 89.5 95 98 99 100
5.10 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、4000m，空气温度为387.5K，
压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。
5.11 欲通过在空气中的自由沉降来分离石英（真密度为2.6g/cm3）和角闪石（真密度为
3.5g/cm3）的混合物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。试确定完全分离时所允
许的最大石英粒径与最小角闪石粒径的最大比值。
5.12 直径为200m、真密度为1850kg/m3 的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K 和
压力101325Pa 的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：1）恰好能吹起颗粒时的
气速；2）在此条件下的颗粒雷诺数；3）作用在颗粒上的阻力和阻力系数。
5.13 欲使空气泡通过浓盐酸溶液（密度为1.64g/m3，粘度1×10－4Pa.s），以达到干燥的目的。
盐酸装在直径为10cm、高12m 的圆管内，其深度为22cm，盐酸上方的空气处于298K 和
101325Pa 状态下。若空气的体积流量为127L/min，试计算气流能够夹带的盐酸雾滴的最大
直径。
5.14 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4.5m 高
处的旋风除尘器出口垂直排出的，水泥粒径范围为25～500m，真密度为1960kg/m3，风
速为1.4m/s，气温293K，气压为101325Pa。
5.15 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500m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。
Chapter 5
1．In the air pollution literature, particle concentrations in gas streams are often expressed in
grains/ft 3 (1 lbm=7000grains=7000gr; 1gr=0.065g)
a. For a typical concentration of 100gr/ ft 3 in a dirty gas stream, what is the weight percentage of
solids?
b. If the particles are 10 m spherical particles, how many are there in a ft 3 ?
c.What is the most likely historical origin of the grain as a unit of mass?
d. What other common materials normally have their masses expressed in grains?
2. A particle is a hollow sphere of a metal oxide. The density of the metal oxide is 2000kg/m 3 .
The hollow portion in the center of the sphere is full of air that has the same density as the
surrounding air through which the sphere is falling at its terminal velocity. The outside diameter of
the sphere is 10m and the thickness of its walls is 0.1m(i.e., the bubble in the center has a
diameter of 9.8m).How fast is it falling?
3. A group of particles is described by the log-normal distribution with D mean by weight =5m,
and s = 0.8 .
a. What fraction by weight of the particles have diameters less than 1 m?
b. What fraction by number of the particles have diameters less than 1 m?
4. The particles in an air stream are described by the log-normal distribution, with
D mean by weight =10m, and s = 1.5 .We now pass this dirty air stream through a collector
that is 100% efficient for particles with D³ 40m, 50% efficient for particles 10 to 40m in
diameter, and 0% efficient for particles smaller than 10m.
a.What fraction by mass is collected by this collector?
b. What is the mass median diameter of the particles that pass through uncollected?
作业习题
第六章 除尘装置
6.1 在298K 的空气中NaOH 飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽914cm，高457cm，
长1219cm。空气的体积流速为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的
比重为1.21。
6.2 直径为1.09m的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm，长50cm，共
18 层，层间距0.124cm，气体流速是8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设
置多少层可能得到80%的操作效率。
6.3 有一沉降室长7.0m，高12m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3，空气
粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。
6.4 气溶胶含有粒径为0.63 和0.83m的粒子（质量分数相等），以3.61L/min 的流量通过多
层沉降室。给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，
3 1.05g / cm ，W=20cm，h=0.129cm， 0.000182 g /(cm.s)，n=19 层。
6.5 试确定旋风除尘器的分割直径和总效率，给定粉尘的粒径分如下：
平均粒径范围/m 0~1 1~5 5~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 >60
质量百分数/% 3 20 15 20 16 10 6 3 7
已知气体粘度为2×10－5，颗粒比重为2.9，旋风除尘器气体入口速度为15m/s，气体在旋风
除尘器内的有效旋转圈数为5 次；旋风除尘器直径为3m，入口宽度76cm。
6.6 某旋风除尘器处理含有4.58g/m3 灰尘的气流（ Pa s 5 2.5 10 ），其除尘总效率为
90%。粉尘分析试验得到下列结果。
粒径范围/m 捕集粉尘的质量百分数/% 逸出粉尘的质量百分数/%
0~5 0.5 76.0
5~10 1.4 12.9
10~15 1.9 4.5
15~20 2.1 2.1
20~25 2.1 1.5
25~30 2.0 0.7
30~35 2.0 0.5
35~40 2.0 0.4
40~45 2.0 0.3
>45 84.0 1.1
1）作出分级效率曲线；2）确定分割粒径。
6.7 某旋风除尘器的阻力系数为9.9，进口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。
6.8 欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s 时，其空气动力学分割直
径为1m。
1）估算该旋风分离器的筒体外径；2）估算通过该旋风分离器的气体流量。
6.9 含尘气流用旋风除尘器净化，含尘粒子的粒径分布可用对数正态分布函数表示，且
Dm=20 m， 1.25。在实际操作条件下该旋风除尘器的分割直径为5 m，试基于颗粒
质量浓度计算该除尘器的总除尘效率。
6.10 在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，
L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0m的粉尘
荷电量q=0.3×10－15C，计算该粉尘的驱进速度w 和电除尘效率。
6.11 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，已知该电除尘器由四块集尘板组成，板高和
板长均为366cm，板间距24.4cm，烟气体积流量2m3/s；操作压力为1atm，设粉尘粒子的驱
进速度为12.2cm/s。试确定：
1）当烟气的流速均匀分布时的除尘效率；
2）当供入某一通道的烟气为烟气总量的50%，而其他两个各供入25%时的除尘效率（参考
图6－27）。
6.12 板间距为25cm 的板式电除尘器的分割直径为0.9m，使用者希望总效率不小于98%，
有关法规规定排气中含尘量不得超过0.1g/m3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为30g/m3，且
粒径分布如下：
质量百分比范围/% 0~20 20~40 40~60 60~80 80~100
平均粒径/m 3.5 8.0 13.0 19.0 45.0
并假定德意希方程的形式为kdp e 1 ，其中 捕集效率；K 经验常数；d 颗粒直径。试
确定：1）该除尘器效率能否等于或大于98%；2）出口处烟气中尘浓度能否满足环保规定；
3）能否满足使用者需要。
6.13 某板式电除尘器的平均电场强度为3.4kV/cm，烟气温度为423K，电场中离子浓度为
108 个/m3，离子质量为5×10－26kg，粉尘在电场中的停留时间为5s。试计算：
1）粒径为5m的粉尘的饱和电荷值；2）粒径为0.2m的粉尘的荷电量；
3）计算上述两种粒径粉尘的驱进速度。
假定：1）烟气性质近似于空气；2）粉尘的相对介电系数为1.5。
6.14 图6－49 汇总了燃煤电厂用电除尘器的捕集性能。对于煤的含硫量为1%、除尘效率为
99.5%的情况，试计算有效驱进速度we。
6.15 电除尘器的集尘效率为95%，某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的
比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的推荐成立，试求使用该添
加剂后电除尘器的集尘效率。
6.16 烟气中含有三种粒径的粒子：10m、7m和3m，每种粒径粒子的质量浓度均占总
浓度的1/3。假定粒子在电除尘器内的驱进速度正比于粒径，电除尘器的总除尘效率为95%，
试求这三种粒径粒子的分级除尘效率。
6.17 对于粉尘颗粒在液滴上的捕集，一个近似的表达式为
exp[ (0.018 / 0.6 )] 0.5 2 M R R R 。其中M 是碰撞数的平方根，R=dp/dD，对于密度为
2g/cm3 的粉尘，相对于液滴运动的初速度为30m/s，流体温度为297K，试计算粒径为1）
10m；2）50m的粉尘在直径为50、100、500m的液滴上的捕集效率。
6.18 一个文丘里洗涤器用来净化含尘气体。操作条件如下：L=1.36L/m3，喉管气速为83m/s，
粉尘密度为0.7g/cm3 方程，烟气粘度为2.23×10－5Pa.s，取校正系数0.2，忽略Cc，计算除
尘器效率。烟气中粉尘的粒度分布如下：
粒径/m 质量百分数/%
<0.1 0.01
0.1~0.5 0.21
0.5~1.0 0.78
1.0~5.0 13.0
5.0~10.0 16.0
10.0~15.0 12.0
15.0~20.0 8.0
>20.0 50.0
6.19 水以液气比12L/m3 的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为
1.845×10－5Pa.s，颗粒密度为1.789g/cm3，平均粒径为1.2m，f 取0.22。求文丘里管洗涤
器的压力损失和穿透率。
6.20 设计一个带有旋风分离器的文丘里洗涤器，用来处理锅炉在1atm 和510.8K 条件下排
出的气流，其流量为7.1m3/s，要求压降为152.4cmH2O，以达到要求的处理效率。估算洗涤
器的尺寸。
6.21 直径为2mm 的雨滴以其终末沉降速度穿过300m 厚的大气近地层，大气中含有粒径为
3m的球形颗粒，颗粒的质量浓度为80 3 g /m 。
1）每个雨滴下降过程中可以捕集多少颗粒？
2）由于捕集这些颗粒，雨滴的质量增加了百分之几？
6.22 以2.5mm/h 的速率发生了大面积降雨，雨滴的平均直径为2mm，其捕集空气中的悬浮
颗粒物的效率为0.1，若净化空气中90％的悬浮颗粒物，这场雨至少要持续多长时间？
6.23 安装一个滤袋室处理被污染的气体，试估算某些布袋破裂时粉尘的出口浓度。已知系
统的操作条件：1atm，288K，进口处浓度9.15g/m3，布袋破裂前的出口浓度0.0458g/m3，被
污染气体的体积流量14158m3/h，布袋室数为6，每室中的布袋数100，布袋直径15cm，系
统的压降1500Pa，破裂的布袋数为2。
6.24 某袋式除尘器在恒定的气流速度下运行30min。此期间处理烟气70.8m3，系统的最初
和最终的压降分别为40Pa 和400Pa，假如在最终压力下过滤器再操作1 小时，计算另外的
气体处理量。
6.25 利用清洁滤袋进行一次实验，以测定粉尘的渗透率，气流通过清洁滤袋的压力损失为
250Pa，300K 的气体以1.8m/min 的流速通过滤袋，滤饼密度1.2g/cm3，总压力损失与沉积
粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率（以m2 表示），假如滤袋面积为100.0cm2。
p / Pa
612 666 774 900 990 1062 1152
M/kg 0.002 0.004 0.010 0.02 0.028 0.034 0.042
6.26 除尘器系统的处理烟气量为10000m3/h，初始含尘浓度为6g/m3，拟采用逆气流反吹清
灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K，除尘器压力
损失不超过1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：
1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4）最大清灰周期；5）滤袋面积；
6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。
6.27 据报道美国原子能委员会曾运用2m 深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算
细粒子的穿透率。)
9
7
exp( 2
2
c g
s pa
D
Zv D
P 。其中：Z=在气流方向上床的长度；vs=气体的表
面流速；Dpa=细粒子的空气动力学直径； 沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；
g 气体的粘度。
1）若dpa=0.5m，Dc=1.0mm，vs=6cm/s， 0.3，试估算沙滤床的捕集效率；
2）欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度至少应多厚？
3）推导该效率方程式。
6.28 图6－50 表明滤料的粉尘负荷和表面过滤气速对过滤效率的影响。当粉尘负荷为
140g/m2 时，试求：
1）对于图中显示的四种过滤气速，分别求相应的过滤效率；
2）假定滤饼的孔隙滤为0.3，颗粒的真密度为2.0g/cm3，试求滤饼的厚度；
3）当烟气中含尘初始浓度为0.8g/m3 时，对于图中最低部的曲线，至少应操作多长时间才
能达到上述过滤效率？
Chapter 6
1．A cyclone separator is operating in condit ions where 10 CUT D = m. We are offered another
cyclone that is of the same design, but all the dimensions are one-half as big as the present one.
If we feed the same air stream(same total volumetric flow rate, same particle loading, same
particle size distribution) to this new cyclone, what will the new value of cut D be?
The pressure drop, which is proportional to 2 V will increase by a factor of 16!
2. The human nose and nasal passages remove particles from the air destined for our lungs.
Consider it as a cyclone separator, with N=0.25; its average dimensions perpendicular to flow
are 1cm´ 1cm, Assume that a typical breath is 1 litter, drawn in over a period of 1s. Estimate
the cut diameter of the human nose for paricles.( The observed behavior of the nasal system is
that few partiles larger than about 5 m reach the lungs, so the calculation here is only
approximately corret.)
3. We are passing a gas stream through a cyclone with 10 CUT D = m. We now must t reat twice
as much gas in the same cyclone, so the average gas velocity will be increased by a factor of 2.
We are told by the cyclone manufacturer that we shoule have no special troubles with
re-entrainment of disturbance of the flow patterns if we double the flow rate. What will the cut
diameter be at the new flow rate?
4.An ESP is treating a particle-laden air stream, collecting 95 percent of the particles. We now
double the air flow rate, keeping the particle loading constant. What is the new percent
recovery?
作业习题
第七章 气态污染物控制技术基础
7.1 某混合气体中含有2%（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为30。C，总压强为
500kPa。从手册中查得30。C 时在水中的亨利系数E=1.88×10－5kPa，试求溶解度系数H 及
相平衡常数m，并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。
7.2 20。C 时O2 溶解于水的亨利系数为40100atm，试计算平衡时水中氧的含量。
7.3 用乙醇胺（MEA）溶液吸收H2S 气体，气体压力为20atm，其中含0.1%H2S（体积）。
吸收剂中含0.25mol/m3 的游离MEA。吸收在293K 进行。反应可视为如下的瞬时不可逆反
应： 2 2 2 2 2 2 3 H S CH CHCH NH HS CH CHCH NH 。
已知：kAla=108h－1，kAga=216mol/m3.h.atm，DAl=5.4×10－6m2/h，DBl=3.6×10－6m2/h。
试求单位时间的吸收速度。
7.4 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO2，气体流量为5000m3
N/h，其中SO2 占5%，要求
SO2 的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2 在两相间的平衡关系近似
为Y*=26.7X，试求：
1）若用水量为最小用水量的1.5 倍，用水量应为多少？
2）在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。
7.5 某吸收塔用来去除空气中的丙酮，吸收剂为清水。入口气体流量为10m3/min，丙酮含量
为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸收塔操作条件下，丙
酮－水的平衡曲线（1atm 和299.6K）可表示为
2 1.95(1 ) 0.33 x y xe 。
1）试求水的用量，假设用水量取为最小用水量1.75 倍；
2）假设气相传质单元高度（以m 计） 0.33 0.33
0 3.3 H G L y 。其中G 和L 分别为气、液相
的流量（以kg/m2.h 表示），试计算所需要的高度。
7.6 某活性炭填充固定吸附床层的活性炭颗粒直径为3mm，把浓度为0.15kg/m3的CCl4 蒸汽
通入床层，气体速度为5m/min，在气流通过220min 后，吸附质达到床层0.1m 处；505min
后达到0.2m 处。设床层高1m，计算吸附床最长能够操作多少分钟，而CCl4 蒸汽不会逸出？
7.7 在直径为1m 的立式吸附器中，装有1m 高的某种活性炭，填充密度为230kg/m3，当吸
附CHCl3 与空气混合气时，通过气速为20m/min，CHCl3 的初始浓度为30g/m3，设CHCl3
蒸汽完全被吸附，已知活性炭对CHCl3 的静活性为26.29%，解吸后炭层对CHCl3 的残留活
性为1.29%，求吸附操作时间及每一周期对混合气体的处理能力。
7.8 在温度为323K 时，测得CO2 在活性炭上吸附的实验数据如下，试确定在此条件下弗罗
德里希和朗格谬尔方程的诸常数。
单位吸附剂吸附的CO2 体积（cm3/g） 气相中CO2 的分压（atm）
30 1
51 2
67 3
81 4
93 5
104 6
7.9 利用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K，1.38×105Pa，废气量
25400m3/h。废气中含有体积分数为0.02 的三氯乙烯，要求回收率99.5%。已知采用的活性
炭的吸附容量为28kg 三氯乙烯/100kg 活性炭，活性炭的密度为577kg/m3，其操作周期为4h，
加热和解析2h，备用1h，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。
7.10 尾气中苯蒸汽的浓度为0.025kg/kg 干空气，欲在298K 和2atm 条件下采用硅胶吸附净
化。固定床保护作用时间至少要90min。设穿透点时苯的浓度为0.0025kg/kg 干空气，当固
定床出口尾气中苯浓度达0.020kg/kg 干空气时即认为床层已耗竭。尾气通过床层的速度为
1m/s（基于床的整个横截面积），试决定所需要的床高。
已知硅胶的堆积密度为625kg/m3，平均粒径Dp=0.60cm，平均表面积a=600m2/m3。在
上述操作条件下，吸附等温线方程为：Y*=0.167X1.5。
式中Y*=kg 苯/kg 干空气，X=kg 苯/kg 硅胶。假定气相传质单元高度
0.51 H 0.00237 (D G / ) OY p
7.11 把处理量为250mol/min 的某一污染物引入催化反应器，要求达到74%的转化率。假设
采用长6.1m，直径3.8cm 的管式反应器，求所需要催化剂的质量和所需要的反应管数目。
假定反应速度可表示为：RA=－0.15（1－xA）mol/（kg 催化剂.min）。
催化剂堆积密度为580kg/m3。
7.12 为减少SO2向大气环境的排放量，一管式催化反应器用来把SO2转化为SO3。其反应方程式为：2SO2+O2－>2SO3
总进气量是7264kg/d，进气温度为250。C，二氧化硫的流速是227kg/d。假设反应是绝热进行且二氧化硫的允许排放量是56.75kg/d。试计算气流的出口温度。SO2反应热是171.38kJ/mol，热容是0.20J/(g.K)。
Chapter 7
1. A flue gas containing 3% SO2 by volume is to be scrubbed by a fresh absorbent to remove 90% of the SO2 . At equilibrium, the dissolved SO2 mole fraction in the absorbent is 0.0027 when the mole fraction in the gas phase is 0.03 .What is the minimum L/G for the absorber? Assume that in this region the equilibrium line is straight.
2. A power plant flue gas contains 1000 ppm of NO and is emitted at a rate of 1000 m3 s-1 at 573K and 1 atm . A selective catalytic reduction system is to be used to achieve 75% removal of the NO. Calculate the quantity of ammonia needed in kg hr-1.
作业习题
第八章 硫氧化物的污染控制
8.1 某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？
8.2 某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为7.7%。试计算：
1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；
2）如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；
3）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？
8.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算：
1）第二级工艺的回收效率为多少？
2）如果第二级催化床操作温度为420。C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2
的转化率为多少？其中，
0.5 ( )
2 2
3
SO O
SO
y y
y
K
。
8.4 通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m3/s 的烟气（180。C，1atm）。石灰石烟
气脱硫系统的压降约为2600Pa。试问：电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的
阻力损失？假定动力消耗＝烟气流率×压降/风机效率，风机效率设为0.8。
8.5 石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，
假定操作按表8－5 的典型工况进行，试计算：
1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？
2）如果气体进口温度为180。C，离开塔顶时下降到55。C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾
滴可近似视为水滴。
3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3 发生了反应？
8.6 在双碱法烟气脱硫工艺中，SO2 被Na2SO3 溶液吸收。溶液中的总体反应为：
Na2SO3+H2O+SO2+CO2－>Na++H++OH－+HSO3
－+SO3
2－+HCO3
－+CO3
2－
在333K 时，CO2 溶解和离解反应的平衡常数为：
K M atm
P
CO H O
hc
CO
0.0163 /
[ ]
2
2 2
， K M
CO H O
HCO H
c
6.35
1
2 2
3 10
[ ]
[ ] [ ]
K M
HCO
CO H
c
10.25
2
3
2
3 10
[ ]
[ ] [ ]
溶液中钠全部以Na+形式存在，即[Na]=[Na+]；
溶液中含硫组分包括，[S]=[SO2.H2O]+[HSO3
－]+[SO3
2－]。
如果烟气的SO2 体积分数为2000×10－6，CO2 的浓度为16%，试计算脱硫反应的最佳pH。
8.7 根据表8－5 中所列的石灰石湿法烟气脱硫的典型操作条件，试计算：
1）脱硫液每循环经过一次洗涤塔，单位体积脱硫液中溶解了多少摩尔的SO2；
2）如果脱硫液进入洗涤塔时的pH 为5，则其流出洗涤塔时的pH 为多少。假定浆滴在洗涤
塔中的停留时间较短（通常为3～4s），CaCO3 尚未发生反应。
Chapter 8
1. The Henry’s law constant for 2 O in water at 20 C
is 40,100atm. Estimate the equilibrium
oxygen content of water at 20 C
. What ate the biological implicat ions of this value being so
small?
2．Assume that a single absorption sulfuric acid plant recovers 98 percent of its 2 SO as acid, and
a double absorption plant recovers 99.7 percent.
a. What fraction of the 2 SO passing from the first absorber must be captured by the final
conversion and absorption?
b. If the final catalyst bed operates at 420 C , at which the equilibrium constant K» 300, what
fraction of the equilibrium conversion is this?
3. The price of chemicals change with time, but in 1994 typical prices were $70/ton for sulfur on
the U.S. Gulf Coast and $75/ton for sulfuric acid in the eastern United States. The railroad cost
of shipping bulk cargoes in the United States. The railroad cost of shipping bulk cargoes in the
United States was roughly $0.03 per ton mile.
a. If you buy sulfur and make it into sulfuric acid to sell, at these prices how much per ton of acid
can you afford to pay for the capital and operat ing costs of the sulfuric acid plant in order to
break even.
b. If you must ship sulfur or sulfuric acid 500 miles to a customer, what is the shipping cost per
ton of contained sulfur?
c. What do these answers tell you about the economics if shipping sulfur of sulfuric acid?
4. Ordinary coal-fired eclectic power plants produce about 3.3 acfm(0.00156m3 / s )of stack gas
(at 400 F and 1 atm) per kilowatt of net power produced. Limestone scrubbers have pressure
drops of about 20 inche of water. What fraction of the power produced by the plant must be
used to overcome the pressure loss in the scrubber? Assume the following:
Power=(flow rate)(pressure drop/blower efficiency)
Blower efficiency=0.8
作业习题
第九章 固定源氮氧化物污染控制
9.1 某座1000MW 的火电站热效率为38%，基于排放系数，计算下述三种情况NOx的排放
量（t/d）：
1）以热值为6110kcal/kg 的煤为燃料；2）以热值为10000kcal/kg 的重油为燃料；
3）以热值为8900kcal/m3 的天然气为燃料。
9.2 大型燃煤工业锅炉的NOx排放系数可取为8kg/t，试计算排烟中NOx的浓度。假定烟气
中O2 的浓度为6%，煤的组成见例2－2。
9.3 气体的初始组成以体积计为8.0%CO2、12%H2O、75%N2 和5%O2。假如仅考虑N2 与
O2 生成NO 的反应，分别计算下列温度条件下NO 的平衡浓度。
1）1200K；2）1500K；3）2000K。
9.4 假定煤的元素组成以重量百分比计为：氢3.7，碳75.9，硫0.9，氮0.9，氧4.7，其余的
为灰分。当空气过剩系数20%条件下燃烧时，假定燃烧为完全燃烧。如果不考虑热力型NOx
的生成，若燃料中氮1）20%，2）50%，转化为NO，试求烟气中NO 的浓度。
9.5 基于第二节给出的动力学方程，对于t=0.01、0.04 和0.1s，估算[NO]/[NO]e 的比值，假
定M=70，C=0.5。试问M=70 所对应的温度是多少？以K 表示。
9.6 对于M=50 和M=30 重复上面的计算。
9.7 对于反应N2+O2－>2NO，平衡常数可表示为： f b K [NO] /[N ][O ] k / k 2 2
2 。根据
现有的数据，可以得到kf=9×1014exp[－13500/(RT)]和kb=4.1×1013exp[－91600/(RT)]。按表
9－3 中的温度，计算平衡常数K，并与表中的数据比较。
9.8 计算组成为95%N2 和5%O2 的烟气达到平衡时，原子态O 的浓度。假定平衡时的温度
为1）2000K；2）2200K；3）2400K。
9.9 典型的大型燃煤工业锅炉氮氧化物排放系数为8kg/t。假定煤的组成与习题9－4 相同，
烟气中氧浓度为6%，试计算烟气中NOx的浓度。
9.10 燃油锅炉的NOx排放标准为230×10－6（体积分数），假定油的化学组成C10H20Nx，当
空气过剩50%时发生完全燃烧。当燃料中50%的氮转化为NOx，忽略热力型NOx时，为满
足排放标准，氮在油中的最大含量为多少？
9.11 欲从燃烧烟气中用氨去除NOx，假定实际的反应为反应（9－17）和（9－18），烟气中
NO 占NOx 总量的90%，其余的为NO2。按习题9－1 的三种情况，若去除90%以上的NOx，
每天各需要多少吨氨？假定氨的残留量为5×10－6（体积分数）。
9.12 烟气中NOx的浓度经常以体积分数（10－6）表示，为了计算NOx排放总量，通常将其
转化为kgNO2/GJ 表示。试导出一个通用的转化公式，需引进的变量应尽可能少。若已知甲
烷在10%过剩空气下燃烧时NOx 的浓度为300×10－6，利用你导出的公式，将NOx 的浓度
转化为kgNO2/GJ。
Chapter 9
1. The Federal new source performance standards for coal-fired power plants require that the
emissions of nitrogen oxides be less than 0.6 lb of nitrogen oxides per million Btu of coal
burned. These are to be computed based on all the nitrogen oxides being in the form of
2 NO .If a plant emits 0.4 lb of NO and 0.1 lb of 2 NO per million Btu, what is its nitrogen
oxide emission, reported as 2 NO
2.By how much does preheating the air, as shown in Figure below (b), increase the thermal
efficiency of the preheated furnace, compared to one without preheating as shown in Figure
below (a)? Assume the fuel is methane ,the heating value is 21,502 Btu/lb, and there is 20%
excess air. The heat capacity of air and combustion gases is roughly 7 Btu/(lbmol F ×
).
3. Using Figure below, estimate the fraction of the fuel N is emitted as X NO
.
作业习题
第十章 挥发性有机物污染控制
10.1 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。
10.2 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%。
10.3 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
油的密度为1g/cm3， 分子量为400g/mol，蒸汽压约为1.333 × 10 － 4Pa， 蒸发速率为
P
p
m s
mol
(0.5 ) 2
。
10.4 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。
10.5 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20000m3/h，
废气中含有苯的体积分数为3.0×10－3，要求回收率为99.5%。已知活性炭的吸附容量为
0.18kg（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。
10.6 利用冷凝—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3×10-5和1×10-4，出口气体中的相对湿度为80%，
出口温度低于40。C，冷凝介质为工业用水，入口温度为25。C，出口为32。C，滤料丁酮和
甲苯的降解速率分别为0.3 和1.2kg/m3.d，阻力为150mmH2O/m。比选设计直接冷凝—生物
过滤工艺和间接冷凝—生物过滤工艺，要求投资和运行费用最少。
10.7 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 O CO H O 3 8 2 2 2 5 3 4 。问燃烧100mol丙烷需要多少摩尔空气？
Chapter 10
1．In test of incineration of herbicides, the incinerator temperature averaged 1500 C ,and the time
spent by the material being burned at this temperature was 1.0s. The destruction of
dioxin(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dixoin),averaged over three testing periods,was 99.93。
2．Estimate the temperature required for an afterburner that will destroy 99.5%of the toluene
contained in an airstream with a residence time of 0.5s using the values in Table below, Compare
your results with the example calculat ion in Cooper and Alley, in which they show that three
different methods of making this estimate lead to answers of 1326° ,1263 ° ,and 1331° F
3.We are designing an afterburner to destroy solid particles of a new type of plastic with density
1g/ 3 cm .The particles will be spheres with diameter 10 m. The afterburner will operate at a
temperature of 1200° F. Our laboratory has tested the burning rate of this plastic and finds that
at 1200° F, the burning rate in air is 0.001g/( cm2s ).Based on this burning rate, estimate how
long the particles must be held at 1200° F, to burn up completely.
4. Pulverized-coal furnaces grind their coal so that 80+ percent is smaller than 200 microns in
diameter. These particles are completely burned in the approximately 2 s that they spend in the
combustion zone of the furnace. Estimate their surface burning rate.
作业习题
第十一章 城市机动车污染控制
11.1 设某汽车行驶速度为80km/h 时，4 缸发动机的转速为2000r/min，已知该条件下汽车的
油耗为8L/100km，请计算每次燃烧过程喷入发动机气缸的汽油量。
11.2 在冬季CO 超标地区，要求汽油中有一定的含氧量，假设全部添加MTBE（CH3OC4H9）；
要达到汽油中（C8H17）重量比2.7%的含氧要求，需要添加多少百分比的MTBE？假设两者
密度均为0.75g/cm3；含氧汽油的理论空燃比是多少？
11.3 发动机燃烧过程如图11－29 所示，请计算汽缸内燃烧前，燃烧刚开始时，以及燃烧全
部完成后的气体温度。已知：汽油发动机的压缩比为7，在理论空燃比下工作，转速为
2000r/min，燃烧过程为上止点前后各15。C 区间。
11.4 试解释污染物形成与空燃比关系图（图11－5）中NOx 为何成圆拱状？
11.5 1）用与11.3 相似的方法估算发动机的排气温度（大约在上止点TDC 之后90 度）；
2）实际排气温度比上述计算值要低，在怠速情况下，虽然其空燃比与满负荷时基本相同，
但排气温度却低很多，为什么?
11.6 由燃油蒸发控制装置控制的两个HC 排放源是：1）燃油泵和化油器；2）化油器和空
气滤清器；3）空气滤清器和燃油箱；4）燃油箱和化油器。
11.7 在汽油喷射系统中，汽油喷进空气是在：1）各燃烧室；2）进气歧管；3）化油器；4）
排气管。
11.8 减少发动机燃烧室表面积可以：1）减少废气中HC 含量；2）增加废气中HC 含量；3）
减少废气中NOx 的含量；4）以上都不是。
Chapter 11
1． Show the equation for the stoichiometric A/F of an HC in terms of the ratio y/x. Real gasolines
always contain some O,N, and S ,so this treatment, which assumes only C and H are present, is an
approximat ion, generally a good one. Of the common components in gasoline, the lowest y/x ratio
is 1.0, for benzene, and the highest is 2.5, for butane. (x/y=2.125)
2. How much gasoline is inserted into the combustion chamber of an auto engine for each
combustion? Assume 2000RPM, 60 mi/h, 25mi/gal,4-cylinder engine.
3. The charcoal canister in a typical auto contains 700 to 800 g of charcoal and can hold roughly
0.3g HC/g charcoal.
(a) If a typical gasoline tank filling is 12 gallons and the vapor in the tank before filling is in
equilibrium with liquid gasoline at 1000F, how much HC will be in the displaced vapor? Assume
that the gasoline has the same vapor pressure as in Problem 10.10
( 0 ln P(psia) 11.724 (5236.5 R) / T)
(b) Must the charcoal canister be enlarged if it must accommodate this amount of HC? By how
much?
4.Assume that the typical charcoal canister (see 13.13) is a cylinder with height=1.5 diameter and
that the charcoal pieces are spheres with diameter 1/8 inch. The bulk density of the charcoal is
30lb/ft3 and the external porosity ε=0.3.
(a) Estimate their pressure drop –volumetric flow rate relationship. See any f luid mechanics
books for data on flow through porous media.
(b) Estimate the pressure drop if a charcoal canister is used to capture the vapors from gas tank
fueling, which occurs at roughly 10gal/min.
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nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，
nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为
100% 75.51%
28.97 1
0.781 28.01
% 2
N ， 100% 23.08%
28.97 1
0.209 32.00
% 2
O ；
100% 1.29%
28.97 1
0.00934 39.94
%
Ar ， 100% 0.05%
28.97 1
0.00033 44.01
% 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/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3 干空气计算，其
摩尔数为44.643mol
22.4
1 103
。故三种污染物体积百分数分别为：
SO2： 0.052 ppm
64 44.643
0.15 10 3
，NO2： 0.058 ppm
46 44.643
0.12 10 3
CO： 3.20 ppm
28 44.643
4.00 10 3
。
1.3 解：
1） （g/m3
N） 3
3
4
1.031 /
22.4 10
1.50 10 154
N g m
c（mol/m3
N） 3 3
3
4
6.70 10 /
22.4 10
1.50 10
N mol m
。
2）每天流经管道的CCl4 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 =10.8g
1.5 解：
由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210
0.2369
19.5 10
2.2 10
210 2
4
2 2
O p
p
M
O Hb
COHb
，
COHb 饱和度19.15%
1 0.2369
0.2369
1 /
/
2
2
2
COHb O Hb
COHb O Hb
COHb O Hb
COHb
CO
1.6 解：
含氧总量为960mL
100
4800 20
。不同CO 百分含量对应CO 的量为：
2%： 2% 19.59mL
98%
960
，7%： 7% 72.26mL
93%
960
1）最初CO 水平为0%时 172.0min
4.2 10 10
72.26
4 3
t ；
2）最初CO 水平为2%时 125.4min
4.2 10 10
72.26 19.59
4 3
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 11581 .8
2.2 0.2
2.6 2.6 1400 1.4
。
Chapter 1
1. Solution：
a. 540/5.44=99 So this was 99 times the annual man made 10 PM emissions.
b. Mixed. Most of that huge amount of material fell within 50 miles of the site, covering a
huge area up to a few feet thick. However it put enough fine material into the atmosphere
that we had world wide reddened sunsets for almost a year.
2. Solution：
a. M=cV= 6 3 3 9 10
3 50 10 10 50 10 1.1 10 1
g
m g b
m
创- - = ? - -
b.
9
5
3 4 3
3
50 10
3.8 10
2
(0.5 10 )
6 6
m g
N
g
D cm
cm
p p
r
-
-
´
= = =
创
c. Clearly industry will cite the » 10 10- pounds while environmentalists will cite the 0.4
million part icles. This shows that two people can both tell the truth, but lead their audience
to very different conclusions. We should strive to tell “the whole truth”
3. Solution
a.
3
6 3 9 10
3 80 10 10 80 10 / 1.8 10 1 /
g m
g breath b breath
m breath
创- - = ? - -
b. for 2 SO , M =64g/mol,
9 2 1 1 4 8 0 1 0 9 . 4 1 0 7 . 5 1 0 /
g m o l e c u l e s
N m o l e c u l e s b r e a t h
b r e a t h g
- = 创?
4. Solution：
0.41 /
0.00225 0.225%
1 6 454
15
g mile
gal lb g
mile gal lb
= =
创
作业习题解答
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
H2O 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=10.62m3
N/kg 重油。
烟气组成为CO271.25mol ， H2O 55.25+11.25=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=11.27
m3
N/kg 重油。
2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。
SO2 百分比浓度为100% 0.07%
446.49
0.3125
，
空气燃烧时CO2 存在最大浓度100% 15.96%
446.49
71.25
。
3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3
N/kg 重油，
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m3
N/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CH0.584S0.010O0.013，
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为18.26g /molC
5.475
100
。燃烧方程式为
0.584 0.010 0.013 2 2 2 2 2 2 CH S O n(O 3.78N )CO 0.292H O 0.010SO 3.78nN
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
1）理论空气量1000 22.4 10 m / kg 6.74m / kg
18.26
1.1495 (1 3.78) 3 3 3
；
SO2 在湿烟气中的浓度为100% 0.174%
18
1.644
1 0.292 0.010 3.78 1.1495
0.010
2）产生灰分的量为80% 144.8g / kg
100
1000
18.1
烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg
灰分浓度为3 10
6.826
144.8
mg/m3=2.12×104mg/m3
3）需石灰石103.21kg
35%
1.7 40
32.00
1000 1.7%
/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
H2O 52.875 2.94 0
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CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol
N2 280.54mol
4.78
3.78 354.76
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100% 0.043%
436.43
0.1875
。
2.4 解：
取1mol 煤气计算
H2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol
CO2 0.05mol 0
CO 0.285mol 0.143mol
H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol
CH4 0.007mol 0.014mol
共需O2 0.003+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 1.2 ，则实际干空气 1.2×
1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/m3
N，即含H2O0.67mol/ m3
N，14.94L/ m3
N。故H2O 体积分数为1.493%。
故实际空气量为1.298mol
1 1.493%
1.279
。
烟气量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，
H2O0.002+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）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100% 50.5%
0.264 78.99 (8 0.5 2)
8 0.5 2
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
L mol
P
T
T
PV
V 39.46 /
273 700 133.322
101325 22.4 443
2
2
1
1 1
2
；
取1m3 烟气进行计算，则SO21 20×10－6m3，排放浓度为
6
3
3
120 10
(1 8%) 64 0.179 /
39.46 10
g m
。
3） 3 22.4
5663.37 (1 8%) 2957 /min
39.46 N m 。
4） 3 52.85 /
22.4
39.46
30.0 N g m 。
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
H2O 83.25 4.625 0
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：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol；
N2：73.86×3.78=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CO2 100% 14.25%
443.38
63.17
；SO2 100% 0.11%
443.38
0.5
；
H2O 100% 6.74%
443.38
29.91
； N2 100% 75.55%
443.38
279.19 0.79 70.61
。
O2 100% 3.33%
443.38
70.61 0.209
。
2.7 解：
SO2 含量为0.11%，估计约1/60 的SO2 转化为SO3，则SO3 含量
5 1.83 10
60
1
0.11% ，即PH2SO4=1.83×10－5，lg PH2SO4=-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CO2 （71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。
烟气中O2 量
6 600 10
1.5%
x 。
总氧量 x x x
x
0.5 (71.67 ) 35 106.67 24.5
600 10
1.5%
6
，干空气中N2：O2 体积比
为3.78：1，则含N2 3.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：
6 6 600 10
71.67 3.78(106.67 24.5 )
600 10
1.5%
x
x
x ，解得x=0.306
故CO2%： 100% 13.99%
600 10
0.306
71.67 0.306
6
；
N2%： 100% 84.62%
600 10
0.306
3.78(24.5 0.306 106.67)
6
由《大气污染控制工程》P46 （2－11）
空气过剩系数1.07
0.264 84.62 (1.5 0.5 0.06)
1.5 0.5 0.06
1
Chapter 2
1． Solution：
3 ( ) (0.15) 0.00337; n
l p = p = =
h = 1 - p = 9 9 . 6 6 %
2．Solution：
7
2 2
3
(2 10 5 )
1000
2158
3600 1609
(10 2)
u
g
in mi
qL mi mg in mi m H
c b mg g s m s
m
创
= = 创?
-
-
3.Solution
a. 3 1000 1000
42.24 7.04 10
100 60min min
l mols kgcoal g h mol
n
gdrycoal hr kg
= 创?
3 1 3 8 6
7 . 0 4 1 0 5 . 9 8 6
m i n 4 5 4 1
m o l bm o l s c t
Q s c f m
m o l bm o l
= 创?
= 5 9 8s6c f m? ( 8 6 0R / 5 2R8 ) 9a7c4f9m
4． Solution：
a )
2
(1 )
( );
2 0.21 sr
y x E
molH O n
+
= +
t ot al
( 1 )
[ ( 1 ) 1 ] ;
0.21 st
y E
mols x n x
x
+
= + + + -
4 st
y
n = x +
mol fr 2
(1 )
/ 2 ( )
0.21
(1 )
/ 4 (1 ) 1
0.21
st
st
x E
y n
H O
E
x y n x
+
+
=
禳+ 镲镲
+ + + - 睚镲镲
铪
mol fr 2
/ (2 0.5 / )( (1 )
0.21
(1 )
2 / (2 0.5 / ) (1 ) 1
0.21
x
y x y x E
H O
x
y x y x E
+ + +
=
禳+ 镲镲
+ + + + - 睚镲镲
铪
b )
to save writing let y / x = a (1 )
0.21
x
+ E = b ;
(1 )
(1 ) 1
0.21
X
E g
禳+ 镲镲
+ - = 睚镲镲
铪
, mol
fr 2 w H O = y
then
(2 0.5 )
2 (2 0.5 ) w y
a a b
a a g
+ +
=
+ + +
2( (1 ) )
1 0.5 (1 0.5 )
w
w
y
y
g b
a
b g
- + -
=
+ - - +
for X=E=0, we have
1
0; 1 3.76
0.21
b = g = - =
2 (1 3.76) 9.51
1 (1 0.5 3.76) 1 2.88
w w
w w
y y y
x y y
a
+
= = =
- + ?
and for 0.11 water y = this corresponds to
9.52 0.11
1.53
1 2.88(0.11)
y
x
a
´
= = =
-
c )
For this plausible choice of X and E, we have
(0.0116 1.2)
0.0663
0.21
b
´
= =
1.0116 1.2
1 4.781
0.21
g
禳´ 镲镲
= - = 睚镲镲
铪
2(0.11 (1 4.781) 0.0663
1.72
1 0.5 0.0663 0.11 (1 0.5 4.781)
y
x
a
? -
= = =
+ ? ?
作业习题解答
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 （1）
将空气视为理想气体，即有
m
PV RT
M
可写为
m PM
V R T
（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 2
2 1
1
ln ( )
P gM
Z Z
P RT
（3）
假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：
500 9.8 0.029
ln
1000 8.314 283
Z
得Z 5.7km
即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。
3.2 解：
d K m
z
T
2.35 /100
10 1.5
297.8 298
1.5 10 ，不稳定
d K m
z
T
1.5 /100
30 10
297.5 297.8
10 30 ，不稳定
d K m
z
T
1.0 /100
50 30
297.3 297.5
30 50 ，不稳定
d K m
z
T
1.75 /100
30 1.5
297.5 298
1.5 30 ，不稳定
d K m
z
T
1.44 /100
50 1.5
297.3 298
1.5 50 ，不稳定。
3.3 解：
0.288
0
1
0
1 ( )
P
P
T
T
，
K
P
P
T T ) 258.49
400
600
( ) 230( 0.288 0.288
0
1
1 0
3.4 解：
由《大气污染控制工程》P80 （3－23）， m
Z
Z
u u ( )
1
1 ，取对数得lg lg( )
1 1 Z
Z
m
u
u
设y
u
u
1
lg ， x
Z
Z
lg( )
1
，由实测数据得
x 0.301 0.477 0.602 0.699
y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761
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：
1 0.07 0.07
1 0
0
50
( ) 2 ( ) 2.24 /
10
Z
u u m s
Z
， 2 0.07 0.07
2 0
0
100
( ) 2 ( ) 2.35 /
10
Z
u u m s
Z
3 0.07 0.07
3 0
0
200
( ) 2 ( ) 2.47 /
10
Z
u u m s
Z
， 4 0.07 0.07
4 0
0
300
( ) 2 ( ) 2.54 /
10
Z
u u m s
Z
5 0.07 0.07
5 0
0
400
( ) 2 ( ) 2.59 /
10
Z
u u m s
Z
。
稳定度D，m=0.15
m s
Z
Z
u u ) 2.55 /
10
50
( ) 2 ( 0.15 0.15
0
1
1 0 ， m s
Z
Z
u u ) 2.82 /
10
100
( ) 2 ( 0.15 0.15
0
2
2 0
m s
Z
Z
u u ) 3.13 /
10
200
( ) 2 ( 0.15 0.15
0
3
3 0 ， m s
Z
Z
u u ) 3.33 /
10
300
( ) 2 ( 0.15 0.15
0
4
4 0
m s
Z
Z
u u ) 3.48 /
10
400
( ) 2 ( 0.15 0.15
0
5
5 0 。
稳定度F，m=0.25
m s
Z
Z
u u ) 2.99 /
10
50
( ) 2 ( 0.25 0.25
0
1
1 0 ， m s
Z
Z
u u ) 3.56 /
10
100
( ) 2 ( 0.25 0.25
0
2
2 0
m s
Z
Z
u u ) 4.23 /
10
200
( ) 2 ( 0.25 0.25
0
3
3 0 ， m s
Z
Z
u u ) 4.68 /
10
300
( ) 2 ( 0.25 0.25
0
4
4 0
m s
Z
Z
u u ) 5.03 /
10
400
( ) 2 ( 0.25 0.25
0
5
5 0
风速廓线图略。
3.6 解：
1）根据《Air Pollution Control Engineer ing》可得高度与压强的关系为dz
RT
gM
P
dP
将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得T
P
dP
dz 29.21 。
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dz 283.4m 89m
1018
11
29.21
，z=119m。
同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：
测定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10
气温/。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8
气压/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700
高度差/m 89 99 101 163 536 290 271 1299 281
高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158
2）图略
3） d K m
z
T
1.35 /100
89
11 9.8
1 2
1 2
1 2 ，不稳定；
2.22 /100 0
99
9.8 12
2 3
2 3
2 3
K m
z
T
，逆温；
1.98 /100 0
101
12 14
3 4
3 4
3 4
K m
z
T
，逆温；
0.61 /100 0
163
14 15
4 5
4 5
4 5
K m
z
T
，逆温；
d K m
z
T
0.37 /100
536
15 13
5 6
5 6
5 6 ，稳定；
0
290
13 13
6 7
6 7
6 7
z
T
d K m
z
T
0.15 /100
271
13 12.6
7 8
7 8
7 8 ，稳定；
d K m
z
T
0.85 /100
1299
12.6 1.6
8 9
8 9
8 9 ，稳定；
d K m
z
T
0.28 /100
281
1.6 0.8
9 10
9 10
9 10 ，稳定。
3.7 解：
1.22 /100 0
458
26.7 21.1
1
1
1
K m
z
T
G ，故0 1 1 G ，逆温；
K m
z
T
G 0.72 /100
763
15.6 21.1
2
2
2
，故
d G 0.72K /100m 2 2
，稳定；
K m
z
T
G 1.16 /100
580
8.9 15.6
3
3
3
，故
d G 1.16K /100m 3 3
，不稳定；
K m
z
T
G 1 /100
2000
5.0 25.0
4
4
4
，故d G 1K /100m 4 4 ，不稳定；
K m
z
T
G 2 /100
500
20.0 30.0
5
5
5
，故d G 2K /100m 5 5 ，不稳定；
0.43 /100 0
700
28.0 25.0
6
6
6
K m
z
T
G ，故0 6 6 G 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
2
2 1
1
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
458
8.314 297
9.8 0.029
1013
P
ln 2
＝－ ，由此解得P2=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
) 294.1(
1000
( 0.288 0.288
地面
地面地面 ，
K
P
T ) 303.16
961
1000
) 299.7(
1000
( 0.288 0.288
1
1 1 ，
故位温梯度= 2.18K /100m
0 458
293 303
同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下：
测定编号 1 2 3 4 5 6
地面温度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0
高度/m 458 763 580 2000 500 700
相应温度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0
位温梯度/
K/100m
2.22 0.27 －0.17 －0.02 －1.02 1.42
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2
2 1
1
ln ( )
P gM
Z Z
P RT
，设地面
压强为P1，代入数据得到： 458
8.314 297
9.8 0.029
P
970
ln
1
＝－ ，解得P1=1023hPa。因此
K
P
T ) 292.2
1023
1000
) 294.1(
1000
( 0.288 0.288
地面
地面地面
同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下：
测定编号 1 2 3 4 5 6
地面温度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0
高度/m 458 763 580 2000 500 700
相应温度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0
地面压强/hPa 1023 1012 1002 1040 1006 1007
地面位温/。C 292.2 293.1 288.4 294.7 302.5 297.4
3.10 解答待求。
Chapter 3
1． Solution：
t/D=20/16000=0.00125
a. D=0.25 inches/0.00125=200inches
b. T=0.00125*6=0.0075 inches
2. Solution：
2
3
2 2(163 ) 10
165
1.2
a P mb P m
V
Kg mb S
m
r
D
= = ?
3. Solution：
for this condition the average molecular weight is
m= 0 . 9 8 8?5 2 9 0 . 0?1 1 5 1 8 g 2m8o. 8l 7 /
and the average heat capacity is
0.9885 3.5 0.0115 4.1 3.5069 p C = ? R ? R R
So that
8.232
/ / P M C g mol
R
= , For dry air this ratio is
8.232
g / mol
R
So that the computed value of dT/dz is muttiplied by a factor of
8.232
0.9935
8.2851
=
And the calculated adiabatic lapse rate is 99.35% of the adiabatic lapse rate which ignores
non-condensing water.
作业习题解答
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[
2
exp(
2
( , , , ) 2
2
2
2
2
2
'
y z y z z
y z H z H
u
Q
x y z H
现存在峭壁，可考虑 为实源与虚源在所关心点贡献之和。
实源]}
2
( )
] exp[
2
( )
){exp[
2
exp(
2 2
2
2
2
2
2
1
y z y z z
y z H z H
u
Q
虚源]}
2
( )
] exp[
2
( )
]{exp[
2
(2 )
exp[
2 2
2
2
2
2
2
2
y z y z z
L y z H z H
u
Q
因此]}
2
( )
] exp[
2
( )
){exp[
2
exp(
2 2
2
2
2
2
2
y z y z z
y z H z H
u
Q
+
]}
2
( )
] exp[
2
( )
]{exp[
2
(2 )
exp[
2 2
2
2
2
2
2
y z y z z
L y z H z H
u
Q
= ]}
2
( )
] exp[
2
( )
]}{exp[
2
(2 )
) exp[
2
{exp(
2 2
2
2
2
2
2
2
2
y z y y z z
y L y z H z H
u
Q
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
D m
T
T T
u
v D
H
s
s s a 5) 96.16
418
418 288
(1.5 2.7
4
13.5 5
(1.5 2.7 )
。
布里格斯公式
v D kW kW
T
T T
Q s
s
s a
H 13.5 5 29521 21000
418
418 288
9.6 10
2.7
9.6 10
2.7 2
3
2
3
且x<=10Hs。此时 1/ 3 2/ 3 1 1/ 3 1 2/ 3 2 / 3 H 0.362Q x u 0.362 29521 4 x 2.80x H
。
按国家标准GB/T13201－91 中公式计算，
因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。
H n Q H u m n
s
n
H 1.303 29521 120 4 244.93 1 1/ 3 2 / 3 1
0
1 2
（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）
4.3 解：
由《大气污染控制工程》P88（4－9）得
3
2
2
2
2
) 0.0273 /
2 18.1
60
exp(
6 35.3 18.1
80
)
2
exp( mg m
H
u
Q
y z z
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 y z 35.3 , 18.1 。将数据代入式4－8 得
3
2
2
2
2
) 0.010 /
2 18.1
60
)exp(
2 35.3
50
exp(
6 35.3 18.1
80
(500,50,0,60) mg m
。
4.5 解：
由霍兰德公式求得
D m
T
T T
u
v D
H
s
s s a 0.6) 5.84
405
405 293
(1.5 2.7
4
20 0.6
(1.5 2.7 )
，烟囱
有效高度为H H H m s 30 5.84 35.84 。
由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）
y
z
uH e
Q
max 2
2
时， m
H
z 25.34
2
35.84
2
。
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 50.1 。代入上式3
max 2 0.231 /
50.1
25.34
4 35.84
2 10
g m
e
。
4.6 解：
由《大气污染控制工程》P98 （4－31）
1
0.3
1
1
2
2 1 ) 3.02
0.05
2
( ) ( y y
q
y y
（当1h 100h 2 ，q=0.3）
3 3
3
1
2
2
2
1.12 10 /
3.02
3.4 10
3.02
)
2
exp( g m
H
u
Q
y z z
4.7 解：
有限长线源dP
H P
u
Q
x H
P
P
z z
L )
2
exp(
2
1
)
2
exp(
2
2
( ,0,0, )
2
2
2
2
1
。
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 y z 43.3 , 26.5 。
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x ut 3360 540m 400m，
说明已经到达受体点。
有限长线源dP
H P
u
Q
x H
P
P
z z
L )
2
exp(
2
1
)
2
exp(
2
2
( ,0,0, )
2
2
2
2
1
距离线源下风向4m 处， P1= － 75/43.3= － 1.732 ， P2=75/43.3=1.732 ；
/( ) 0.6 /( )
150
90
Q g m s g m s L 。代入上式得
3
1.732
1.732
2
) 5.52 /
2
exp(
2
1
2 3 26.5
2 0.6
(400,0,0,0) dp mg m
P
。
端点下风向P1=0，P2=150/43.3=3.46，代入上式得
3
3.46
0
2
) 3.0 /
2
exp(
2
1
2 3 26.5
2 0.6
(400,0,0,0) dp mg m
P
4.8 解：
设大气稳定度为C 级， m m y z 6.98
2.15
15
232.56 ,
4.3
1000
0 0 。
当x=1.0km， m m y z 99.1 , 61.4 。由《大气污染控制工程》P106 （4－49）
]}
( ) ( )
[
2
1
exp{
( )( )
( , ,0, ) 2
0
2
2
0
2
y y0 z z0 y y z z
y H
u
Q
x y H
5 3
2
2
] 4.57 10 /
(61.4 6.98)
15
2
1
exp[
3 (99.1 232.56)(61.4 6.98)
10
g m
4.9 解：
设大气稳定度为C 级。m x m
D H
z D 74.42 1226.5
2.15
360 200
2.15
当x=2km 时，xD<x<2xD，按x= xD 和x=2xD 时浓度值内插计算。
x= xD 时， m m y z 118.26 , 74.42 ，代入《大气污染控制工程》P88 （4－9）得
3
2
2
2
2
1 ) 0.050 /
2 74.42
200
exp(
3.5 118.26 74.42
180
)
2
exp( mg m
H
u
Q
y z z
x= 2xD 时， m m y z 221.41 , 139.10 ，代入P101 （4－36）得
3
2
2
2 0.257 /
2 3.5 360 221.41
180
)
2
exp(
2
mg m
y
uD
Q
y y
；
通过内插求解3 (2000 1226.5) 0.181 /
1226.5
0.257 0.050
0.05 mg m
当x=6km>2xD 时， m y 474 ， 3 0.120 /
2 3.5 360 474
180
mg m
计算结果表明，在xD<=x<=2xD 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 y z 4277 , 87.4 。
m
H
yf y 433.25
8
50
427
8
，h H m f z 2 50 287.4 224.8
4 3 1.365 10 /
2 3 224.8 433.25
100
2
(12000 ,0,0,50) g m
uh
Q
f yf
F
。
4.11 解：
按《大气污染控制工程》P91 （4－23）
kW kW
T
T
Q P Q
s
H a v 2.810 10 2100
418
418 293
0.35 0.35 1013 265 4
由P80 （3－23） 0.25 0.25
10
10 ) 1.687
10
( ) 3( s
m s H
H
Z
Z
u u
按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得
5 /12
1/ 4
1/ 3 2 / 3
1
0 23.48
1.687
1.303 28100
1 2
s
s
n s
s
n
H H
H
H
H n Q H u
。
《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入P109（4－62）
H
eu
Q
H
y
z
b
s
( )
2
0
＝ H
H H s
0.25 6
3
3.142 2.718 1.687( ) (0.06 0.05) 10
2 80 10 0.5
解得H H H H m s s s 23.48 357.4 5 /12
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uv>=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uv=20m/s，则有
m
u
Q
D
v
v 4.1
20
4 4 265
，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）
y z H
y z y z z
y z H z H
u
Q
2 0,
2
2
2
2
2
1 ]}
2
( )
] exp[
2
( )
){exp[
2
exp(
2
y z y z u
Q
H
H
u
Q
2
1.018
]
2 / 2
4
[1 exp[
2 2
2
（由P89（4－11）
2
H
z ）
而地面轴线浓度
y
z
uH e
Q
2 max 2
2
。
因此， 1.38
2
1.018
)
2
4(
1.018
4
1.018
)
2
/(
2
1.018
/
2
2
2
2
1 2 2
e
H
H e H e
uH e
Q
u
Q
y z
z
y z
得证。
Chapter 4
1． Solution：
Use equat ion
qL
c b
uH
, with the concentration at the downwind side of each strip being the
background concentration for the strip downwind of it. Then
2
3
1 3 2 6 2
100
1 5 / 3 0.4 1 0.416 /
10
mg g m km
C km km mg m
m km s s m
= + ? +
2 6
1
1.416 500 2 / 3 0.5
10
C = +
3
3 C = 2.088+ 0.416 = 2.498mg /m
2.Solution：
Using Equat ion
2 2 2
2 2 2
( ) ( )
( , , , ) exp( ){exp[ ] exp[ ]}
2 2 2 2 y z y z z
Q y z H z H
x y z H
u
, and
computing or looking up 438 y s = m , 264 z s = m we have
2 3 1000 / 1 225
exp[ ( ) ] 638 /
2 264
( )(3 )(438 )(246 )
g s m
c ug m
m m
m m
s
p
= - =
3. Solution：
By simple rearrangement of Equation
2
1
exp 0.5
y z z
cu H
Q
6
3
2 1/ 2 1/ 2
638
10
[ 2 ln( ) ] [ 2 264 ln( 2 3 438 264 )]
1000 / z y z
g
C m m H m m m
Q g s s
s pms s p
- ´
= - = - 创创
= 383.7m
so h = H - Dh= 383.7- 75 = 308.7 m
One can solve the problem in a more general way, in terms of init ial and final values as
2
2
exp[ 0.5( ) ]
0.5
exp[ 0.5( ) ]
final
final z
initial initial
z
H
C
C H
s
s
-
= =
-
which leads to the same result.
4. Solution：
Using Equat ion 2
2
(c b)uH
q
L
4
3 2
0.001 (0.5 / )(100 )
( ) (35 5)( ) 5 10
3000
uH g m s m g
q c b
L m m m s
- = - ? - =
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d84.1=61.0m、d50=16.0m、d15。9=4.2m。3.81
50
84.1
d
d
g 。
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d50
（MMD）=10.3m、d84.1=19.1m、d15。9=5.6m。1.85
50
84.1
d
d
g 。
按《大气污染控制工程》P129（5－24） MMD NMD NMD m g ln ln 3ln 3.31 2 ；
P129（5－26） d NMD d m L g L ln 4.00
2
1
ln ln 2 ；
P129（5－29） d NMD d m sv g sv ln 8.53
2
5
ln ln 2 。
5.4 解：
《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示cm g
d
S
sv P
m 3.7 10 /
6 3 2
P135（5－38）按净体积表示3 2 3 7.03 10 /
6
cm cm
d
S
sv
V
P135（5－40）按堆积体积表示3 2 3 2.11 10 /
6(1 )
cm cm
d
S
sv
b
。
5.5 解：
气体流量按P141（5－43）Q Q Q m s N N N N ( ) 11000 /
2
1 3
1 2 ；
漏风率P141（5－44） 100% 20%
10000
2000
100%
1
1 2
N
N N
Q
Q Q
；
除尘效率：
考虑漏风，按P142（5－47） 90.3%
4.2 10000
0.340 12000
1 1
1 1
2 2
N N
N N
Q
Q
不考虑漏风，按P143（5－48） 91.9%
4.2
0.340
1 1
1
2
N
N
5.6 解：
由气体方程RT
M
m
PV 得g L
RT
PM
V
m
0.832 /
8.31 423
(1.01 10 490) 29 5
m s
A
Q
v 17.9 /
0.24 3600
273
423
10000
按《大气污染控制工程》P142（5－45） P 17.9 1311Pa
2
0.832
9.8 2 。
5.7 解：
按《大气污染控制工程》P145（5－58）
1 (1 )(1 ) 1 (1 95%)(1 80%) 99% 1 2 T
粉尘浓度为3 3 / 10 /
2.22
22.2
g m g m ，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m3；
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
1
2 1 （P=0.02）计算，如下表所示：
粉尘间隔/m <0.6 0.6~0.7 0.7~0.8 0.8~1.0 1~2 2~3 3~4
质量频
率 /%
进口g1 2.0 0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24.0
出口g2 7.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16.0 29.0
/% i
93 95 90 91.4 92 94.7 97.6
粉尘间隔/m 4~5 5~6 6~8 8~10 10~12 20~30 其他
质量频
率 /%
进口g1 13.0 2.0 2.0 3.0 11.0 8.0 24.0
出口g2 6.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0 0
/% i
99.1 98 98 98.3 98.5 98.2 100
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） 72.86% T i 1i g 。
5.10 解：
当空气温度为387.5K时3 5 0.912 / , 2.3 10 kg m 。
当dp=0.4m时，应处在Stokes 区域。
首先进行坎宁汉修正： m s
M
RT
v 532.2 /
3.142 28.97 10
8 8 8.314 387.5
3
，
m
v
8 9.4 10
0.499
， 0.47
0.4
2 2 9.4 10 2
p d
Kn
。则
)] 1.61
1.10
1 [1.257 0.4exp(
Kn
C Kn ， gC m s
d
u p p
s 1.41 10 /
18
5
2
。
当dp=4000m时，应处于牛顿区， g m s
d
u p p
s 17.34 /
( )
1.74
。
2750 500
2.3 10
4000 10 0.912 17.34
Re 5
6
d u p
p ，假设成立。
当dp=0.4m时，忽略坎宁汉修正， g m s
d
u p p
s 0.088 /
18
2
。经验证Rep<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us，因此计算沉降高度时可近似按
us 计算。
dp=0.4m h=1.41×10－5×30=4.23×10－4m；
dp=40m h=0.088×30=2.64m；
dp=4000m h=17.35×30=520.5m。
5.11 解：
设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意， g
d
g
d p p p p
1 1 2 2 1.74 1.74
故1.35
2.6
3.5
1
2
2
1
p
p
p
p
d
d
。
5.12 解：
在所给的空气压强和温度下， kg m Pa s 3 5 1.205 / , 1.81 10 。dp=200m时，
考虑采用过渡区公式，按《大气污染控制工程》P150（5－82）：
m s
d g
u p p
s 1.03 /
(1.81 10 ) 1.205
0.153 ( ) 0.153(200 10 ) 1850 9.81
5 0.428 0.286
6 1.14 0.714 0.714
0.428 0.286
1.14 0.714 0.714
13.85
1.81 10
200 10 1.03 1.205
Re 5
6
p
，符合过渡区公式。
阻力系数按P147（5－62） 3.82
Re
18.5
0.6
p
P C 。阻力按P146（5－59）
F C A u N p D p
2 6 2 2 8 (200 10 ) 1.205 1.03 7.83 10
4
3.82
2
1
2
1
。
5.13 解：
圆管面积2 3 2 7.85 10
4
1
A d m 。据此可求出空气与盐酸雾滴相对速度
m s
A
Q
us 0.27 /
7.85 10 60
127 10
3
3
。考虑利用过渡区公式：
0.428 0.286
1.14 0.714 0.714 0.153 ( )
d g
u p p
s
代入相关参数kg m kg m Pa s p 3 3 3 5 1.19 / , 1.64 10 / , 1.82 10 及us=0.27m/s
可解得dp=66m。
1.17 1
1.82 10
66 10 1.19 0.27
Re 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。
5.14 解：
粒径为25m，应处于Stokes 区域，考虑忽略坎宁汉修正：
g m s
d
u p p
s 3.69 10 /
18
2
2
。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
122
3.69 10
4.5
2
，因此L=v.t=1.4×122m=171m。
5.15 解：
在给定条件下 kg m Pa s 3 5 0.815 / , 2.5 10 。
当dp=10m，粉尘颗粒处于Stokes 区域：
m s
R
d u
u p p t
c 0.768 /
0.2
16
18 2.5 10
(1 10 ) 2700
18
2
5
2 2 6 2
。
dp=500m，粉尘颗粒处于牛顿区：
R
u
d u d t
p c p p
2
2 2 3
6
1
0.55 。因此
m s
R
d u
u p p t
c 80.2 /
3.03 2
。经验证，Rep=1307>500，假设成立。
Chapter 5
1． Solution：
a. From inside the back cover,the mass of a cubic foot of gas in 0.075 lb.The mass of particles is
(100/7000)=0.0143 lb, so the ratio is
0.0143
0.16 16%
0.075 0.0143
= =
+
b. The mass of one particle is
3 3 3 12
3 2 (10 ) 2.3 10
6 6 454 p
g lb
m V D cm bm
cm g
p p
r r - - = = = ?
so that the number of particles is
3
9 9 3
12
0.0143 /
6.2 10 6 10 /
2.3 10 /
mT lb ft
n particles ft
mr lb part - = = = 碄
´
c. The logical guesses are a grain of sand or a grain of wheat. If we assume a specific gravity of 1
we can compute the diameter of a sphere which weigh a grain, finding
3
1/ 3 1/ 3 6 6
( ) ( ) 0.0163 0.196 4.99
7000 62.3
mp lb ft
D ft inch mm
p r p lb
= = 创= = =
2. Solution：
The density of the sphere is its mass divided by its volume
3 3 3
1
1 3
3 3
3 0
0
( )
6 (1 ) 2 (1 0.98 ) 0.1176
6
solid o
solid
D D
m D g g
v D cm cm
D
p
r
r r
p
- 骣
= = = - ç ÷÷ = - = çç ÷÷ ç桫
We can then substitute into Stokes’ law and find the terminal settling velocity as
5 2
2 2 3
4
5
(9.81 )(10 ) (117.6 )
3.56 10 0.0356
18
(18)(1.8 10 )
P
m kg
m
gD s m m cm V
kg s s
m s
r
m
-
-
-
= = = ?
´
3. Solution：
a.
ln( )
ln(1/ )
2.01
0.8
m
D
D s
z
s
= = = -
z=2.01, f = 0.9772 , so that 1- f = 0.0228 = 2.28%
b. 2 5 exp( 3)(0.8) 0.733 M D = m - = m
l n 1 / 0 . 7 3 3
0 . 3 8 8 ;
0 . 8
z = = f » 0 . 6 5
4. Solution：
a. First we compute that for 40m particles ,and 10m particles
40
ln 40 / 10
0.924
1.5
z = = f = 0.82 ,1- f = 0.18;
10
ln 10 / 10
0
1.5
z = = f = 0.5
Then we make up the following table
D( m)
Df
n p
å pDf
0-10 0.5 0 1.00 0.5
10-40 0.38 0.5 0.5 0.16
40+ 0.18 1.00 0 0
0.66
b. 66% pass through uncollected, so the 50% point of that group corresponds to the 33% point of
the original distribution. For it
f = 0 . 3 ,3 1- f = 0.67; z = - 0.45
D = 10mexp(- 0.45? 1.5) 5.09m
作业习题解答
第六章 除尘装置
6.1 解：
计算气流水平速度m s
A
Q
v 2.87 10 /
9.14 4.57
1.2 2
0
。设粒子处于Stokes 区域，取
Pa s 5 1.82 10 。按《大气污染控制工程》P162（6－4）
m m
gL
v H
d
p
17.2 10 17.2
1.21 10 9.81 12.19
18 18 1.82 10 2.87 10 4.57 6
3
5 2
0
min
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）
22.2
64.9
80
18
1
2
2 1
2
1
2
1
n n
n
n
，因此需要设置23 层。
6.3 解：
kg mh Pa s 5 0.067 /( . ) 1.86 10
m m m
gL
v H
d
p
8.4 10 84 100
2.5 10 9.81 7
18 18 1.86 10 0.3 12 5
3
5
0
min
，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：
m s
M
RT
v 466.6 /
3.142 28.97 10
8 8 8.314 298
3
，
m
v
8
5
6.6 10
0.499 1.185 466.6
1.82 10
0.499
， 0.21
0.63
2 6.6 10 2
Kn
1 0.21[1.257 0.4 0.21 ] 1.264
1.10
C e 。故gC m s
d
u p p
s 1.58 10 /
18
5
2
0.525
3.61 10 / 60
( 1) 1.58 10 0.5 0.2 20
3
5
Q
u LW n s
i
。用同样方法计算可得0.83m粒
子的分级效率为0.864。
因此总效率 0.5(0.525 0.864) 0.695 i
6.5 解：
按《Air Pollution Control Engineer ing》公式 )]
9
1 exp[ (
2
i
c p
W
NV D
。
令 =50%，N=5，Vc=15m/s， p =2.9×103kg/m3，W=0.76m， Pa s 5 2 10 ，代入上
式得dc=11.78m。
利用《大气污染控制工程》P170（6－18）
2
2
1 ( / )
( / )
pi c
pi c
i d d
d d
计算各粒径粉尘分级效率，
由此得总效率 i i 55.3% g
6.6 解：
根据《大气污染控制工程》P144（5－53）
i i
i Pg g2 3 /
（P=0.1）计算分级效率，结
果如下表所示：
粉尘间隔/m 0~5 5~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 >45
质量
频率 /%
捕集g3 0.5 1.4 1.9 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 84.0
出口g2 76.0 12.9 4.5 2.1 1.5 0.7 0.5 0.4 0.3 1.1
/% i
5.59 49.41 79.17 90.00 92.65 96.26 97.30 97.83 98.36 99.85
据此可作出分级效率曲线。由上表可见，5～10m去除效率为49.41。因此在工程误差允许
范围内，dc=7.5m。
6.7 解：
据《大气污染控制工程》P169（6－13） p v 9.9 1.293 15 1440 Pa
2
1
2
1 2 2
1 。
6.8 解：
根据《Air Pollution Control Engineer ing》P258 公式 )]
9
1 exp[ (
2
i
c p
W
NV D
。
因( / )
1000 3
2
2
kg m
D
D
p
pa p p
单位取单位
，故p D 2 ＝1000
2
pa D ；
由题意，当V m s c 50%, 20 / 。取 Pa s 5 1.82 10 ，N=10，代入上式
)]
9 1.82 10
10 20 (1.0 10 ) 1000
50% 1 exp[ ( 5
6 2
i W
，解得Wi=5.5mm 。
根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm；H＝2 Wi=1.1cm。
气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21×10－3m3/s
6.9 解：
按《大气污染控制工程》P170（6－18）
2
2
2
2
2
2
1 ( / 5) 25
( / 5)
1 ( / )
( / )
pi
pi
pi
pi
pi c
pi c
i
d
d
d
d
d d
d d
；
0 2
2
1
0 25 pi
pi
pi
i pi qdd
d
d
qdd 。
dg=20m， 1.25， ) ]
0.32
20
ln
exp[ (
1.79
) ]
2 ln
ln
exp[ (
2 ln
1 2 2
pi
g pi
g
pi
pi g
d
d
d
d
d
q
代入上式，利用Matlab 积分可得96.3%
1
0
i pi qdd 。
6.10 解：
驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）
m s
d
qE
w
p
p 0.176 /
3 1.81 10 1 10
0.3 10 100 10
3 5 6
15 3
。
2 A dL 0.3 2 1.885m ，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）
0.176) 98.8%
0.075
1.885
1 exp( ) 1 exp( i i w
Q
A
。
6.11 解：
1）Q’=2/3=0.667 m3/s，S=3.662=13.4m2， 0.122) 99.3%
0.667 / 2
13.4
1 exp( i
。
2） 1.5
1/ 3
0.5 max
v
v
，查图6－27 得Fv=1.75
故1 (1 )Fv 1 (199.3%)1.75 98.8% i 。
6.12 解：
1）由题意0.5 1 exp(k 0.9)k 0.77
dp=3.5m， 1 exp( 0.77 3.5) 93.2% 1
dp=8.0m， 1 exp( 0.77 8.0) 99.8% 2
dp=13.0m， 1 exp( 0.77 13.0) 100% 3
故 0.293.2% 0.299.8%1 0.23 98.6% 98%
2）
30
98.6% 1 2i
，则
2i =0.42g/m3>0.1g/m3。不满足环保规定和使用者需要。
6.13 解：
1）由《大气污染控制工程》P183（6－31）电场荷电为
q d E C p
12 6 2 5 16
0
2
0 8.85 10 (5 10 ) 3.4 10 3.04 10
3.5
1.5
3
2
3
扩散荷电按P184 （6－32）计算，与电场荷电相比很小，可忽略。
因此饱和电荷值3.04×10－16C。
2）电场荷电为
q d E C p
12 6 2 5 19
0
2
0 8.85 10 (0.2 10 ) 3.4 10 4.86 10
3.5
1.5
3
2
3
扩散荷电与电场荷电相比很小，可忽略，故粉尘荷电量4.86×10－19C。
3）取 Pa s 5 2.5 10
dp=5m时， m s
d
qE
w
p
p 0.088 /
3 2.5 10 5 10
3.04 10 3.4 10
3 5 6
16 5
；
dp=0.2m时， m s
d
qE
w
p
p 3.51 10 /
3 2.5 10 0.2 10
4.86 10 3.4 10
3
3
5 6
19 5
。
6.14 解：
查图得集气板面积约1000m3.（1000m3/min）－1。根据1 exp( ) i i w
Q
A
，
0.995=1－exp（－wi）解得wi=5.30m/min。
6.15 解：
1 exp( w) 95%
Q
A
，故exp( w) 0.05
Q
A
，exp( 2w) 0.0025
Q
A
因此'1 exp( 2w) 1 0.0025 99.75%
Q
A
。
6.16 解：
设3 种粒子的分级效率分别为
1 、
2 、
3 ，则
(1 ) (1 ) (1 ) 3 0.95 0.6586 10 7 3
1 2 3 e e e k k k k
因此99.9% 1 ， 99.0% 2 ， 86.1% 3 。
6.17 解：
1）粉尘粒径dp=10m
当液滴直径为50m时，R=0.2；碰撞数366.3
18
( ) 2
C
p p p D
I D
d u u
N
， 19.14 I N 。
由给出计算公式可得 50.3%
同理可得液滴直径为100m、500m时捕集效率为42.6％、10.1%。
2）dp=50m
用同样方法计算可得颗粒在直径为50m、100m、500m的液滴上捕集效率分别为
0、10.2%、25.0％。
6.18 解：
按《大气污染控制工程》P211（6－53）
cmH O
Q
Q
p v
g
l
T 2
3 2 3 2 2 3 1.0310 ( ) 1.0310 (8310 ) 1.36 10 96.5
由（6－55）
2 0.33
2
9 2 2
]
6.1 10
exp[ d p
g
l g C p
i e
C d f p
P
粒径小于0.1m所占质量百分比太小，可忽略；粒径大于20.0m，除尘效率约为1；因此
0.0152%
100
8.0
100
12.0
100
16.0
100
13.0
100
0.78
100
0.21
2 2
2 2 2 2
0.33 12.5 0.33 17.5
0.33 0.3 0.33 0.75 0.33 3 0.33 7.5
e e
P e e e e
故 1 P 98.48%。
6.19 解：
cmH O
Q
Q
p v
g
l
T 2
3 2 3 2 3 1.0310 ( ) 1.0310 (11600 ) 12 10 1663
坎宁汉修正1.143
1.2
0.172
1
0.172
1
p
C d
C
] 0
(1.845 10 )
6.1 10 1 1.789 1.143 1.2 0.22 1663
exp[
]
6.1 10
exp[
4 2
9 2 2
2
9 2 2
g
l g C p
i
C d f p
P
6.20 解：
设气液比1L/m3，dp=1.2m， 3 1.8g / cm p ，f=0.25。在1atm与510.K下查得
Pa s g 5 2.99 10 。
由v cmH O
Q
Q
p v
g
l
T 2
3 2 3 2 3 1.0310 ( ) 1.0310 1.010 152.4 可解得
v=121.6m/s。故喉管面积2 0.058
121.6
7.1
S m ，DT=272mm。
取喉管长度300mm，通气管直径D1=544mm。 24 1 ， 6 2 ，则
ctg mm m
D D
L T 640 0.64
2 2
1 1
1
， ctg m
D D
L T 3.13
2 2
2 2
2
（取D2=600mm）。
6.21 解：
由《Air Pollution Control Engineer ing》P300 9.48 式 D t M D zc
2
4
。t
通过P293 Figure
9.18 读取。取3 3 2 10 kg /m p ，雨滴Db=2mm，处于牛顿区，利用《大气污染控制工
程》P150（5－83）v 1.74[2.0 10 (1.0 10 1.205) 9.81/1.205] 7.0m/ s 3 3 1/ 2 。因
此，
0.912
18 1.82 10 2 10
2 10 (3 10 ) 7.0
18 5 3
2 3 6 2
b
p p
s D
d v
N
。从Figure 9.18 读出t
=0.11（Cylinder）。
故M= g
(2 10 ) 300 80 0.11 0.0083
4
3 2 。
而液滴本身M D g 3 3 4.19 10
6
1
' 。故质量增加了1.98×10－4%。
6.22 解：
由《Air Pollution Control Engineer ing》公式 t
A
Q
C D
C L
D
1.5
ln
0
。代入已知数据
t t h
A
A
12.3
2.5 10
0.1
2 10
1.5
ln 0.1
3
3
，即需持续半天左右的时间。
6.23 解：
100% 99.5%
9.15
9.15 0.0458
设破裂2 个布袋后气体流量分配不变，近似求得出口浓度如下：
3
0 0 0.0761 /
600
2
(1 )
600
598
C' C C g m 。因此100% 99.2%
9.15
9.15 0.0761
。
6.24 解：
设恒定速度v1，则40 1 v
K
x
f
g f
， 400 1 1 v
K
x
v
K
x
p
g p
f
g f
。
若在400Pa 压降下继续，则400 2
2
2
1
2 v
K
x
v
K
x
v
K
x
p
g p
p
g p
f
g f
400
70.8
400 360
400
40 360 360
1
2 2
2
1
2
1 1
2
2
1
2
1
v
Q v
v
v
v
v Q
Q
v
v
v
v
400 169.5 2.15 400
70.8
360 30
70.8
400 30 2
2
2 2
2
2 2
dt
dQ
Q
dt
dQ
dt
Q dQ
dt
dQ
解此微分方程得Q2=90.1m3。
6.25 解：
当T=300K时， Pa s 5 1.86 10 ，v=1.8m/min=0.03m/s。
M x S p ，
1.2 10 100 10 12 3 4
M M
S
M
xp
p K
M
p b 1.86 10 0.03 /
12
5 。利用所给数据进行线性拟和，
p 13146 x 616.51，即1.86 10 0.03 / 13146
12
5
p K
M
，Kp=3.53×10－12m2。
6.26 解：
1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。
2）除尘效率为99%，则粉尘负荷2 W v Ct 0.99 6t 5.94tg /m F 。
3）除尘器压力损失可考虑为t E p P P P P
t P为清洁滤料损失，考虑为120Pa； P S v Pa E E F 350 ；
9.5 1 5.94 56.43 , 9.50 min/( ) 2 2 P R v Ct t tPa R N g m p p p 取 ；
故P P P P 350 120 56.43t(Pa) 470 56.43t(Pa) t E p 。
4）因除尘器压降小于1200Pa，故470 56.43t(Pa) 1200, t 12.9min 即最大清灰周期。
5） 2 240
60 1 273
10000 393
60
m
v
Q
A
F
。
6）取滤袋d=0.8m，l=2m。2 a dl 5.03m ， 47.7
a
A
n ，取48 条布袋。
6.27 解：
1）将已知数据代入所给公式即有
] 0.0139
(1 10 ) 0.3 1.82 10
2 0.06 (0.5 10 ) 1000
9
7
exp[ 3 2 5
6 2
P ， 98.6%
2）由) 0.001
9
7
exp( 2
2
c g
s pa
D
Zv D
P 可得z>=3.23m。
3）由《Air Pollution Control Engineer ing》公式，穿透率)
9
exp(
2
i
c p
W
NV D
P
取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/ ， pa pa D D 2 2 ，代入上式
)
9
7
) exp(
9
2
exp( 2
2
2
2
c g
s pa
c g
s pa
D
ZV D
D
ZV D
P （近似取2 7）
6.28 解：
1）过滤气速为3.35m/min 效率100% 82.5%
0.8
0.8 0.14
过滤气速为1.52m/min 效率100% 97.75%
0.8
0.8 0.014
过滤气速为0.61m/min 效率100% 99.89%
0.8
0.8 0.0009
过滤气速为0.39m/min 效率100% 99.92%
0.8
0.8 0.0006
2）由2.0×（1－0.3）xp=140×10－4，xp=0.01cm；
3）由（0.8－0.0006）×0.39t=140，t=449min=7.5h。
Chapter 6
1． Solution：
Here the new inlet width is 50% of the ole intel width, the inlet area is 1/4 that of the old design ,
so that the new inlet veloc ity is 4 times the ole inlet velocity.
1 1
10 3.54
2 4
ines cold
cnew cold
iold cnew
w V
D D
w V
= = m = m
The pressure drop, which is proportional to 2 V will increase by a factor of 16!
2. Solution：
N＝0.25, Wi=1cm, and
3 3
3
2
10 /
10 10
1
cm s cm m
V
cm s s
= = =
so that
1/ 2
5
6
3
( )(0.01 )(1.8 10 / )
7.18 10 7.2
(2 )(0.25)(10 )(2000
C
g m kg m s
D m
m kg
s m
m
p
-
-
轾犏
犏´
= = ? 犏犏犏臌
3. Solution：
2 2
/(1 )
C C
D D
n
D D
骣鼢骣= 珑珑鼢鼢+ 桫珑珑鼢桫
so that
D
C
D
D
h P Dw
Dwp eDwp
1 0.2 0.0385 0.962 0.33 0.317 0.317
5 1.0 0.5 0.5 0.33 0.165 0.482
10 2 0.8 0.2 0.34 0.068 0.550
The collection efficiency is 1-0.55=0.45=45%.
4. Solution：
before double p=0.05=exp( )
wA
Q
-
3 . 0
WA
Q
= , After the double ,
3
1.5
2
WA
Q
= =
p = e x p -( 1 . 5=) 0 .h2=2 ;1- p = 0.78
作业习题解答
第七章 气态污染物控制技术基础
7.1 解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。
由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10－5=376。
因x=5.32×10－5 很小，故CCO2=2.96mol/m3。
2.96 10 /( )
500 2% 10
2.96 4 3
* 3 mol m Pa
P
C
H
100g 与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10－5/18=0.013g。
7.2 解：
在1atm 下O2 在空气中含量约0.21。0.21=4.01×104x
解得O2 在水中摩尔分数为x=5.24×10－6。
7.3 解：
20》C 时H2S E=0.489×105kPa，分压20atm×0.1%=2.03kPa。
P*=Ex，x=P*/E=4.15×10－5，故C*H2S=2.31mol/m3。
H=C/P*=2.3/（2.03×103）=1.14×10－3mol/（m3.Pa）=115mol/（m3.atm）
由1 0.542, 1.85
108
1
216
1 1 115 K h
k k
H
K Al
Al g l
。
( ) 1.85 2.31 4.3 /( ) 3
2
*
2 N K C C mol m h A Al H S H S 。
7.4 解：
GB=5000×0.95=4750m3
N/h。
Y1=0.053， 3
2 5% 2.63 10
4750
(5000 4750)
Y ；
25.4
0.053 / 26.7
0.053 0.00263
0
( )
max
1 2
min
X
Y Y
G
L
B
S 。
因此用水量Ls=25.4GB×1.5=1.81×105m3
N/h。
由图解法可解得传质单元数为5.6。
7.5 解：
GB=10×0.89=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水时的操作线，xmax=0.068。
故1.53
0.068
0.124 0.02
( )min
B
s
G
L
，Ls=1.53×1.75×8.9=23.8m3/min。
图解法可解得传质单元数为3.1。m
L
a
Hy 3.3 ( ) 2.39 0.33 。Hy=2.39×3.1=7.4m。
7.6 解：
利用公式
0 KL ，将已知数据代入
0
0
505 0.2
220 0.1
K
K
，解得
65min
2850 min/
0
K m
因此2850 1 65 2785 min max 。
7.7 解：
m
V
a
K b 95.8min/
20 30 10
(0.2629 0.0129 ) 230
3
0
95.8mi n ' KL ，x aSL kg b 1 1 230 45.2
4
1
(0.2629 0.0129) 2 。
7.8 解：
XT cm3/g P atm lgXT lgP P/V
30 1 1.477 0 0.033
51 2 1.708 0.301 0.039
67 3 1.826 0.477 0.045
81 4 1.909 0.602 0.049
93 5 1.969 0.699 0.054
104 6 2.017 0.778 0.058
依据公式n
T X kP
1
，对lgXT~lgP 进行直线拟合： 0.7 X 30P T ，即K=30，n=1.43；
依据公式
m m V
P
V BV
P
1
，对P ~P/V 进行直线拟合： P
V
P
0.0289 0.005 ，
即Vm=200，B=0.173。
7.9 解：
三氯乙烯的吸收量V=2.54×104×0.02×99.5%=505.46m3/h，M=131.5。
由理想气体方程RT
M
m
PV 得
kg h
RT
PVM
m 3.75 10 /
8.31 294
1.38 10 505.46 131.5 3
5
因此活性炭用量m kg 3 4
0 3.75 10 4 5.36 10
28
100
；
体积3
4
0 92.9
577
5.36 10
m
m
V
。
7.10 解：
Y1=0.025kg 苯/kg 干空气， kg苯kg硅胶
Y
X ) 0.282 /
0.167
( 1.5
1
1
1 ，Y2=0，X2=0。
故操作线方程为X=11.28Y。
当Y=Yb=0.0025kg 苯/kg 干空气时，X=11.28×0.0025=0.0282kg 苯/kg 硅胶。
Y*=0.167×0.02821.5=0.0008kg 苯/kg 干空气。
588.08
1
*
Y Y
，由此可求得
Y
Yb Y Y
dY
*
近似值；
同时，
We
Wb
a
b
a
b
We
Wb
A A
b
w
w w
w
w dw w
Y
Y
W
dw
Y
Y
Y W
Q
f (1 ) (1 )( )
0 0 0
We
Wb Ye
Yb
Y
Yb
Ye
Yb
Y dY
Yb
Y Y
dY
Y Y
dY
Y Y
dY
Y Y
dY
Y
Y
(1 )( )
*
*
*
*
0
由此求得f 的近似值，列表如下：
Y Y*
*
1
Y Y
* Y Y
dY
Y
Yb Y Y
dY
*
a
b
W
W W
0
1
Y
Y
A W
dw
Y
Y
(1 )
0
we
wb
A W
dw
Y
Y
(1 )
0
Yb=
0.0025
0.0008 588.08 0 0 0 0.9 0 0
0.0050 0.0022 361.90 1.184 1.184 0.1990 0.8 0.1692 0.1692
0.0075 0.0041 294.93 0.821 2.005 0.3371 0.7 0.1035 0.2727
0.0100 0.0063 272.24 0.709 2.714 0.4563 0.6 0.0775 0.3502
0.0125 0.0088 273.37 0.682 3.396 0.5709 0.5 0.0631 0.4133
0.0150 0.0116 296.12 0.712 4.108 0.6906 0.4 0.0539 0.4671
0.0175 0.0146 350.46 0.808 4.916 0.8265 0.3 0.0476 0.5147
Ye=
0.0200
0.0179 475.00 1.032 5.948 1.0000 0.2 0.0434 0.5580
NOG=5.948，f=0.5580；2atm，298K 时， =2.37kg/m3，因此2.37 /( ) 2 G v kg m s ，
故HOG= m
D G
a
p ) 0.07041
1.835 10
0.60 10 2.31
(
600
1.42
( )
1.42 0.51
5
2
0.51
；
因此吸附区高度为H2=HOG.NOG=0.07041×5.948=0.419m。
对单位横截面积的床层，在保护作用时间内吸附的苯蒸汽量为
（0.025－0）×2.37×60×90＝320（kg 苯/m2）
而吸附床饱和区吸附苯蒸汽量( ) ( 0) 2 b T H H x
吸附床未饱和区吸附苯蒸汽量( 0)(1 ) 2 H x f b T
因此总吸附量 (H 0.419) 625 0.282 0.419 625 0.282 0.442 320
解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。
7.11 解：
反应管转化率为xA 时，反应速度为RA=－0.15（1－xA）mol/（kg 催化剂.min）。
根据单管物料平衡可列出如下方程：
A A 0.15(1 x )Adx Qdx
其中2 2 3 2 (3.8 10 ) 1.1 10
4
A m
，Q 单位为mol/min。
数据代入并整理得
A
A
x
dx
dx Q
1
0.098668 ，对等式两边积分，即
0.74
0
6.1
0 1
0.098668
A
A
x
dx
dx Q ，解得Q=0.447mol/min。
反应管数目：250/0.447＝560 个。
7.12 解：
Q kJ 5
3 171.38 4.56 10
64 10
227 56.75
由Q cmT 得K
cm
Q
T 314
0.2 7264
4.56 105
。
Chapter 7
1. Solution：
If the equilibrium line can be assumed to be straight, then its slope is 0.03/0.0027=11.1. The
entering mole fraction of SO2 is 0.03 and that leaving is 0.003. A fresh absorbent implies that there
is no dissolved SO2 in the entering liquid , i.e., x1=0. The value of (L´/ G´)min is obtained from the
slope of the line between (x1,y1)=(0,0.003) and (0.0027,0.03), namely
10
0.0027 0
0.03 0.003
2. Solution：
The flue gas contains 1000 ppm of NO, a volume fraction of 0.001. At a rate of 1000 m3 s-1, this is
1 m3 NO s-1 . The number of moles of NO in 1
m3 s-1 at 573K and 1 atm is
6
1 (1)(10 )
21.27
(82.05)(573)
PV
n g moles NO s
RT
For 75% removal, 15.95 g-moles NO s-1 are to be removed. The stoichiometric reaction for
selective catalytic reduction is
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
Thus a NH3 feed rate of 15.95 g-moles s-1 , 271.2 g s-1 , or 976.3 kg h-1, is required.
作业习题解答
第八章 硫氧化物的污染控制
8.1 解：
火电厂排放标准700mg/m3。
3%硫含量的煤烟气中SO2 体积分数取0.3%。
则每立方米烟气中含SO2 64 10 8571mg
22.4
3 3 ；
因此脱硫效率为100% 91.8%
8571
8571 700
。
8.2 解：
1） 3 2 2 3 2 2 CaCO SO 2H O CaSO 2H O CO
m 1kg
100 64
m=1.5625kg
2）每燃烧1t 煤产生SO2 约2t 72kg
100
3.6
，约去除72×0.9=64.8kg。
因此消耗CaCO3 m 132kg
64
100 64.8
1.3
。
3）CaSO4.2H2O 生成量 172 174kg
64
64.8
；则燃烧1t 煤脱硫污泥排放量为435t
0.4
174
，
同时排放灰渣77kg。
8.3 解：
1）由1 (1 )(1 ) 1 2 T
，99.7% 1 (1 98%)(1 ) 2 ，解得85% 2 。
2）设总体积为100，则SO27.8 体积，O210.8 体积，N281.4 体积。经第一级催化转化后余
SO20.156 体积，O26.978 体积，N281.4 体积。设有x 体积SO2 转化，则总体积为)
2
(88.5
x
。
因此，
0.5 ]
88.5 / 2
6.978 / 2
[
88.5 / 2
0.156
)
2
/(88.5
300
x
x
x
x
x
x
，由此解得x=1.6×10－3；
故转化率为99%
0.156
1.6 10
1
3
8.4 解：
动力消耗K W 5.07W
0.8
0.00156 2600
，即约0.51%用于克服阻力损失。
8.5 解：
1）取平均温度为T C 。117.5
2
180 55
，此时气体密度 0.94g / l （分子量取30）。
显然雾滴处于牛顿区，u m s s 1.74[3 10 9.8 1000 / 0.94] 9.73 / 3 1/ 2 ，因气体流速
为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。
2）工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2 吸收率为90%。
在117.5。C 下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）
由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率
100% 0.6%
9.0
0.054
。
3）CaCO3 反应分率为100% 75%
1.2
0.9
。
8.6 解：
在373K 时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10－3，Ks2＝3.8×10－8。
[Na]－[S]=[Na+]－[SO2.H2O]－[HSO3
－]－[SO3
2－]
=[OH－]－[H+]+[SO3
2－]+2[CO3
2－]+[HCO3
－]－[SO2.H2O]
2
2 2 3 2 1 2
3 [ ] [ ]
[ ]
[ ]
H
K K K P
H
K HSO
SO s s s hs so ，
2
2 2 3 2 1 2
3 [ ] [ ]
[ ]
[ ]
H
K K K P
H
K HSO
CO s c c hc co ，
[ ]
[ ] 1 2
3
H
K K P
HCO c hc co 。
代入得
4
9
2
20
2
14 13
8.166 10
[ ]
1.2 10
[ ]
2 6.55 10
[ ]
2.1 10
[ ]
[ ]
10
[ ] [ ]
H H H
H
H
Na S
代入不同的[H+]浓度，可得pH 在4～5 时[Na]－[S]接近于0。因此脱硫最佳pH 值4～5。
8.7 解：
工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2 吸收率为90%。因此，单位体积（1.0L）
通过烟气1/9m3，可吸收SO2 4.0 10 90% 0.018mol
22.4
1000
9
1 3 。
取温度T=373K，则Khs=0.147，Ks1=0.0035，Ks2=2.4×10－8。
进水PSO2=4.0×10－4atm，[SO2.H2O]=PSO2.Khs=5.88×10－5，
[HSO3
－]=Ks1[SO2.H2O]/[H+]=0.0206，[SO3
2－]= 2 3 5 4.94 10
[ ]
[ ]
H
K HSO s ；
则反应后[S]’=[SO2.H2O]+[HSO3
－]+[SO3
2－]+0.018=0.0387
此时PSO2’=4.0×10－3atm，[SO2.H2O]’=5.88×10－4 且
8
3
2
3
4 3
3
[ ]'[ ]' [ ]' 2.4 10
[ ]'[ ]' 5.88 10 3.5 10
SO H HSO
HSO H
物料守恒得 [SO2.H2O]’+[HSO3
－]’+[SO3
2－]’ =0.0387
由上述方程可解得[H+]=5.4×10－5，pH=4.27
Chapter 8
1. Solution：
6 1
0.21 5.23 10
40,100
P atm
y
H atm
c - = = =
2．Solution：
a. p= 0.003/0.02=0.15,
h = 1 - 0 . 1 5= 0 . 8=5 8 5 %
b. the answer depends on the final oxygen concentration.
2
0 . 1 0 8 0 . 0 7 8 / 2 0 . 0 6 9 O y = - =
and 3
2 2
1/ 2
SO
SO O
y
K
y y
=
, 3
2
2
1/ 2 1/ 2 300(0.069) 79 SO
O
SO
y
Ky
y
= = =
2
2
3
3 3
/ 79
0.012
(1 1/ 79)
SO SO
equilibrium
SO SO SO
y y
p
y y y
= = =
+ +
equilibr ium h = 98.8%
85%
/ 86%
98.8% equilibrium h h = =
3. Solution：
a. one pound of sulfur makes(98/32) pounds of sulfuric acid, so that (sales minus raw material
costs) are
32
$98 / ( )$70 / $52.14 /
98
ton - ton = ton of acid
If this is exactly equal to the capital and operating costs, you break even.
b. Five hundred miles ´ $0.03/ton mile=$15/ton.
If this is per ton of contained sulfur then there are (98/32) tons of acid and the cost is
$46/ton of contained sulfur.
c. It costs roughly 1/3 as much to ship sulfur as to ship the equivalent amount amount of
sulfuric acid. For this reason, if one needs a large amount of acid, one most often ships
the sulfur to the place where the acid is needed,and makes the acid there.
4. Solution：
3
2
0
(0.00156 / )( _ _ )
0.8 0.0040
Q P m s w in H O Pa
P in
n
D
= = 2 H O=9.75w
=0.00975kw
作业习题解答
第九章 固定源氮氧化物污染控制
9.1 解：
1）设每天需燃煤Mt，则有M.6110×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600
解得M=8.9×103t。取NOx 平均排放系数12kg/t 煤，则每日排放NOx 量约为
107t
10
8.9 10 12
3
3
；
2）同理M.10000×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600，M=5439t。
取重油密度为0.8×103kg/m3，折合体积约为6800m3，去排放系数12.5kg/m3，则每日排放
NOx 约为85.0t
10
6800 12.5
3
3）8900×103×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m3。
每日排放NOx 量约为38.2t
10 10
6.1 10 6.25
3 3
6
。
9.2 解：
取1kg 煤计算，排放NOx 约8g，在常规燃烧温度下，近似认为NO2 浓度很小，NOx 均以
NO 存在。
1kg 煤中，含C772g，H52g，N12g，S26g，O59g，灰分为79g。充分燃烧后，生成CO264.3mol，
H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O22504－59=2445g，约76.4mol。
引入N2 76.4 287.4mol
0.21
0.79
。燃烧本身过程中产生N2 8) / 28 0.3mol
30
14
(12 。
即在O2 恰好耗尽时烟气含CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol，N2287.7mol。
由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则0.06
379.1
0.21
x
x
，由此解得x=152mol。
故NOx 浓度为4 5.0 10
379.1 152
0.267
（体积分数）。
9.3 解：
1）1200K 下，Kp=2.8×10－7。设有xN2 转化为NO，则7
2
2.8 10
(75 )(5 )
(2 )
x x
x
解得x=0.00512；故NO 平衡浓度为4 1.02 10
100
2 0.00512
（体积分数）
2）1500K 时，同理5
2
1.1 10
(75 )(5 )
(2 )
x x
x
解得x=0.032，故NO 平衡浓度为
4 6.4 10
100
0.032 2
（体积分数）
3）2000K 时， 4
2
4.0 10
(75 )(5 )
(2 )
x x
x
解得x=0.190，故NO 平衡浓度为0.0038。
9.4 解：
考虑1kg 燃煤含氢37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。烟气中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol，
含SO20.28mol。因此需O2 2392－47=2281g 约71.3mol，则引入N2268.2mol。
若空气过剩20%，则烟气中O2为0.2×71.3=14.26mol，N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。
即若不考虑N 转化，则烟气中含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，
N2322.1mol。
1）N2 转化率20%，则NO 浓度为4 3.1 10
418.4
0.2 9 /14
（体积分数）
2）N2 转化率50%，则NO 浓度为4 7.7 10
418.4
0.5 9 /14
（体积分数）
9.5 解：
按《大气污染控制工程》P361（9－13）(1 ) (1 ) exp( ) 1 1 Y Y Mt C C
将M=70，C=0.5 代入
当t=0.01s 时 1.5 0.5 0.7 (1 ) (1 ) Y Y e ，解得Y=0.313；
当t=0.04s 时 1.5 0.5 2.8 (1 ) (1 ) Y Y e ，解得Y=0.811；
当t=0.1s 时 1.5 0.5 7 (1 ) (1 ) Y Y e ，解得Y=0.988。
由)
58400
5.7 10 exp( 15 1 1/ 2
T
M T P ，取P=1atm，将M=70 代入得T=2409K。
9.6 解：
M=50
0.1 , (1 ) (1 ) , 0.955
0.04 , (1 ) (1 ) , 0.686
0.01 , (1 ) (1 ) , 0.232
1.5 0.5 5
1.5 0.5 2.0
1.5 0.5 0.5
t s Y Y e Y
t s Y Y e Y
t s Y Y e Y
M=30
0.1 , (1 ) (1 ) , 0.824
0.04 , (1 ) (1 ) , 0.487
0.01 , (1 ) (1 ) , 0.144
1.5 0.5 3
1.5 0.5 1.2
1.5 0.5 0.3
t s Y Y e Y
t s Y Y e Y
t s Y Y e Y
9.7 解：
)
43400
exp(
4.1 10
9 10
13
14
RT
K
（R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K 值，列表
如下：
T（K） 300 1000 1200 1500 2000 2500
Kp（计算值） 5.3×10－31 7.0×10－9 2.7×10－7 1.0×10－5 4.0×10－4 3.5×10－3
Kp（表中值） 10－30 7.5×10－9 2.8×10－7 1.1×10－5 4.0×10－4 3.5×10－3
9.8 解：
假设O 浓度很小，平衡时O2 的浓度仍可近似认为5％。利用O2 分解的平衡反应式O 2O 2
及《大气污染控制工程》P360（9－11）式求解：
1/ 2
,
1/ 2
2
( )
[ ]
[ ]
RT
O K
O e P O
e 。因反应前后分子个
数不同，平衡常数有量纲，公式中浓度单位为mol/m3，即
1）2000K 时，Kp,o=6.63×10－4，平衡时3
2 0.305 /
0.0224 2000 / 273
0.05
[O ] mol m e
故6 3
4
1/ 2
,
1/ 2
2 2.84 10 mol /
8.314 2000
0.305 6.63 10
( )
[ ]
[ ] m
RT
O K
O e P O
e
－
2）2200K 时，Kp,o=2.68×10－3，平衡时3
2 0.277 /
0.0224 2200 / 273
0.05
[O ] mol m e
故5 3
3
1/ 2
,
1/ 2
2 1.04 10 mol /
8.314 2200
0.277 2.68 10
( )
[ ]
[ ] m
RT
O K
O e P O
e
－
3）2400K 时，Kp,o=8.60×10－3，，平衡时3
2 0.254 /
0.024 2400 / 273
0.05
[O ] mol m e
故5 3
3
1/ 2
,
1/ 2
2 3.07 10 mol /
8.314 2400
0.254 8.60 10
( )
[ ]
[ ] m
RT
O K
O e P O
e
－
9.9 解：
取1kg 煤计算，排放NOx 约8g，在常规燃烧温度下，近似认为NO2 浓度很小，NOx 均以
NO 存在。
1kg 煤中，含C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃烧后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，
SO20.28mol，NO0.267mol。需O22333－47=2286g，约71.4mol。
引入N2 71.4 268.8mol
0.21
0.79
。燃烧本身过程中产生N2 8) / 28 0.19mol
30
14
(9 。
即在O2恰好耗尽时烟气含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。
由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则0.06
351.3
0.21
x
x
，由此解得x=140.5mol。
故NOx 浓度为4 5.43 10
351.3 140.5
0.267
（体积分数）。
9.10 解：
燃烧1mol C10H20Nx，产生10molCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2 量56.4mol。
空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2 量为7.5mol。
由题意， 6 230 10
20 84.6 0.5 7.5
0.5
x
x
，解得x=0.052
因此氮在油中的最大含量为100% 0.52%
0.052 14 120 20
0.052 14
。
9.11 解：
1）以热值为6110kcal/kg 的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t，NO96.3t。
反应方程式为：
NH NO O N H O 3 2 2 2 4 4 4 6 NH NO N H O 3 2 2 2 8 6 7 12
3 0.9 96.3 10
4 4 30
x
3 0.9 10.7 10
8 6 46
y
解得x=2889kmol，y=279kmol
生成N2 279) 3133kmol
8
7
(2889 ，H2O 279) 4752 kmol
8
12
2889
4
6
(
因此残留氨量为（3133+4752）×5×10－6=0.04kmol，可忽略。
故每天消耗氨的量为（2889+279）×17/103=53.9t。
2）以热值为10000kcal/kg 的重油为燃料，每日排放NOx量约85t，其中NO28.5t，NO76.5t。
反应方程式为：
NH NO O N H O 3 2 2 2 4 4 4 6 NH NO N H O 3 2 2 2 8 6 7 12
3 0.9 76.5 10
4 4 30
x
3 0.9 8.5 10
8 6 46
y
解得x=2295kmol，y=222kmol
生成N2 222) 2489 kmol
8
7
(2295 ，H2O 222) 3776 kmol
8
12
2295
4
6
(
因此残留氨量为（2489+3776）×5×10－6=0.03kmol，可忽略。
故每天消耗氨的量为（2295+222）×17/103=42.8t。
3）以热值为8900kcal/m3 的天然气为燃料，每日排放NOx量约38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。
反应方程式为：
NH NO O N H O 3 2 2 2 4 4 4 6 NH NO N H O 3 2 2 2 8 6 7 12
3 0.9 34.4 10
4 4 30
x
3 0.9 3.8 10
8 6 46
y
解得x=1032kmol，y=99kmol
生成N2 99) 1119 kmol
8
7
(1032 ，H2O 99) 1696 kmol
8
12
1032
4
6
(
因此残留氨量为（1119+1696）×5×10－6=0.01kmol，可忽略。
故每天消耗氨的量为（1032+99）×17/103=19.2t。
9.12 解：
甲烷燃烧方程式为：CH O CO H O 4 2 2 2 2 2
取1mol 甲烷进行计算，则理论耗氧量为2mol，生成CO21mol，H2O2mol。当空气过剩10%
时，烟气中还含有O20.2mol，N2 2.2 8.32mol
0.21
0.79
。故烟气总体积3+8.32+0.2=11.52mol。
其中，NOx量折合成NO2 为：46×11.52×300×10－6=1.59×10－4kg。
甲烷燃烧热值为802.3kJ/mol，故浓度转化结果为：
kgNO /GJ 0.198kgNO /GJ
802.3 10
1.59 10
6 2 2
4
。
通用公式的推导：
假设燃料组成为CxHyOzNmSt（适用于大部分燃料），空气过剩系数为 ，燃料的热值
Q（kJ/mol）。
燃烧方程为2 2 2 2 2 2
1
2
1
)
4 2
( O xCO yH O tSO mN
y z
C H O N S x t x y z m t ，故
取1mol 燃料进行计算，则产生CO2xmol，H2Oy/2mol，SO2tmol，N2m/2mol。耗氧
（x+t+y/4-z/2）mol，考虑空气过剩系数，引入氮气3.76 （x+t+y/4-z/2）mol，剩余O2
（ －1）（x+t+y/4-z/2）mol。因此烟气总体积为
(x+y/2+t+m/2)+ 3.76 （x+t+y/4-z/2）+（ －1）（x+t+y/4-z/2）mol。
若产生NOx（以NO2 计）浓度为F，则生成NO2 质量为
0.046F[(x+y/2+t+m/2)+ 3.76 （x+t+y/4-z/2）+（ －1）（x+t+y/4-z/2）]kg
因此浓度转化结果为
-6 Q 10
0.046F[(x + y/2 + t +m/2) + ( 4.76 1)(x + t + y/4 - z/2)]
kgNO2/GJ
将x=1，y=4，z=0，m=0，t=0，Q=802.3kJ/mol， 1.1，F=300×10－6 代入上式可得
题目所给甲烷燃烧时的结果为0.197 kgNO2/GJ，与计算结果吻合。
Chapter 9
1. Solution：
2 2
2 6
46
0.46 ( ) 0.1 0.613 0.1 0.73
30 10
lbNO lbNO
E lbNO lbNO
lbNO Btu
= ? = + =
2. Solution：
_ _ _
( ) /( )
_ p c
Heat loss to stack
nC T n H
Heat input
= D D
_ 7
(12.56 )( )(750 70) /(21,502 16 ) 0.1737
_
mol gas Btu Btu
F
mol methane lbmol F mol
= - ?
in Figure 12.7b the corresponding quantity is
_ _ _ 12.56 7 (250 70)
0.046
_ 21502 16
Heat loss to stack
Heat input
创-
= =
´
so that the increase in thermal efficiency is Dh = 0.1737- 0.046 = 0.128 = 12.8%
one could also say
0.128
15.5%
1 0.1737
Dh = =
-
3. Solution：
From Figure 12.3 it appears that the X NO expressed as 2 NO is about 140g/GJ.If all the N in
the coal were converted to 2 NO the emission factor would be
6
46
0.015
14 454 10 1641 /
13006 / 1.055
lb
lb g Btu K EF g GJ
Btu lb lb KJ G
´
= 创?
thus, the emission factor reported in Figure 12.3 is
140 /
8.6%
1631 /
g GJ
Fraction
g GJ
= =
作业习题解答
第十章 挥发性有机物污染控制
10.1 解：
见《大气污染控制工程》P379 图10－1。
10.2 解：
由Antoine 方程
t C
B
P A
lg 可分别计算得到40。C 时
苯的蒸汽压P1=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。
因此0.0723
1
0.241
0.3 1
P
P
y x苯苯， 0.0546 2
P
P
y x甲苯甲苯。
10.3 解：
列式
M
lA
t
P
p
A
0.5 ，故
s Y
p
P
M
l
t 120
1.333 10
1.01 10
400 10
1.0 10 1.0 10
2 2 4
5
3
3 3
10.4 解：
取温度为100oF=310.8K
进口甲苯浓度：1m3 气体中含1000mg，则体积为
3 3
3
2.772 10
273
310.8
0.0224
92
10000 10
m
，即浓度为2772ppm。
同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。
《Air Pollution Control Engineer ing》P366 Example10.14 选择C14H30 作吸收剂，但本题出口
甲苯浓度过低，分压41.6×10－6atm，小于C14H30 100oF 时分压47×10－6ppm，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
10×10－6atm，分子量M=226。
* *
*
14.3
0.07
1
y y
atm
atm
p
Py
x
toluene
toluene ，取xi bottom=0.8x=0.8×14.3×0.002772=0.032，
因此0.085
0.032 0
2772 41.6
ib it
ib it
x x
y y
G
L
。
又G=20000m3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min。
故L=0.085G=0.085×28.8=2.45lbmol/min，即吸收剂用量251.2kg/min。
由CRC Handbook of Chemistry 查得100 oF 下，C16H34
2 48lbm/ ft L ， 2.4cp，
0.75。) 0.008
48
0.071
(
92
226
( ) ( ) 0.085
'
' 0.5 0.5 0.5
L
G
G
L
L
G
M
M
G
L
G
L
；
代入2 log 1.6798 1.0662 log 0.27098(log ) 中解得 0.23。
由lb ft s
F
g
G
L g
G F L G
G
2
0.2 0.2
0
0
2 0.2
0.75 /
50 0.75 2.4
0.23 48 0.071 32.2
'
'
得
取75%，则G’=0.56lb/ft2.s，故2 24.9
0.56
13.93
'
ft
G
m
A gas ， ft m
A
D 5.63 1.72
4
。
传质单元数]
(1 / ) ( / ) ( / )
(1 / ) ( / ) ( / )
ln[
(1 / )
1
B B B
T B B
y HG PL H P x HG PL y
y HG PL H P x HG PL y
HG PL
N
H/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/0.085=0.824，1－HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。
ft m
KaPA
NL
h 60 19.6 6
4 1 24.9
13.3 2.45
10.5 解：
废气中苯的含量y1=20000×3.0×10－3=60m3/h，由气体方程RT
M
m
PV 得
kg h
RT
PVM
m 191.5 /
8.314 298
1.01 10 60 78 10 5 3
。
根据去除要求，实际去除量为m’=191.5×99.5%=190.5kg/h
则一个周期所需活性炭量为8468 .1kg
0.18
190.5 8
，体积3 14.6
580
8461.5
V m
10.6 待求。
10.7 解：
实际需O2 1.25×5×100=625mol，空气量625/0.21=2976mol。
Chapter 10
1． Solution：
5
2 2
4
1 1
ln ln10
1.58;
ln ln(7 10 )
t p
t p
-
-
D
= = =
D
Dt = 1.58s
2． Solution;
1
ln( )
ln(1/ ) 0.005 10.6 ;
0.5
p
K s
t s
= = =
D
K = Ae x p-( E /R T )
/
1001 1342
( / )
E R
T K F
LN K A
-
= = =
3. Solution：
3 3
0
3
(10 )(1 / )
0.5
2 2(0.001 / )
D cm g cm
t s
v g cm s
r -
D = = =
×
4. Solution：
3
0 3 2 (0.2 )(1.2 / )
6 10 /
2 2 10
D mm g cm cm
g cm s
t s mm
r
g - = = ?
D
习题作业解答
第十一章 城市机动车污染控制
11.1 解：
汽车行驶100km 耗时h
v
s
t 1.25
80
100
若发动机转速为2000r/min，则1min 内喷油1000 次，1.25h 内喷油7500 次。
故每次喷入气缸油量V L L 4 1.067 10
75000
8
'
单缸喷入V V L 5 ' 2.67 10
4
1 。
11.2 解：
设MTBE 添加质量x，C8H17 含量为y，则
( )2.7%
88
16
x x y 解得100% 14.85%
x y
x
P 。
设燃料100g，则含C8H1785.15g，C5H12O14.85g
由C H O O CO H O 5 12 2 2 2 7.5 5 6 C H O CO H O 8 17 2 2 2 12.25 8 8.5
1
7.5
14.85
88
n
解得n1=1.27mol
2
12.25
85.15
113
n
解得n2=9.23mol
则需O21.27+9.23=10.5mol，则含N23.76×10.5=39.5mol。
空气质量10.5×32+39.5×39.5=1442g，则空燃比AF=14.42。
11.3 解：
燃烧前取温度为293K，由K
V
V
T T R R
R
Cp R
R
( ) 293 73.5 638
2
1
2 1
开始燃烧时，按《Air Pollution Control Engineer ing》P486 13.11 式：
F K
mCp
m h
T
combustionproducts
fuel combustion 3629 2016
15.88 0.33
1 19020
。
通常取85%的升高温度，则T3=T2+2016×0.85=2352K
燃烧完成 T 4607 F 2559 K
15.88 0.26
1 19020
。
同样取85%，则T4=T2+2559×0.85=2813K。
11.4 解：
NOx 在高温时易生成，而理论空燃比附近燃烧充分，温度较高，因此NOx 产生量最大。
11.5 解：
K
V
V
T T R R
R
Cp R
R
) 1080
7
1
( ) 2352( 3.5
2
1
2 1
怠速时可燃混合气处于空气过剩系数小于1 的状态，残余废气系数较大；发动机转速低，
气缸压缩比小，燃烧很不充分，易形成失火；壁面淬熄效应对火焰迅速冷却，因此造成温度
下降。
11.6 解：
4）燃油箱和化油器 （《大气污染控制工程》P448）
11.7 解：
2）进气歧管（《大气污染控制工程》P442）
11.8 解：
1）减少废气中HC 含量
Chapter 11
1． Solution：
1
(1 )(137.28)
( / 4)(32 3.76 28) 4
12 12 /
y
A x y x
F x y y x
+
+ +
= =
+ +
the possible range for conventional fuels is not very broad. For benzene(y/x=1) it is 13.2,for
butane(y/x=2.5)it is 15.4
2. Solution：
m
combustion
gal 60mi hr min 2r 1 3.765l
to each cylinder
25mi hr 60min 2000r combustion 4 gal
cc
0.03785
combustion
For a typical gasoline density of 0.75 g/cm3 this is about 0.0285g. An ordinary chemistry
laboratory buret produces about 20 drops per g, or an average mass of 0.05g/drop. Thus the
amount per cylinder per combustion is about half the volume of a typical drop from a
typical laboratory buret.
3. Solution：
(a)
0 lnP(psia) 11.724 (5236.5 R) /T= 11.724-(5236.5/560)；
P=11.73 psia
Y(gasoline )=10.73/14.7=0.73; gasoline=80 (assumed)
V(molar)=359.02(560/492)=408.6 ft3/lb.mol=3056 gal /lb.mol
n(expelled)=
12gal
n(expelled) 0.00393lb.mol 1.78mol
3056gal / lb.mol
gasoline(expelled)=1.78mol*0.73*8g/mol=104g
(b) The estimated capacity of the canister is 700g*0.3=210g.This is less than the value estimated
above, suggesting that there is probably enough capacity. The current canister is designed of very
low flow rates. It might need serious changes to accommodate the =10gal/min of air expelled
from the gasoline tank during fueling. The solution to the next problem suggests that even this
need not be serious problem.
4.Solution：
a.the particle diameter=0.125 inch=0.00317m, The diameter and length are roughly 11cm and
16.5cm, thus
2
2 3
150 (1 )
S
P
x
p V
D
m e
e
- D
D =
5 2
3 2 2
(150)(1.8 10 / )(0.7) (0.1647 )
562
(3.17 10 ) (0.3) / s s
kg m s m Pa
V V
m m s
-
-
醋
= ?
´
c. for 10gal/min
3
2
10 /min 0.003785 min
0.066 /
60
(0.1098 )
4
s
Q gal m
V m s
A gal s
m
p
= = 创=
d. 2 560 0.066 / 37 0.148
/
a
a
p
p m s P inH O
m s
D = ? =
作业习题解答
第十二章 大气污染和全球气候
12.1 解：
a.吸收法净化尾气应选择石灰浆液、Ca(OH)2 等，或利用双碱法Na2SO3 溶液吸收。
b.通过植树造林，吸收单位CO2 成本降低；但绿化工作完成需一定时间积累和人力物力投入。
12.2 解：
由于温室气体能够吸收红外长波辐射，而臭氧层能够有效防止紫外线辐射。相比之下，大气
层中几乎没有吸收可见光的成分，因此可见光对应于太阳辐射最大值。
12.3 解：
设温度升高前海平面高度h1，升高后海平面高度为h2，则(1 ) 2 1 h h t
h h h h t 1000 0.00012 1 0.12m 2 1 1
12.4 解：
1）单位换算1hm2=2.47 英亩。每年每公顷雨林减少CO2 的排放量2.71t
40 48000
520 104
。
则每英亩减少1.10t
2.47
2.71
2）每年每亩产生木材12 2 0.6t
44
1.10
3）每年每棵树木材产量 0.0015t
400
0.6
4）设煤热值6110kal/kg，设耗煤mkg，则有
0.35 6110 4.18 10 800 10 365 0.7 3600 24 3 6 m ，m=1.98×106t。
因此产生CO2 量为1.98×106×2.83=5.6×106t（假设1t 煤燃烧产生CO22.83t）。
12.5 解：
（a）详细性质可参见
http://unit.xjtu.edu.cn/unit/epe ... yszl/zqys-zlj-1.htm
（b）主要替代物 含氢氯氟烃HCFC。
12.6 解：
简化考虑认为 2
3 2 2 CaCO 2H H O CO Ca
湖泊H+消耗量（10－4.5－10－6.5）×107×103=3.13×105mol
故可求得1 年投加CaCO3 的量为0.5×3.13×105×100×10－6t=15.65t。
Chapter 12
1. Solution：
a. the only alkali available on that scale is lime or limestone. However to make it alkaline
2 CO must be driven off. If we wanted to do that, we would want to produce the lime in
plants where the 2 CO was produced in concentrated form, and then disposed of some way
b. That is an interesting short term solution. However once the new vegetative cover is
established, somewhere where there is none, thus removing a suitable amount of 2 CO from
the atmosphere, the vegetation at steady state will return as much 2 CO to the atmosphere as
it removes. If the vegetation is harvested and burned for fuel, thereby replacing an equivalent
mass of fossil fuels,then this would have positive effects on the global 2 CO balance.
2. Solution：
x x c t (1000m)(0.00012/ C)(1 C) 12cm 鞍D = 鬃D = =
3. Solution：
10 log p = A- B /(T + C); 10 T + C = B /(A- log p)
For 10mm Hg
10 T + C = 9845.4/(7.829- log 10) = 1442.13K
4.Solution：
a. 10 12 3.7 10 10 0.037 / l pc d s - = 创=
dc / dt = - kc; 1/ 2 t = ln 2 / t ;
1/ 2
ln 2
dc / dt ( ) c
t
= -
0 . 3 7 l n 2
s 3.8
- -
=
4 3.8 24 3600 0.037
1.75 10
ln 2 3
s
c atoms
创
= ?
b.
4
18
23
4 1.75 10 /
2.8 10
6.023 10 / 24.055 R DON
atoms L
y
atoms L
-
D
创
= =
´ |
|
发表于 2009-7-8 09:33
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楼主
1) the effective phosphorus release, fully or not, is not the sufficient and necessary condition deciding the ability of excess Puptake To a certain extent,a relativelylonger HRT and a more sufficient anaerobic environment produce a stronger potential of excess Puptake in the following aerobic condition(2) a much better effect of N-P removal can be obtained in biological nutrient removal process by reversing the position of anaerobic and anoxic zones and turning into reversed A2/O process Its phosphorus and nitrogen removal rates are markedly higher thanthat of conventional A2/O process, whereas the COD removal rates are about equal
ADAB~VERFAHRENIUR BIOLOG1SCHEN ABWASSER~REINIGUNG AACHEN 1987(上接43页) 
＝1:1:2，二沉池水力停留时间为21h，非曝气区采用搅拌桨搅拌。 
