计算题大气

五、计算题

1、某污染源排出SO2量为8000mg/s，有效源高为80m,烟囱出口处平均风速为5m/s。在当时的气象条件下，正下风向500m处的σy=35.3m,σz=18.1m,试求正下风向500m处的SO2的地面浓度。 解：

C=Qz ?u?y?exp[?H2?22]ZC=8000/(3.14×5×35.3×18.1)exp【-6400/(2×18.1×18.1)】 =0.798exp(-9.77)=0.798×5.71×10-5 =4.56×10-5

2、在铁塔上观测到气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：r1.5-10、r10-30、 r30-50、 r1.5-30、 r1.5-50，并判断各层大气稳定度。 高度Z(m) 气温T(K) 1.5 298 10 297.8 30 297.5 50 297.3 r1.5-10=-100(297.8-298)/(10-1.5)=2.35 大于rd 大气不稳定

r10-30 = -100(297.5-297.8)/(30-10)=1.5 大于rd 大气不稳定

r30-50 = -100(297.3-297.5)/(50-30)=1 约等于rd 大气中性

r1.5-30 = -100（297.5-298）/(30-1.5)=1.75 大于rd 大气不稳定

r1.5-50 = -100（297.3-298）/(50-1.5)=1.44 大于rd 大气不稳定

2、用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度判断每次测定的大气稳定度类别。 测定编号 1 2 3 15.6 580 4 25.0 2000 5 30.0 500 6 25.0 700 地面气温/℃ 21.1 21.1 高度/m 458 763 相应气温/℃ 26.7 15.6 解：

测定编号 1 2 8.9 5.0 20.0 28.0 3 15.6 580 8.9 1.15 > 0 4 25.0 2000 5.0 1.00 = 0 5 30.0 500 20.0 2.00 > 0 6 25.0 700 28.0 -0.43 < 0 地面气温/℃ 21.1 21.1 高度/m 458 763 相应气温/℃ 26.7 15.6 γ γ-γd 稳定度 -1.22 0.72 < 0 < 0 稳定 稳定 不稳中性 定 不稳稳定 定

3、某板式电除尘器由4块集尘板等间距组成，板高和板长均为3.66m，烟气的体积流量为7200m3/h，粉尘粒子驱进速度为12.2cm/s。试确定： (1)烟气均匀分布时的除尘效率。

(2)由于烟气分布不均匀，某一通道内烟气量占烟气总量的50%，其他两通道的烟气量各占25%时除尘器的除尘效率。

解：（1）η=1-exp(-Aω/Q)=1- exp(-2×3×3.66×3.66×0.122/2)=99.3%

(2)50%通道1：Q1=1m/s A1=2×3.66×3.66=26.79 η1=96.2% S31=S11×η1=0.481S1 25%通道2、3：Q2=Q3=Q/4=0.5m3/s A2=A3=26.79

η2=η3=99.9% S32=S33=η2S12=0.25S1 S3=S31+S32+S33=0.98S1

η=S3/S1=98%

4、某锅炉燃用煤气的成份如下(体积)：H2S：0.2%；CO2：5%；O2：0.2%；CO：28.5%；H2 ：13.0% ；CH4 ：0.7% ； N2：52.4%。求单位体积煤气的理论空气量和理论烟气量。

解：以1m3煤气为基础计算：

体积m3 需氧m3 烟气m3 H2S： 0.002 0.003 0.004 CO2： 0.05 0 0.05 O2： 0.002 -0.002 0 CO： 0.285 0.143 0.285 H2： 0.13 0.065 0.13 CH4： 0.007 0.014 0.021 N2： 0.524 0 0.524 根据燃烧方程式计算：

Va0=4.76(0.003-0.002+0.143+0.065+0.014) =4.76*0.223=1.066m3/m3

Vfg0=0.004+0.05+0.285+0.13+0.021+0.524+3.76*0.223

=1.014+0.843=1.857m3/m3

5、有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s,工艺设备产生的粉尘量为22.2g/s,各级除尘效率分别为80%和90%。试计算该除尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。

解：η=1-（1-η1）（1-η2）=1-（1-0.8）（1-0.9）=98%

S2=（1-η）S1=（1-0.98）×22.2=0.444g/s C2=S2/Q=0.444/2.22=0.2g/m3=200mg/m3

6、粒径10.9μm的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，宽20cm，长50cm，共18层，层间距0.124cm，气体流速是8.61 L/min，效率为64.9%。问需要多少层才能得到80%的效率？

解：Q=8.61 L/min=8.61×1000÷60=143.5cm3/s Qi=Q/18=143.5÷18=7.97 cm3/s

ηi=Lwus/Qi

us=Qηi/LW=7.97×0.649÷50÷20=0.00517cm/s Qi’=LWus/ηi=50×20×0.00517÷0.8=6.46

n=Q/ Qi’=143.5÷6.46=22.2 ≈23层

6、我国的《环境空气质量标准》二级标准中，SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m。求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。 解：按标准状态下1m干空气计算，其摩尔数为三种污染物体积百分数分别为： SO2：

0.15?10?33

3

1?1022.43?44.643mol

64?44.6430.12?10?3?0.052ppm

NO2：

46?44.6434.00?10?3?0.058ppm

CO：

28?44.643?3.20ppm。

7、已知重油元素分析结果如下：C：88.3% H：9.5% S：1.6% H2O：0.5% 灰分：0.10%，试计算燃油1kg所需理论空气量和空燃比。 解：1kg燃油含：

重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol）

C 883 73.58 73.58 H 95 95 23.75 S 16 0.5 0.5 H2O 5 0.278 0

理论需氧量 73.58+23.75+0.5=97.83mol/kg 则理论空气量97.83×4.78=465.67mol/kg。 即465.67×22.4/1000=10.43m3N/kg。 AF=10.43×1.29=13.5

8、试求在过剩空气系数α=1.1时，燃烧含H2：50%，CH4：50%（体积百分比）的煤气所需的理论空气量、实际空气量以及排烟中的CO2的浓度。 解：以1m3燃料进行计算

体积（m3） 需氧量（m3） CO2产生量（m3） 实际烟气量（m3） H2 0.5 0.25 0 0.5+（3.76×1.1+0.1）×0.25 CH4 0.5 1.0 0.5 1.5+（3.76×1.1+0.1）×1 因此Va0=4.76×（0.25+1）= 5.95m3/m3 Va=1.1×5.95=6.55 m3/m3

Vfg=0.5+（3.76×1.1+0.1）×0.25+1.5+（3.76×1.1+0.1）×1 =2+4.236×(0.25+1)=2+5.295=7.295 C CO2=0.5/7.295=0.5/7.295=6.85%

8、袋式除尘器过滤风速1.0m/min，体积流量2826m3/h，初始含尘量6.0g/m3，除尘后含尘量100mg/m3，若每条滤袋的直径d=15cm，长度l=200cm。试求滤袋总过滤面积、除尘效率及滤袋数目。 解：滤袋总过滤面积A=Q/u

=2826/(1×60)=47.1m2

除尘效率η=1-C2/C1=1-0.1/6=98.3%

单只滤袋面积 A1=πdl=3.14×0.15×2=0.942 滤袋数目=A/A1

=47.1/0.942=50

9、袋式除尘器进出口气体含尘浓度分别为9.15g/m3和0.0458g/m3。废气处理量10500m3/h。共有滤袋室5个，每室100个布袋，滤袋的直径15cm，长度300cm。因为破袋，出口气体含尘浓度增加为100mg/m3。假设除尘效率与滤袋的过滤面积成正比，计算滤袋破袋个数。

解：破袋前除尘效率：η1=1-C2/C1=1-0.0458/9.15=99.5% 破袋后除尘效率：η2=1-C2/C1=1-0.1/9.15=98.9% 破袋前过滤面积：A1=5×100×3.14×0.15×3=706.5m2 破袋后过滤面积：A2 η1/η2= A1/ A2 A2= A1η2/η1=702.2m

破袋个数n=(A1-A2)/( 3.14×0.15×3)=(706.5-702.2)/1.413=3(只)

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