环保工程师专业 - 理论大气题

第一章 概论

1.1 计算干洁空气中N2、O2、Ar和CO2气体质量百分数。 解：由表1-1查得干洁空气中各气体的体积百分数如下： N2 O2 Ar CO2 78.08 20.95 0.93 0.03 以N2为以例，计算其质量百分数

已知N2分子量为28.016，干洁空气平均分子量为28.966，N2的质量百分数：

N2%=同理得：

N2 O2 Ar CO2 体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.0456

1.2 根据我国的《环境空气质量标准》求SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。

解：由表1—6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为： SO2 NO2 CO Cm(mg/m3) 0.15 0.08 4.00 以SO2为例计算体积分数 Cv=

CmMSO228.016?78.08(.966?100%?75.52%

?22.4?10?3 ?0.15?1064?3?22.4?10?3 =0.053×10-6

=0.053×10-4% 同理得：

SO2 NO2 CO 体积百分数（%） 0.053×10-4% 0.039×10-4% 3.20×10-4% 1.3 CCl4气体和空气混合成体积百分数为1.5×10-2%的混合气体，在管

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道中流量为10m3/s，试确定。

（1）CCl4在混合气体中的质量浓度Cm（单位g/m3）和浓度Cm′（单位mg/mol）。

（2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg 解：已知 MCCl?154 1.5×10-2%=1.5×10-4

4 （1）Cm′=

1.5?10?4?322.4?10?154?1.03g/m

3 Cm=1.5×10-4×154×10-3=2.31×10-5kg/mol （2）已知：1d=86400s 每天流经管道的CCl4质量： 1.03×10×10-3×86400=889.92kg/d

1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200μg/m3。试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为0.12。 解：成人每次吸入空气量：500cm3=5.0×10-4m3

每小时吸入空气量：5.0×10-4m3×15×60=0.45m3/h 每小时吸入颗粒物量：0.45×200=90μg/h 沉积在肺泡上颗粒物量：90×0.12=10.8μg/h

1.5 地处平原的某城市远郊区的工厂烟囱有效高度50m，若烟尘排放控制系数Pe=27t/（m2·h），求烟尘的允许排放量。若排放量为0.08t/h,试求烟囱有效高度的最小值。

解：由点源烟尘排放率计算式：Qe=Pe×He2×10-6得 烟尘允许排放量：Qe=27×502×10-6=0.068t/h

由Qe=Pe×He×10-6得 He=

Qe?10Pe6 ?0.08?10276 =54m

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第二章 燃烧与大气污染

2.1 已知重油元素分析结果为：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0% 试计算：⑴燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；⑵干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；⑶当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解： ⑴已知1kg重油中各成分的含量如下：

质量/g 摩尔数/mol（按原子数计） 需氧数/mol C 855 71.25 71.25 H 113 112.10 28.25 N 2 0.143 0 S 10 0.3125 0.3125 O 20 1.25 -0.625 所需理论氧气量为：

71.25+28.25+0.3125-0.625 =99.188mol/kg重油 需要的理论空气量为：

99.188×（1 + 3.7） =472.13mol/kg重油

即： 472.13×22.4/1000 =10.58m3/kg重油（标态） 理论空气量条件下的烟气组成（mol）为： CO2：71.25 H2O：56.5 SOx：0.3125 N2：99.188×3.76 理论烟气量为：

71.25+56.5+0.3125+99.188×3.76 =501.01mol/kg重油

501.01×22.4 ×10-3 =11.22m3/kg重油

3

⑵干烟气量为：501.01-56.5 =444.51mol/kg重油 即： 444.51×22.4×10-3 =9.96m3/kg重油。

SO2量为：0.3125×0.97 =0.3031mol/kg重油（认为S的生成物中SO2占97%）

干烟气中SO2的质量浓度为： 0.3031×10-6/444.51 =681.87×

6422.4 =1948mg/m3

假设C全部生成CO2，则CO2的量为71.25mol/kg重油。 CO2的最大质量浓度为：

71.25444.51?10?34422.4 ?314.8g/m3

⑶当空气过剩10%时，空气过剩系数α=1.1 则实际的空气量为： 10.58×1.1=11.64m3/kg重油

o0?(??1)Va ?11.22?(1.1?1)?10.58 实际烟气量为： Vfg?Vfg ?12.28m3/kg重油

2.2 煤的元素分析结果（质量百分数）是：S 0.6% H 3.7% C 79.5% N 0.9% O 4.7% 灰分：10.6%。在空气过剩20%下完全燃烧，当忽略大气中N2生成的NO，燃料氮（1）50%被转化NO时，（2）20%被转化NO时，计算烟气中NO的质量浓度。

解：（1）以1kg煤为基础，则N被50%转化为NO时

质量/g 摩尔数/mol 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 18.5 9.25 18.5 C 795 66.25 66.25 66.25 N 9 0.6424 0.1606 0.3212 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量：

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0.1875+9.25+66.25+0.1606-1.469 =74.38mol/kg煤 理论空气量为：

74.38×(1+3.76) =354.05mol/kg煤 理论烟气量为：

0.1875+18.5+66.25+0.3212+74.38×3.76 =364.93mol/kg煤 实际烟气量为：364.93+354.05×0.2 =435.74mol/kg煤 NO的质量浓度为：

0.3212435.74?106 ?737.14ppm ?734.1422.4?30 ?987.2mg/m3

（2）以1kg煤为基础，当N 20%被转化时

质量/g 摩尔数/mol（以原子数计） 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 37 9.25 18.5 C 795 66.25 66.26 66.25 N 9 0.6424 0.06424 0.1285 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量为：

0.1875+9.25+66.25+0.06425-1.469 =74.28mol/kg煤 1kg煤完全燃烧所需要的理论空气量为： 74.28×(1+3.76) =353.57mol/kg煤 理论烟气量为：

0.1875+18.5+66.25+0.1285+74.28×3.76 =364.36mol/kg煤 实际烟气量为：

364.36+353.57×0.2 =435.07mol/kg煤 NO的摩尔数为：

0.6425×0.2 =0.1285

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