第一章 概论
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》求SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。
解:由表1—6查得三种污染物二级标准(日平均质量浓度)为: SO2 NO2 CO Cm(mg/m3) 0.15 0.08 4.00 以SO2为例计算体积分数 Cv=
CmMSO2?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
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
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 实际烟气量为:
o0 Vfg?Vfg?(??1)Va
?11.22?(1.1?1)?10.58
3
?12.28m/kg重油
2.5 某燃油锅炉尾气,NO排放标准为287.5mg/m3,若燃油的分子式为 C10H20Nx,在50%过剩空气条件下完全燃烧,燃料中的氮50%转化为NO,不计大气中N2转变生成的NO。计算在不超过排放标准情况下,燃料油中氮的最高质量分数。
解:以1molC10H20Nx燃烧为基础,则 需氧量(mol):10+
204?x4?15?x4
理论空气量(mol):4.76×?15?????x?? 4?x?? 4? 实际空气量(mol):1.5×4.76×?15? 在理论空气量下产生的理论烟气体积为: CO2:10mol,H2O:10mol、NO:
x2,N2:3.76×?15???x?x??4?4
∴理论烟气量(mol)为:10+10+
x?x??3.76??15????76.4?1.69x24?4?????x????4??x
实际烟气量(mol)为:(76.4+1.69x)+0.5×?4.76??15? =112.1+2.285x
x
NO的浓度:
22.4?62?287.5??10
112.1?2.285x30 ∴x≤0.048
即燃料油中N的最大允许含量为:
14?0.04810?12?20?14?0.048
% ?0.4782.6 某燃油锅炉每小时耗油4.8t,油的低位发热量Q1=40614kJ/kg,α=1.3,安装有省油器△α=0.15,求该锅炉每小时排放的烟气量。 解:(1)由式2.14计算理论空气量
Va?0.85??0.85?0Q14.187?10406144.187?1033?2
?2 ?10.25(m3/kg)Q14187406144187?标态?
o (2)由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量 Vfg?1.11? =1.11×
?(??1)Va
??1.45?1??10.25 =15.38(m3/kg)(标态) (3)每小时产生的烟气量 15.38×4800 =73824m3/h(标态)
第三章 污染气象学基础知识