大气污染控制工程课后习题答案

导读:第十章挥发性有机物污染控制,见《大气污染控制工程》P379图10-1,第十一章城市机动车污染控制,4)燃油箱和化油器(《大气污染控制工程》P448),2)进气歧管(《大气污染控制工程》P442),第十二章大气污染和全球气候,大气层中几乎没有吸收可见光的成分,时,烟气中还含有O20.2mol,N2其中,NOx量折合成NO2为:46×11.52×300×106=1.59×104kg。甲烷燃烧热值为

大气污染控制工程课后习题答案

时,烟气中还含有O20.2mol,N2

其中,NOx量折合成NO2为:46×11.52×300×106=1.59×104kg。

甲烷燃烧热值为802.3kJ/mol,故浓度转化结果为: --0.79故烟气总体积3+8.32+0.2=11.52mol。 ?2.2?8.32mol。0.21

1.59?10?4

kgNO2/GJ?0.198kgNO2/GJ。 ?6802.3?10

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CxHyOzNmSt?(x?t?yz11?)O2?xCO2?yH2O?tSO2?mN2,故 4222

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

0.046F[(x+y/2+t+m/2)+( 4.76??1)(x+t+y/4-z/2)]kgNO2/GJ -6Q?10

将x=1,y=4,z=0,m=0,t=0,Q=802.3kJ/mol,??1.1,F=300×10

题目所给甲烷燃烧时的结果为0.197 kgNO2/GJ,与计算结果吻合。 -6代入上式可得

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lgP?A?B。可分别计算得到40C时 t?C

苯的蒸汽压P1=0.241atm;甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。 因此y苯?x苯

10.3解: 列式A?0.5P1P0.241?0.3??0.0723,y甲苯?x甲苯2?0.0546。 P1Pp?lAt?,故 PM

1.0?103?1.0?10?31.01?105

t?2??2??s?120Y ?3?4Mp400?101.333?10?lP

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

10000?10?3310.8?0.0224??2.772?10?3m3,即浓度为2772ppm。 92273

同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。

《Air Pollution Control Engineering》P366 Example10.14选择C14H30作吸收剂,但本题出口

--甲苯浓度过低,分压41.6×106atm,小于C14H30 100oF时分压47×106ppm,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

-10×106atm,分子量M=226。

xtoluenePy*1atm*??y?14.3y*,取xi bottom=0.8x=0.8×14.3×0.002772=0.032, ptoluene0.07atm

因此Lyib?yit2772?41.6???0.085。 Gxib?xit0.032?0

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 ?L?48lbm/ft2,??2.4cp,??0.75。??L'?G0.5LML?G0.52260.0710.5()?()?0.085??()?0.008; G'?LGMG?L9248

代入log???1.6798?1.0662log??0.27098(log?)2中解得??0.23。 LGg0G'2F??0.2

得G'??由??0.2?L?Gg0F??

取75%,则G’=0.56lb/ft.s,故A?20.23?48?0.071?32.22?0.75lb/ft?s 0.250?0.75?2.4mgas

G'?13.93?24.9ft2,D?0.564A? ?5.63ft?1.72m。

传质单元数N?y(1?HG/PL)?(H/P)xB?(HG/PL)yB?1T] (1?HG/PL)yB(1?HG/PL)?(H/P)xB?(HG/PL)yB

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。 h?NL13.3?2.45??60?19.6ft?6m KaPA4?1?24.9

10.5解:

-废气中苯的含量y1=20000×3.0×103=60m3/h,由气体方程PV?mRT得 M

PVM1.01?105?60?78?10?3

m???191.5kg/h。 RT8.314?298

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190.5?88461.5?8468.1kg,体积V??14.6m3 0.18580

10.6待求。

10.7 解:

实际需O2 1.25×5×100=625mol,空气量625/0.21=2976mol。

第十一章 城市机动车污染控制

11.1解:

汽车行驶100km耗时t?s100??1.25h v80

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'?8L?1.067?10?4L 75000

1?5单缸喷入V?V'?2.67?10L。 4

11.2解:

设MTBE添加质量x,C8H17含量为y,则

x?16x?(x?y)2.7% 解得P??100%?14.85%。 88x?y

设燃料100g,则含C8H1785.15g,C5H12O14.85g

由C5H12O?7.5O2?5CO2?6H2O C8H17?12.25O2?8CO2?8.5H2O

887.511312.25 解得n1=1.27mol 解得n2=9.23mol ??14.85n185.15n2

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:

V燃烧前取温度为293K,由T2?T1(1)Cp?R?293?73.5R?R?638K V2

开始燃烧时,按《Air Pollution Control Engineering》P486 13.11式: RR

?T?mfuel?hcombustion

mCpcombustionproducts?1?19020。?3629F?2016K 15.88?0.33

通常取85%的升高温度,则T3=T2+2016×0.85=2352K

燃烧完成 ?T?1?19020?4607。F?2559K 15.88?0.26

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:

V1T2?T1(1)Cp?R?2352()3.5R?R?1080K V27

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 RR

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h2?h1(1???t)

?h?h2?h1?h1??t?1000?0.00012?1?0.12m

12.4 解:

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