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=
CmM
SO2
⨯22.4⨯10
-3
=
0.15⨯10
64
-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
-4-3
22.4⨯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⨯
3
4422.4
=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+(α-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：
22.4-6≤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⨯0.048
10⨯12+20+14⨯0.048
% =0.478
2.6 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⨯
Q1
4.187⨯10406144.187⨯10
33
+2
+2
=10.25(m3/kg)
Q14187
406144187
(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×
+(α-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
3.1 在高塔下测得下列气温资料，试计算各层大气的气温直减率：r1.5-10、
解：已知r=-△T/△Z rd=0.98K/100m 以r1.5-10为例计算
r1.5-10=-(297.8-298)/(10-1.5)=0.0235K/m=2.35K/100m 因为r1.5-10>rd ，所以大气不稳定
3.2 某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的SO2质量为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。
解：根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得 σy=35.3m σz=18.1m
⎛H2 C（x,0,0,H）=exp -2σ2
πuσyσzz⎝
q
⎫
⎪ ⎪⎭
2
⎛60exp - =2 3.14⨯6⨯35.3⨯18.1⎝2⨯18.1
80
⎫
⎪ ⎪⎭
=2.73×10-5g/m3 =2.73×10-2mg/m3
3.3 据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。在风速为7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？假设这个
垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。
解：根据题设条件， 由表3—8查得，稳定度级别为D，由表3—9 查得σy=173m σz=79.1m C（3000,0,0,0）= =
Q
πuσyσz
3
3.14⨯7⨯173⨯79.1
－３
=9.97×10mg/m
3
3.6 某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/s。夜间及上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风向16km处的地面轴线浓度。
解：夜间ū=4m/s，云量=3/10时，由表3—8查得稳定度级别为E级，由E级和X=16km查表3—9得σy=544m σz=100m则求得： Lf=H+2σz=150+2×100=350m σ
yf=σy+H/8=544+150/8=563m
m
⎛2⎫
u=u10 ⎪
⎝10⎭
C=
Q
⎛75⎫=4 ⎪
⎝10⎭
0.25
=6.6m/s
=
2πuLfσ
151
yf
2π⨯6.6⨯350⨯563
-5
=4.6⨯10g/m
3
=0.046mg/m3
3.7 某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度100℃，流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20℃，试确定烟气抬升高度及有效高度。
解：Qh=0.35⨯Pa⨯Q⨯
∆TTs
（取Pa=1013.3hPa）
=0.35×1013.3×250×80/373.15 =19008.7kJ/s
由表3—6取城市远郊区n0=0.332，n1=3/5，n2=2/5 ∆H=n0⨯Qnn⨯H
1
n2
/
ū
=0.332×19008.73/5×1002/5/4 =193.3m ∴ H=Hs+△H =100+193.3 =293.3m
第四章 除尘技术基础
4.3 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、质量中位径、粒数中位径、算术平均直径及体积表面积平均直径。
解：（1）以0～2μm为例计算： mo=Σ△m =200g
g0-2=△m/m0×100%
=0.8/200×100% =0.4% f0-2/△dp=0.4%/2 =0.2%·μm-1 lndp=ln(0+2)/2 =0
（2）根据数据作图得出符合对数正态分布 由图知：dp(R=84.1%)=3.7μm, d50=8.6μm dp(R=15.9%)=20.1μm
10080
6040200
1
3
5
8
15
30
40
几何标准差σg=
dpd50
20.18.6
=
=2.36
d50=d50′exp(31n2σg)，所以d′50=3.9μm
d1=d50′exp(0.5ln2σg)=3.9exp(0.5ln22.36)=5.6μm dvs=d50′exp(2.51n2σ) = 3.9exp(2.5ln22.36) =7.2μm
4.4 对于题4.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，粒子卡门形状系数为0.65，填充空隙率为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）。 解：真实体积：α= =
6ψedvs
6
0.65⨯7.2⨯10
-4
=1.28⨯104cm2/cm3 堆积体积：α= =
6(1-ε)ψedvs
3
3
6(1-0.7)0.65⨯7.2⨯10
3
2
-4
=3.8⨯10cm/cm
质量体积：αm=
6ψeρρdvs
6
=
0.65⨯1.90⨯7.2⨯10
-4
=6.7×10cm/g
4.5 试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力： （1）dp=80μm，ρρ=1000kg/m3，t=20oC,P=1.0⨯105Pa； （2）dp=40μm，ρρ=1000kg/m3，t=20oC,P=1.0⨯105Pa； （3）dp=1μm，ρρ=1000kg/m3，t=100oC,P=1.0⨯105Pa； 解：由题给空气温度，查附录6，当t=20℃时，μ=1.81×10-5pa.s， ρ=1.20kg/m,t=100℃时，µ=2.1g×10pa.s，ρ=0.947kg/m
3
-5
3
32
（1）若雷诺数Rep≤1，在斯托克斯区
dpρρ18μ
2
由式4.26，us=∙g
=
(80⨯10
-6
)⨯1000⨯9.81
-5
2
18⨯1.81⨯10
=0.19m/s
由式4.12，Rep=dp ﹒ρ﹒u/μ =
80⨯10
-6
⨯1.20⨯0.19
-5
1.81⨯10
=1≤1 假设正确。由式4.14
FD=3πμdpμ=3π⨯1.81⨯10
-9
-5
-6
⨯0.19
⨯80⨯10
=2.59×10(N) （2）当dp=40µm时 由4.26 us=
dpρυ18μ
2
g
-6
=
(40⨯10)⨯1000⨯9.81
-5
2
18⨯1.81⨯10
-2
=4.8⨯10m/s
Rep=dpρ∙u/μ
=40⨯10-6⨯1.20⨯4.8⨯10-2/1.81⨯10-5
=0.23
∴FD=3πμdpμ
=3π⨯1.81⨯105⨯40⨯10-6⨯4.8⨯6-2 =3.27×10(N) (3)当dp=1.0μm时 由式4.27，us=
dp∙ρρ18μ
2
-10
g∙c
(1.0⨯10) =
-62
⨯1000⨯9.81⨯1.225
-5
18⨯2.18⨯10
=3.1×10-5m/s
其中由式4.18计算C=1+kn⎢1.257+0.400exp ⎪
-k⎪⎥
n⎭⎦⎝⎣ ū =RT/πM
=8⨯8.134⨯373/π⨯28.97⨯10-3 =516.4m/s λ=
M0.499ρ⋅u
⎡
⎛
1.10⎫⎤
-5
=
2.18⨯10
0.499⨯0.947⨯516.4
=8.93×10-8m
=8.93×10-2µm kn=2λ/dρ
=2×8.93/1.0 =0.179
C=1+0.179⎢1.257+0.400exp -
⎣
⎝
⎡
⎛
1.10⎫⎤
⎪⎥0.179⎭⎦
=1.225
Rep=dρ∙ρ∙u/μ
=1⨯10-6⨯0.947⨯3.1⨯10-5/2.18⨯10-5 =1.35×10
3πμdρus
c
-4
-5
3π⨯2.18⨯10⨯10
-6
⨯3.1⨯10
-5
1.225
=5.2×10-15(N)
4.7 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-（1-80%）（1-95%） =99%
已知：C1N=22.2/2.22 =10g/m
2
⎪⨯100% 1- 代入式η= C1N⎪⎝⎭
3
⎛C⎫
99%= 1-
⎝
⎛
C2N⎫
⎪⨯100%10⎭
∴排放浓度C2N=0.1g/m3 排放量为：S2=C2N·Q =0.1×2.22
=0.222g/s
第五章 机械式除尘器
5.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。其大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流量为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴的直径。假设雾滴的比重为1.21。
解：在298K和1atm下，干空气粘度μ=1.81×10-5Pa·s。能被100% 捕集的最小雾滴的直径为： dmin=
18μQgρρLW
-5
=
18⨯1.81⨯10
3
⨯1.2
9.81⨯1.21⨯10⨯12.19⨯9.14
=17.19×10-6m =17.19µm
5.2 一直径为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8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层才能得到80%的操作效率。 解：多层沉降室的除尘效率公式为： η=
ηη'
usLW(n+1)
Q
则 即
=
n+1n'+1=
0.6490.8
18+1n'+1
n′+1=22.42
∴ n′=21.2 取n′=22
即需设置22层隔板才能得到80%的操作效率。
5.3 有一沉降室长7.0m，高1.2m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3 ,空气粘度0.067kg/(m·h)，求该沉降室能100%捕集的最小
粒径。
解：该沉降室能100%捕集的最小粒径为： dmin=
18μuHgρρL
-2
=
18⨯0.067⨯30⨯10
3
⨯1.2
9.81⨯2.5⨯10⨯7.0⨯3600
=2.65×10-5m =26.5μm
5.5 一气溶胶含有粒径为0.63μm和0.83μm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肯宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，ρρ=1.05g/cm3，W=20cm，hi=0.129cm，μ=1.82×10-4g/cm·s，n=19层 解：μ=1.82×10-4g/cm·s
=1.82×10-4×10-3kg/10-2m·s =1.82×10-5Pa·s
∵气溶胶粒径分别为0.63μm,0.83μm，均
dρρρ18μ
2
则 ⋅g⋅c，
-62
us1=
(0.63⨯10)
⨯1.05⨯10
-5
3
18⨯1.82⨯10
⨯9.81⨯1.26
=1.57×10-5m/s =15.7μm/s
us2=
(0.83⨯10)
-5
-62
⨯1.05⨯10
-5
3
18⨯1.82⨯10
⨯9.81⨯1.20
=2.60×10m/s =26.0μm/s 沉降室的分级效率为： η1=
usLWQ/(n+1)
=
1.57⨯10
-5
⨯0.5⨯0.2⨯(19+1)
-3
3.61⨯10/60
=52.2% η2=
usLWQ/(n+1)
⨯0.5⨯0.2⨯(19+1)
-3
=
2.60⨯10
-5
3.61⨯10/60
=86.4%
5.7 某旋风除尘器处理含有4.5g/m灰尘的气流（μG=2.5×10PaS），其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到下列结果：
3
-5
（1）作出分级效率曲线： （2）确定分割粒径。 解：（1）ηi=
ηη+Pg2i/g3i
0.9
0.9+0.1g2i/g3i
=计算结果如下
粒径μm 0～5 5～10 10～
15 15～20 20～25 25～30 30～35 35～40 40～45 >45 ηI(%) 0.056 0.49 0.79 0.90 0.93 0.96 0.97 0.98 0.98 0.98 依上图画出分级效率曲线如下：
分级效率曲线
10.8
分级效率
0.60.40.20
2.5
7.5
12.5
17.5
22.527.5
粒径
32.5
37.5
42.5
45
（2）由图得dc=7.6μm
5.8 某旋风除尘器的阻力系数ξ=9.8，进口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。
解：由附录6查得标态下气体密度ρ=1.293kg/m3 ∆P=ξ
ρu2
2
=9.8⨯
1.293⨯15
2
2
=1425.5Pa
第六章 湿式除尘器
6.1 对于粉尘颗粒在液滴上捕集，一个近似的表达式为： η=1-exp[-(0.018M
0.5+R
/R-0.6R
2
)]
其中M是碰撞数N1的平方根。R=dp/dD。对于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（1）10 μm；(2)5.0μm的粉尘在直径为50，100，500μm的液滴上捕集效率。 解：以dp=10μm，dD=50μm为例计算 R= dp/dD =10/50 =0.2
因为颗粒粒径大于5μm，所以C可忽略 斯托克斯准数：S1=
dp⋅ρρ⋅ur9μG⋅DL
2
3
=
(10⨯10)
-62
⨯2⨯10⨯30
-5
9⨯1.81⨯10⨯50⨯10
-6
=736.6 NI = St/2 = 736.6/2 = 368.3 M = （Nt）1/2 = (368.3)1/2 = 19.2
[-(0.018M η=1-exp
0.5+R
/R-0.6R
2
)]
=1-exp{-[0.018⨯(19.2)0.5+0.2/0.2-0.6⨯0.22]} =49.7%
计算结果列表如下：
3
6.3 水以液气比1.2L/m的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×10Pa·S，颗粒密度ρp=1.78g/cm，平均粒径dP=1.2µm，f取0.22。求文丘里管的压力损失和穿透率。 解：△P=-1.01×10-1uf2（QL/QF）
=-1.01×10-1（11600）2×1.2×10-3 =-1630.9Pa 由6-8式得
2
⎡0.0622⨯10-9ρρ⋅ρL⋅dp⋅f
P=exp⎢-2
μ⎢G⎣
2
-53
⋅∆p⋅c⎤
⎥⎥⎦
⎡0.062⨯10-9⨯1.78⨯0.998⨯1.22⨯0.222⨯1630.9⨯1.14⎤=exp⎢-⎥ -42
1.845⨯10⎢⎥⎣⎦
()
=1.5%
第七章 袋式除尘器
7.1 袋式除尘器处理烟气量为3600m3/h，过滤面积为1000m2，初始浓度为8g/m3，捕集效率为99%，已知清洁滤布阻力系数ξ=6×107/m，烟气粘度µ=1.84×10-5Pa·s，要求滤袋压力损失不超过1300Pa，集尘层的平均阻力系数α=8×10m/kg，试确定清灰周期和清灰后的压力损失。 解：（1）过滤速度：μf=Q/60A
=3600/(60×1000) =0.06m/min 清洁滤袋的压力损失：△Po=ξoμuf
=6×107×1.84×10-5×0.06 =66.24Pa ∴ △Pd=1300-66 =1234Pa 由式7.11得 t =
∆PdaμufCi
2
8
1234
=
8⨯10⨯1.84⨯10
8-5
⨯0.06⨯8⨯10
2-3
= 2910.8min
即清灰周期为2910.8min，显然不合理。 （2）取过滤面积为100m2，则 uf = Q/60A
=3600/(60×100) =0.6m/min 清洁滤袋的压力损失： △Po=ξoμuf
=6×107×1.84×10-5×0.6 =662.4Pa
∴△Pd=1300-662.4 =637.6Pa 由式7.11得 t =
∆Pd
αμufCi
673.6
=
8⨯10⨯1.84⨯10
8-5
⨯0.6⨯8⨯10
2-3
=15min
7.3 用袋式除尘器净化含尘浓度为12g/m的烟气，已知烟尘的比表面平均径dp=0.5μm，烟尘密度ρρ=3g/cm，过滤速度uf=1m/min，利用短纤维滤布，当过滤时间为23min时，烟尘负荷增至m=0.2kg/m2，求此时集尘层的阻力损失及平均捕集效率。 解：△Pd= =
180⨯(1-0.90)
3⨯10⨯(0.5⨯10
3
-6
3
3
180(1-ε)
ρpdpε
23
2
μufCit
)⨯0.90
23
⨯1.81⨯10
-5
⨯(
160
)⨯12⨯10
2-3
⨯(23⨯60)
=2741Pa
通过除尘器23min后的粉尘若全部被捕集，则： m′=Ciuft=12×10×1×23=0.276kg/m 而实际烟尘负荷m=0.2kg/m2 ∴η=
0.20.276
=72.5%
-3
2
2
7.4 用袋式除尘器处理含尘烟气。过滤面积A=2000m,处理气量Q=3000m/min，烟气含尘浓度Co=10g/m，除尘效率η=99%。已知清洁滤布的阻力系数ξo=4×107/m，清洁滤布的阻力损失△Po=100Pa。在过滤20min时，集尘层的平均阻力系数α=2×109m/kg，求此时带有烟尘滤布的总阻力损失。
解：过滤速度：uf = Q/A
3
3
= 3000/2000 = 1.5m/min = 0.025m/s ∵△Po=ξoμuf ∴μ= =
∆Po
ξouf
100
4⨯10⨯0.025
-5
7
=10×10Pa·s 由△Pd=αμu2fCit
=2×109×10×10-5（0.025）2×10×10-3×99%×60×20 =1485Pa △P=△Po+△Pd =1585Pa
=1272/(60×2)
第十章 吸附法净化气态污染物
10.1 常压和30℃下，用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气，废气中丙酮含量为11.6%（体积计），若其吸附等温线符合朗格缪尔方程（A=0.80，B=0.25×10-3）试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气量为1000m3/h（操作状态），要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭？（3）用饱和蒸气脱附，直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计)，丙酮的回收率是多少？
解：①由题意，其朗格缪尔方程式为： XT=A
BP1+BP
-3
=0.8⨯
0.25⨯10P
-3
1+0.25⨯19P
则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 ②需要吸附的丙酮量为
1000⨯273
303
⨯11.6%⨯
122.4
⨯0.99⨯M丙酮
=4.62×58 =268kg/h 活性炭需要量为：
2680.80
=334.9kg/h
③丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%， 则其回收率为
11.6-1.611.6
⨯100%
=98.6%
10.2 在308K等温条件下，总压Po=1.013×105Pa，用活性炭吸附含有丙酮蒸气（空气中）的吸附平衡实验数据如下：
试绘出等温吸附线，并判断等温吸附类型。可用那种理论解释？并求出描述该吸附过程数学方程中的A、B值。 解：平衡实验数据如下：
P/103Pa 1.52 4.05 5.07 10.13 20.26 30.39 40.52 60.78 86.11
XT 0.235 0.41 0.47 0.57 0.67 0.71 0.74 0.77 0.80
依题所给平衡数据，绘出等温吸附线。
等温吸附线
10.80.60.40.20
1.52
4.05
5.0710.1320.2630.3940.5260.7886.11
XT
10.2 图
由图形可知符合朗氏等温线，即可用朗氏方程式描述。
任取曲线上两点q(4.05×103、0.41)和s(40.52×103、0.74)求朗氏等温吸附方程式XT=并代入两点数值。 A=XT+（XT/P）（1/B）
A=0.41+(0.41/4.05×103)(1/B) ① A=0.74+(0.74/40.52×103)(1/B) ② 解上述方程得：A=0.81 B=0.25×10-3
10.3 下表是lg活性炭在0℃及不同分压下吸附氮气毫升数（标准状态）。试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线，并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时，所吸附氮气的体积VM及吸附系数B。
P/Pa 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 V/ml 0.987 3.043 5.082 7.047 10.31 解：朗氏等温吸附方程为：
PV
ABP1+BP
P/10
中的A、B值。将朗氏方程变换成下列形式，
=
1BVm
P+
PVm
计算式中
及P的值列入下表：
根据以上实验数据作图得：
斜率1/Vm=0.025 截矩 1/Bvm=522.5 求得B=20900 Vm=40.09ml
10.4 某CCL4车间产生CCL4蒸汽，车间内CCL4敞露面积5m2，车间内风速0.7m/s，试求室温下CCL4蒸汽的产生量。 解：G=（5.38+4.1u）
Pv133.32
F
M
（已知F=5m2 M=154 u=0.7m/s 且查表10—4得 A=33914 B=8.004）
⎛Py 解：根据log 133.32
⎝
⎫⎪ ⎪⎭
=- =-Pv133.32
0.05223A
+B T
0.05223⨯33914
298
+8.004
=2.06 则：
=114.8
CCL4蒸汽产生量：G=（5.38+4.1×0.7）×114.8×5×
=59.77kg/h
10.5 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器，床层直径1.1m，处理气量为0.245m3/s，吸附剂为柱形，直径dp3mm，柱高4.2m，填充空隙率ε为0.55，气体吸附温度为20℃，试计算气体通过吸附床压降为多少？ 解：查得20℃，101.325kPa下空气密度1.2kg/m3，动力粘度为1.8×10-5Pd·S，此时气速 u=
0.245
π
4
=0.258m/s代入式（10.30）
2
⨯1.1
∆PZ
=1150
(1-ε)
3
ε
3
⨯
μu
d
2p
+1..75
1-ε
ε
3
⨯
ρu
dp
2
=220.24
∴△P=220.24×4.2=924.99Pa
第十一章 气态污染物的催化净化
11.1 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NOx的尾气。尾气排放量为13000m/h（标态），尾气中含有NOx为0.28%、N2为95%、H2O为1.6%，使用的催化剂为ф5mm球形粒子，反应器入口温度为493K，空速为18000h-1，反应温度为533K，空气速度为1.52m/s。求： （1）催化固定床中气固相的接触时间； （2）催化剂床层体积； （3）催化床床层层高； （4）催化剂床层的阻力。
[提示：在尾气中N2的含量很高，在计算时可取用N2的物理参数直接计算。在533K时μN2=2.78×10-5Pa·s，ρN2=1.25kg/m3,ε=0.92。]
3
解：①接触时间tno= =
1Vsp1
-5
18000
=5.6×10h ②床层体积VR=
QnoVsp
=
1300018000
=0.72m3 ③床层高度：由式f=
Qnouo
13000
=
1.52⨯36000
2
=2.38m 即
π
4D
2
=2.38
，得πD=9.50m
4VR
22
代入下式L=
(1-ε)πD
2
=
4⨯0.72(1-0.92)9.50
=3.79m ④床层阻力雷诺准数 Rem=
dsuoρ
μ(1-ε)
5⨯10
-3
⨯1.52⨯1.25
-5
=
2.78⨯10⨯(1-0.92)
=4272 摩擦阻力系数：λm=
150Rem
+1.75
=1.79 计算压降∆P=
λmLρuo(1-ε)
dmε
32
2
=
1.79⨯3.79⨯1.25⨯1.52⨯(1-0.92)
5⨯10
-3
⨯(1-0.92)
3
=402.75Pa
11.2 为减少SO2排放，拟用一催化剂将SO2转化为SO3。已知：进入催化器的总气量为7320kg/d，SO2的质量流速为230kg/d，进气温度为250℃。假如反应是绝热反应，并要求不大于SO2的允许排放量56.75kg/d，试计算气流出口温度为多少。SO2氧化成SO3的反应热QSO是171667J/mol，废
2
气热容是3.475J/(gK)。
解：因为反应为绝热反应所以qB=0
反应后混合气体质量：反应式为SO2+1/202=SO3 反应的SO2量：230-56.75=173.25kg/d
所以产生的SO3量：173.25×80/64=216.56kg/d
则反应后混合气体流量：7320-230+56.7+216.56=7363.31kg/d 代入式11.29NrCpmdT=NToYAOdXA(-△HR)
7363.31×3.475dT=7320×320/7320dXA(-171667/64) 25587.5dT=616928.28dXA 且XAf=(230-56.75)/230=75.33% 代入上式并两边积分得：
（T出-250）25587.51=616928.28×75.33% 得T出=268.16℃
11.3 将处理量为25mol/min的某一种污染物送入催化反应器，要求达到74%的转化率。假定采用长6.lm，直径为3.8cm管式反应管，试求所需催化剂量及反应管数。设反应速度为RA=-0.15（1-XA），单位：kmol/（催化剂min），催化剂的填充密度为580kg/m3。
解：由式11.28
W
ρsNAO
X
=⎰
AF
X
Af
dxAYA
得
o
催化剂质量W=ρsNAO⎰
dxAYA
-3
o
=580×25×10
⎰
0.74
dxA
-0.15(1-XA)
o
=130kg/min
催化剂体积用量：由W=ρsVR得
VR=W/ρs=130/580=0.224m3/min 单管体积：V
π
4
DL=3.14/4×(3.8×10
2
-2
)2×6.1
=6.9×10-3m3 n=VR/V=0.224/6.9×10-3
=33
第十三章 净化装置的选择、设计和运行管理
13.1 某外部吸气罩，罩口尺寸B×L=400×500mm，排风量为0.86m3/s，试计算在下述条件下，在罩口中心线上距罩口0.3m处的吸气速度。 （1）四周无边吸气罩； （2）四周有边吸气罩。
解：（1）采用四周无边吸气罩，C=1.0。
罩口的宽长比B/L=400/500=0.8>0.2，由式13—6
uoux
=
C(10x+Ao)
Ao
0.86
2
uo=
0.4⨯0.5
=4.3m/s
x=0.3m时
ux=
uoAo
C(10x+Ao)
2
=
4.3⨯0.21⨯(10⨯0.3+0.2)
2
=0.78m/s
（2）采用四周有边吸气罩 C=0.75 则 ux=
uoAo
C(10x+Ao)
2
=
4.3⨯0.20.75(10⨯0.3+0.2)
2
=1.04m/s
13.2 某台上侧吸条缝罩，罩口尺寸B×L=150×800mm，距罩口距离x=350mm处吸捕速度为0.26m/s，试求该罩吸风量。
解：因B/L=150/800=0.1875
Q=2.8uLx
=2.8×0.26×0.8×0.35 =0.204m3/s。
13.3 某铜电解槽槽面尺寸B×L=1000×2000mm，电解液温度45℃，拟采用吹吸式槽边排气罩，计算吹、吸气量。 解：（1）确定吹气射流的平均末端速度u1' u1'=0.75×1.0 =0.75m/s （2）确定吹气口高度h2 h2=0.015B =0.015×1.0 =0.015m
=15mm
（3）吹气射流初速u2 u1
u2'=0.492ax
h2+0.41
根据扁射流公式
式中：α—吹气口的紊流系数，一般取α=0.2；
x—计算断面至吹气口的距离（m），在本题中x=B αx+0.41
u2=u1'h20.492 0.2⨯1.0
=0.750.015
0.492+0.41
=5.65m/s
（4）计算吹气口的气量Q2
Q2=Lhu2=2.0×0.015×5.65
=0.1695m/s
（5）计算吹气射流的末端射流量Q1
Q1
Q23=1.22xh2+0.41 Q1'=Q2⋅1.22xh2+0.41
=0.1695×1.2
=0.754m3/s 0.2⨯10.015+0.41
（6）计算吸气口的排气量Q1 Q1=1.1Q1'=1.1×0.754=0.83m/s 3
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=
CmM
SO2
⨯22.4⨯10
-3
=
0.15⨯10
64
-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
-4-3
22.4⨯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⨯
3
4422.4
=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+(α-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：
22.4-6≤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⨯0.048
10⨯12+20+14⨯0.048
% =0.478
2.6 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⨯
Q1
4.187⨯10406144.187⨯10
33
+2
+2
=10.25(m3/kg)
Q14187
406144187
(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×
+(α-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
3.1 在高塔下测得下列气温资料，试计算各层大气的气温直减率：r1.5-10、
解：已知r=-△T/△Z rd=0.98K/100m 以r1.5-10为例计算
r1.5-10=-(297.8-298)/(10-1.5)=0.0235K/m=2.35K/100m 因为r1.5-10>rd ，所以大气不稳定
3.2 某石油精炼厂自平均有效源高60m处排放的SO2质量为80g/s，有效源高处的平均风速为6m/s，试估算冬季阴天正下风方向距烟囱500m处地面上的SO2浓度。
解：根据题设条件，由表3-8查得稳定度级别为D，由表3-9查得 σy=35.3m σz=18.1m
⎛H2 C（x,0,0,H）=exp -2σ2
πuσyσzz⎝
q
⎫
⎪ ⎪⎭
2
⎛60exp - =2 3.14⨯6⨯35.3⨯18.1⎝2⨯18.1
80
⎫
⎪ ⎪⎭
=2.73×10-5g/m3 =2.73×10-2mg/m3
3.3 据估计，某燃烧着的垃圾堆以3g/s的速率排放氮氧化物。在风速为7m/s的阴天夜里，源的正下风方向3km处的平均浓度是多少？假设这个
垃圾堆是一个无有效源高的地面点源。
解：根据题设条件， 由表3—8查得，稳定度级别为D，由表3—9 查得σy=173m σz=79.1m C（3000,0,0,0）= =
Q
πuσyσz
3
3.14⨯7⨯173⨯79.1
－３
=9.97×10mg/m
3
3.6 某厂烟囱有源高为150m，SO2排放量为151g/s。夜间及上午地面风速为4m/s，夜间云量3/10，若清晨烟流全部发生熏烟现象，试估算下风向16km处的地面轴线浓度。
解：夜间ū=4m/s，云量=3/10时，由表3—8查得稳定度级别为E级，由E级和X=16km查表3—9得σy=544m σz=100m则求得： Lf=H+2σz=150+2×100=350m σ
yf=σy+H/8=544+150/8=563m
m
⎛2⎫
u=u10 ⎪
⎝10⎭
C=
Q
⎛75⎫=4 ⎪
⎝10⎭
0.25
=6.6m/s
=
2πuLfσ
151
yf
2π⨯6.6⨯350⨯563
-5
=4.6⨯10g/m
3
=0.046mg/m3
3.7 某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度100℃，流量250m3/s。烟囱出口处的平均风速4m/s，大气温度20℃，试确定烟气抬升高度及有效高度。
解：Qh=0.35⨯Pa⨯Q⨯
∆TTs
（取Pa=1013.3hPa）
=0.35×1013.3×250×80/373.15 =19008.7kJ/s
由表3—6取城市远郊区n0=0.332，n1=3/5，n2=2/5 ∆H=n0⨯Qnn⨯H
1
n2
/
ū
=0.332×19008.73/5×1002/5/4 =193.3m ∴ H=Hs+△H =100+193.3 =293.3m
第四章 除尘技术基础
4.3 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、质量中位径、粒数中位径、算术平均直径及体积表面积平均直径。
解：（1）以0～2μm为例计算： mo=Σ△m =200g
g0-2=△m/m0×100%
=0.8/200×100% =0.4% f0-2/△dp=0.4%/2 =0.2%·μm-1 lndp=ln(0+2)/2 =0
（2）根据数据作图得出符合对数正态分布 由图知：dp(R=84.1%)=3.7μm, d50=8.6μm dp(R=15.9%)=20.1μm
10080
6040200
1
3
5
8
15
30
40
几何标准差σg=
dpd50
20.18.6
=
=2.36
d50=d50′exp(31n2σg)，所以d′50=3.9μm
d1=d50′exp(0.5ln2σg)=3.9exp(0.5ln22.36)=5.6μm dvs=d50′exp(2.51n2σ) = 3.9exp(2.5ln22.36) =7.2μm
4.4 对于题4.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m3，粒子卡门形状系数为0.65，填充空隙率为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）。 解：真实体积：α= =
6ψedvs
6
0.65⨯7.2⨯10
-4
=1.28⨯104cm2/cm3 堆积体积：α= =
6(1-ε)ψedvs
3
3
6(1-0.7)0.65⨯7.2⨯10
3
2
-4
=3.8⨯10cm/cm
质量体积：αm=
6ψeρρdvs
6
=
0.65⨯1.90⨯7.2⨯10
-4
=6.7×10cm/g
4.5 试计算下列条件下，球形粉尘粒子在静止空气中的沉降阻力： （1）dp=80μm，ρρ=1000kg/m3，t=20oC,P=1.0⨯105Pa； （2）dp=40μm，ρρ=1000kg/m3，t=20oC,P=1.0⨯105Pa； （3）dp=1μm，ρρ=1000kg/m3，t=100oC,P=1.0⨯105Pa； 解：由题给空气温度，查附录6，当t=20℃时，μ=1.81×10-5pa.s， ρ=1.20kg/m,t=100℃时，µ=2.1g×10pa.s，ρ=0.947kg/m
3
-5
3
32
（1）若雷诺数Rep≤1，在斯托克斯区
dpρρ18μ
2
由式4.26，us=∙g
=
(80⨯10
-6
)⨯1000⨯9.81
-5
2
18⨯1.81⨯10
=0.19m/s
由式4.12，Rep=dp ﹒ρ﹒u/μ =
80⨯10
-6
⨯1.20⨯0.19
-5
1.81⨯10
=1≤1 假设正确。由式4.14
FD=3πμdpμ=3π⨯1.81⨯10
-9
-5
-6
⨯0.19
⨯80⨯10
=2.59×10(N) （2）当dp=40µm时 由4.26 us=
dpρυ18μ
2
g
-6
=
(40⨯10)⨯1000⨯9.81
-5
2
18⨯1.81⨯10
-2
=4.8⨯10m/s
Rep=dpρ∙u/μ
=40⨯10-6⨯1.20⨯4.8⨯10-2/1.81⨯10-5
=0.23
∴FD=3πμdpμ
=3π⨯1.81⨯105⨯40⨯10-6⨯4.8⨯6-2 =3.27×10(N) (3)当dp=1.0μm时 由式4.27，us=
dp∙ρρ18μ
2
-10
g∙c
(1.0⨯10) =
-62
⨯1000⨯9.81⨯1.225
-5
18⨯2.18⨯10
=3.1×10-5m/s
其中由式4.18计算C=1+kn⎢1.257+0.400exp ⎪
-k⎪⎥
n⎭⎦⎝⎣ ū =RT/πM
=8⨯8.134⨯373/π⨯28.97⨯10-3 =516.4m/s λ=
M0.499ρ⋅u
⎡
⎛
1.10⎫⎤
-5
=
2.18⨯10
0.499⨯0.947⨯516.4
=8.93×10-8m
=8.93×10-2µm kn=2λ/dρ
=2×8.93/1.0 =0.179
C=1+0.179⎢1.257+0.400exp -
⎣
⎝
⎡
⎛
1.10⎫⎤
⎪⎥0.179⎭⎦
=1.225
Rep=dρ∙ρ∙u/μ
=1⨯10-6⨯0.947⨯3.1⨯10-5/2.18⨯10-5 =1.35×10
3πμdρus
c
-4
-5
3π⨯2.18⨯10⨯10
-6
⨯3.1⨯10
-5
1.225
=5.2×10-15(N)
4.7 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-（1-80%）（1-95%） =99%
已知：C1N=22.2/2.22 =10g/m
2
⎪⨯100% 1- 代入式η= C1N⎪⎝⎭
3
⎛C⎫
99%= 1-
⎝
⎛
C2N⎫
⎪⨯100%10⎭
∴排放浓度C2N=0.1g/m3 排放量为：S2=C2N·Q =0.1×2.22
=0.222g/s
第五章 机械式除尘器
5.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。其大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流量为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴的直径。假设雾滴的比重为1.21。
解：在298K和1atm下，干空气粘度μ=1.81×10-5Pa·s。能被100% 捕集的最小雾滴的直径为： dmin=
18μQgρρLW
-5
=
18⨯1.81⨯10
3
⨯1.2
9.81⨯1.21⨯10⨯12.19⨯9.14
=17.19×10-6m =17.19µm
5.2 一直径为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8.61L/min，并观测到其操作效率为64.9%。问需要设置多少层才能得到80%的操作效率。 解：多层沉降室的除尘效率公式为： η=
ηη'
usLW(n+1)
Q
则 即
=
n+1n'+1=
0.6490.8
18+1n'+1
n′+1=22.42
∴ n′=21.2 取n′=22
即需设置22层隔板才能得到80%的操作效率。
5.3 有一沉降室长7.0m，高1.2m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3 ,空气粘度0.067kg/(m·h)，求该沉降室能100%捕集的最小
粒径。
解：该沉降室能100%捕集的最小粒径为： dmin=
18μuHgρρL
-2
=
18⨯0.067⨯30⨯10
3
⨯1.2
9.81⨯2.5⨯10⨯7.0⨯3600
=2.65×10-5m =26.5μm
5.5 一气溶胶含有粒径为0.63μm和0.83μm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肯宁汉校正系数计算沉降效率。L=50cm，ρρ=1.05g/cm3，W=20cm，hi=0.129cm，μ=1.82×10-4g/cm·s，n=19层 解：μ=1.82×10-4g/cm·s
=1.82×10-4×10-3kg/10-2m·s =1.82×10-5Pa·s
∵气溶胶粒径分别为0.63μm,0.83μm，均
dρρρ18μ
2
则 ⋅g⋅c，
-62
us1=
(0.63⨯10)
⨯1.05⨯10
-5
3
18⨯1.82⨯10
⨯9.81⨯1.26
=1.57×10-5m/s =15.7μm/s
us2=
(0.83⨯10)
-5
-62
⨯1.05⨯10
-5
3
18⨯1.82⨯10
⨯9.81⨯1.20
=2.60×10m/s =26.0μm/s 沉降室的分级效率为： η1=
usLWQ/(n+1)
=
1.57⨯10
-5
⨯0.5⨯0.2⨯(19+1)
-3
3.61⨯10/60
=52.2% η2=
usLWQ/(n+1)
⨯0.5⨯0.2⨯(19+1)
-3
=
2.60⨯10
-5
3.61⨯10/60
=86.4%
5.7 某旋风除尘器处理含有4.5g/m灰尘的气流（μG=2.5×10PaS），其除尘总效率为90%。粉尘分析试验得到下列结果：
3
-5
（1）作出分级效率曲线： （2）确定分割粒径。 解：（1）ηi=
ηη+Pg2i/g3i
0.9
0.9+0.1g2i/g3i
=计算结果如下
粒径μm 0～5 5～10 10～
15 15～20 20～25 25～30 30～35 35～40 40～45 >45 ηI(%) 0.056 0.49 0.79 0.90 0.93 0.96 0.97 0.98 0.98 0.98 依上图画出分级效率曲线如下：
分级效率曲线
10.8
分级效率
0.60.40.20
2.5
7.5
12.5
17.5
22.527.5
粒径
32.5
37.5
42.5
45
（2）由图得dc=7.6μm
5.8 某旋风除尘器的阻力系数ξ=9.8，进口速度15m/s，试计算标准状态下的压力损失。
解：由附录6查得标态下气体密度ρ=1.293kg/m3 ∆P=ξ
ρu2
2
=9.8⨯
1.293⨯15
2
2
=1425.5Pa
第六章 湿式除尘器
6.1 对于粉尘颗粒在液滴上捕集，一个近似的表达式为： η=1-exp[-(0.018M
0.5+R
/R-0.6R
2
)]
其中M是碰撞数N1的平方根。R=dp/dD。对于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（1）10 μm；(2)5.0μm的粉尘在直径为50，100，500μm的液滴上捕集效率。 解：以dp=10μm，dD=50μm为例计算 R= dp/dD =10/50 =0.2
因为颗粒粒径大于5μm，所以C可忽略 斯托克斯准数：S1=
dp⋅ρρ⋅ur9μG⋅DL
2
3
=
(10⨯10)
-62
⨯2⨯10⨯30
-5
9⨯1.81⨯10⨯50⨯10
-6
=736.6 NI = St/2 = 736.6/2 = 368.3 M = （Nt）1/2 = (368.3)1/2 = 19.2
[-(0.018M η=1-exp
0.5+R
/R-0.6R
2
)]
=1-exp{-[0.018⨯(19.2)0.5+0.2/0.2-0.6⨯0.22]} =49.7%
计算结果列表如下：
3
6.3 水以液气比1.2L/m的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×10Pa·S，颗粒密度ρp=1.78g/cm，平均粒径dP=1.2µm，f取0.22。求文丘里管的压力损失和穿透率。 解：△P=-1.01×10-1uf2（QL/QF）
=-1.01×10-1（11600）2×1.2×10-3 =-1630.9Pa 由6-8式得
2
⎡0.0622⨯10-9ρρ⋅ρL⋅dp⋅f
P=exp⎢-2
μ⎢G⎣
2
-53
⋅∆p⋅c⎤
⎥⎥⎦
⎡0.062⨯10-9⨯1.78⨯0.998⨯1.22⨯0.222⨯1630.9⨯1.14⎤=exp⎢-⎥ -42
1.845⨯10⎢⎥⎣⎦
()
=1.5%
第七章 袋式除尘器
7.1 袋式除尘器处理烟气量为3600m3/h，过滤面积为1000m2，初始浓度为8g/m3，捕集效率为99%，已知清洁滤布阻力系数ξ=6×107/m，烟气粘度µ=1.84×10-5Pa·s，要求滤袋压力损失不超过1300Pa，集尘层的平均阻力系数α=8×10m/kg，试确定清灰周期和清灰后的压力损失。 解：（1）过滤速度：μf=Q/60A
=3600/(60×1000) =0.06m/min 清洁滤袋的压力损失：△Po=ξoμuf
=6×107×1.84×10-5×0.06 =66.24Pa ∴ △Pd=1300-66 =1234Pa 由式7.11得 t =
∆PdaμufCi
2
8
1234
=
8⨯10⨯1.84⨯10
8-5
⨯0.06⨯8⨯10
2-3
= 2910.8min
即清灰周期为2910.8min，显然不合理。 （2）取过滤面积为100m2，则 uf = Q/60A
=3600/(60×100) =0.6m/min 清洁滤袋的压力损失： △Po=ξoμuf
=6×107×1.84×10-5×0.6 =662.4Pa
∴△Pd=1300-662.4 =637.6Pa 由式7.11得 t =
∆Pd
αμufCi
673.6
=
8⨯10⨯1.84⨯10
8-5
⨯0.6⨯8⨯10
2-3
=15min
7.3 用袋式除尘器净化含尘浓度为12g/m的烟气，已知烟尘的比表面平均径dp=0.5μm，烟尘密度ρρ=3g/cm，过滤速度uf=1m/min，利用短纤维滤布，当过滤时间为23min时，烟尘负荷增至m=0.2kg/m2，求此时集尘层的阻力损失及平均捕集效率。 解：△Pd= =
180⨯(1-0.90)
3⨯10⨯(0.5⨯10
3
-6
3
3
180(1-ε)
ρpdpε
23
2
μufCit
)⨯0.90
23
⨯1.81⨯10
-5
⨯(
160
)⨯12⨯10
2-3
⨯(23⨯60)
=2741Pa
通过除尘器23min后的粉尘若全部被捕集，则： m′=Ciuft=12×10×1×23=0.276kg/m 而实际烟尘负荷m=0.2kg/m2 ∴η=
0.20.276
=72.5%
-3
2
2
7.4 用袋式除尘器处理含尘烟气。过滤面积A=2000m,处理气量Q=3000m/min，烟气含尘浓度Co=10g/m，除尘效率η=99%。已知清洁滤布的阻力系数ξo=4×107/m，清洁滤布的阻力损失△Po=100Pa。在过滤20min时，集尘层的平均阻力系数α=2×109m/kg，求此时带有烟尘滤布的总阻力损失。
解：过滤速度：uf = Q/A
3
3
= 3000/2000 = 1.5m/min = 0.025m/s ∵△Po=ξoμuf ∴μ= =
∆Po
ξouf
100
4⨯10⨯0.025
-5
7
=10×10Pa·s 由△Pd=αμu2fCit
=2×109×10×10-5（0.025）2×10×10-3×99%×60×20 =1485Pa △P=△Po+△Pd =1585Pa
=1272/(60×2)
第十章 吸附法净化气态污染物
10.1 常压和30℃下，用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气，废气中丙酮含量为11.6%（体积计），若其吸附等温线符合朗格缪尔方程（A=0.80，B=0.25×10-3）试求：（1）活性炭的饱和吸附量；（2）若废气量为1000m3/h（操作状态），要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭？（3）用饱和蒸气脱附，直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计)，丙酮的回收率是多少？
解：①由题意，其朗格缪尔方程式为： XT=A
BP1+BP
-3
=0.8⨯
0.25⨯10P
-3
1+0.25⨯19P
则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 ②需要吸附的丙酮量为
1000⨯273
303
⨯11.6%⨯
122.4
⨯0.99⨯M丙酮
=4.62×58 =268kg/h 活性炭需要量为：
2680.80
=334.9kg/h
③丙酮入气含量为11.6%，出口含量为1.6%， 则其回收率为
11.6-1.611.6
⨯100%
=98.6%
10.2 在308K等温条件下，总压Po=1.013×105Pa，用活性炭吸附含有丙酮蒸气（空气中）的吸附平衡实验数据如下：
试绘出等温吸附线，并判断等温吸附类型。可用那种理论解释？并求出描述该吸附过程数学方程中的A、B值。 解：平衡实验数据如下：
P/103Pa 1.52 4.05 5.07 10.13 20.26 30.39 40.52 60.78 86.11
XT 0.235 0.41 0.47 0.57 0.67 0.71 0.74 0.77 0.80
依题所给平衡数据，绘出等温吸附线。
等温吸附线
10.80.60.40.20
1.52
4.05
5.0710.1320.2630.3940.5260.7886.11
XT
10.2 图
由图形可知符合朗氏等温线，即可用朗氏方程式描述。
任取曲线上两点q(4.05×103、0.41)和s(40.52×103、0.74)求朗氏等温吸附方程式XT=并代入两点数值。 A=XT+（XT/P）（1/B）
A=0.41+(0.41/4.05×103)(1/B) ① A=0.74+(0.74/40.52×103)(1/B) ② 解上述方程得：A=0.81 B=0.25×10-3
10.3 下表是lg活性炭在0℃及不同分压下吸附氮气毫升数（标准状态）。试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线，并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时，所吸附氮气的体积VM及吸附系数B。
P/Pa 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 V/ml 0.987 3.043 5.082 7.047 10.31 解：朗氏等温吸附方程为：
PV
ABP1+BP
P/10
中的A、B值。将朗氏方程变换成下列形式，
=
1BVm
P+
PVm
计算式中
及P的值列入下表：
根据以上实验数据作图得：
斜率1/Vm=0.025 截矩 1/Bvm=522.5 求得B=20900 Vm=40.09ml
10.4 某CCL4车间产生CCL4蒸汽，车间内CCL4敞露面积5m2，车间内风速0.7m/s，试求室温下CCL4蒸汽的产生量。 解：G=（5.38+4.1u）
Pv133.32
F
M
（已知F=5m2 M=154 u=0.7m/s 且查表10—4得 A=33914 B=8.004）
⎛Py 解：根据log 133.32
⎝
⎫⎪ ⎪⎭
=- =-Pv133.32
0.05223A
+B T
0.05223⨯33914
298
+8.004
=2.06 则：
=114.8
CCL4蒸汽产生量：G=（5.38+4.1×0.7）×114.8×5×
=59.77kg/h
10.5 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器，床层直径1.1m，处理气量为0.245m3/s，吸附剂为柱形，直径dp3mm，柱高4.2m，填充空隙率ε为0.55，气体吸附温度为20℃，试计算气体通过吸附床压降为多少？ 解：查得20℃，101.325kPa下空气密度1.2kg/m3，动力粘度为1.8×10-5Pd·S，此时气速 u=
0.245
π
4
=0.258m/s代入式（10.30）
2
⨯1.1
∆PZ
=1150
(1-ε)
3
ε
3
⨯
μu
d
2p
+1..75
1-ε
ε
3
⨯
ρu
dp
2
=220.24
∴△P=220.24×4.2=924.99Pa
第十一章 气态污染物的催化净化
11.1 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NOx的尾气。尾气排放量为13000m/h（标态），尾气中含有NOx为0.28%、N2为95%、H2O为1.6%，使用的催化剂为ф5mm球形粒子，反应器入口温度为493K，空速为18000h-1，反应温度为533K，空气速度为1.52m/s。求： （1）催化固定床中气固相的接触时间； （2）催化剂床层体积； （3）催化床床层层高； （4）催化剂床层的阻力。
[提示：在尾气中N2的含量很高，在计算时可取用N2的物理参数直接计算。在533K时μN2=2.78×10-5Pa·s，ρN2=1.25kg/m3,ε=0.92。]
3
解：①接触时间tno= =
1Vsp1
-5
18000
=5.6×10h ②床层体积VR=
QnoVsp
=
1300018000
=0.72m3 ③床层高度：由式f=
Qnouo
13000
=
1.52⨯36000
2
=2.38m 即
π
4D
2
=2.38
，得πD=9.50m
4VR
22
代入下式L=
(1-ε)πD
2
=
4⨯0.72(1-0.92)9.50
=3.79m ④床层阻力雷诺准数 Rem=
dsuoρ
μ(1-ε)
5⨯10
-3
⨯1.52⨯1.25
-5
=
2.78⨯10⨯(1-0.92)
=4272 摩擦阻力系数：λm=
150Rem
+1.75
=1.79 计算压降∆P=
λmLρuo(1-ε)
dmε
32
2
=
1.79⨯3.79⨯1.25⨯1.52⨯(1-0.92)
5⨯10
-3
⨯(1-0.92)
3
=402.75Pa
11.2 为减少SO2排放，拟用一催化剂将SO2转化为SO3。已知：进入催化器的总气量为7320kg/d，SO2的质量流速为230kg/d，进气温度为250℃。假如反应是绝热反应，并要求不大于SO2的允许排放量56.75kg/d，试计算气流出口温度为多少。SO2氧化成SO3的反应热QSO是171667J/mol，废
2
气热容是3.475J/(gK)。
解：因为反应为绝热反应所以qB=0
反应后混合气体质量：反应式为SO2+1/202=SO3 反应的SO2量：230-56.75=173.25kg/d
所以产生的SO3量：173.25×80/64=216.56kg/d
则反应后混合气体流量：7320-230+56.7+216.56=7363.31kg/d 代入式11.29NrCpmdT=NToYAOdXA(-△HR)
7363.31×3.475dT=7320×320/7320dXA(-171667/64) 25587.5dT=616928.28dXA 且XAf=(230-56.75)/230=75.33% 代入上式并两边积分得：
（T出-250）25587.51=616928.28×75.33% 得T出=268.16℃
11.3 将处理量为25mol/min的某一种污染物送入催化反应器，要求达到74%的转化率。假定采用长6.lm，直径为3.8cm管式反应管，试求所需催化剂量及反应管数。设反应速度为RA=-0.15（1-XA），单位：kmol/（催化剂min），催化剂的填充密度为580kg/m3。
解：由式11.28
W
ρsNAO
X
=⎰
AF
X
Af
dxAYA
得
o
催化剂质量W=ρsNAO⎰
dxAYA
-3
o
=580×25×10
⎰
0.74
dxA
-0.15(1-XA)
o
=130kg/min
催化剂体积用量：由W=ρsVR得
VR=W/ρs=130/580=0.224m3/min 单管体积：V
π
4
DL=3.14/4×(3.8×10
2
-2
)2×6.1
=6.9×10-3m3 n=VR/V=0.224/6.9×10-3
=33
第十三章 净化装置的选择、设计和运行管理
13.1 某外部吸气罩，罩口尺寸B×L=400×500mm，排风量为0.86m3/s，试计算在下述条件下，在罩口中心线上距罩口0.3m处的吸气速度。 （1）四周无边吸气罩； （2）四周有边吸气罩。
解：（1）采用四周无边吸气罩，C=1.0。
罩口的宽长比B/L=400/500=0.8>0.2，由式13—6
uoux
=
C(10x+Ao)
Ao
0.86
2
uo=
0.4⨯0.5
=4.3m/s
x=0.3m时
ux=
uoAo
C(10x+Ao)
2
=
4.3⨯0.21⨯(10⨯0.3+0.2)
2
=0.78m/s
（2）采用四周有边吸气罩 C=0.75 则 ux=
uoAo
C(10x+Ao)
2
=
4.3⨯0.20.75(10⨯0.3+0.2)
2
=1.04m/s
13.2 某台上侧吸条缝罩，罩口尺寸B×L=150×800mm，距罩口距离x=350mm处吸捕速度为0.26m/s，试求该罩吸风量。
解：因B/L=150/800=0.1875
Q=2.8uLx
=2.8×0.26×0.8×0.35 =0.204m3/s。
13.3 某铜电解槽槽面尺寸B×L=1000×2000mm，电解液温度45℃，拟采用吹吸式槽边排气罩，计算吹、吸气量。 解：（1）确定吹气射流的平均末端速度u1' u1'=0.75×1.0 =0.75m/s （2）确定吹气口高度h2 h2=0.015B =0.015×1.0 =0.015m
=15mm
（3）吹气射流初速u2 u1
u2'=0.492ax
h2+0.41
根据扁射流公式
式中：α—吹气口的紊流系数，一般取α=0.2；
x—计算断面至吹气口的距离（m），在本题中x=B αx+0.41
u2=u1'h20.492 0.2⨯1.0
=0.750.015
0.492+0.41
=5.65m/s
（4）计算吹气口的气量Q2
Q2=Lhu2=2.0×0.015×5.65
=0.1695m/s
（5）计算吹气射流的末端射流量Q1
Q1
Q23=1.22xh2+0.41 Q1'=Q2⋅1.22xh2+0.41
=0.1695×1.2
=0.754m3/s 0.2⨯10.015+0.41
（6）计算吸气口的排气量Q1 Q1=1.1Q1'=1.1×0.754=0.83m/s 3