1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，
求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体
积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种
污染物日平均浓度限值如下：
SO 2：0.15mg/m3，NO 2：0.12mg/m3，CO ：4.00mg/m3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为
1⨯103
=44. 643mol 。故三种污染物体积百分数分别22. 4
为：
0. 15⨯10-3
SO 2：64⨯44. 643=0. 052ppm ，
0. 12⨯10-3
NO 2：46⨯44. 643=0. 058ppm
4. 00⨯10-3
CO ：28⨯44. 643=3. 20ppm 。
《环境空气质量标准》GB3095-2012二级标准查得三
种污染物日平均浓度限值如下：
SO 2：0.15mg/m3，NO 2：0.08mg/m3，CO ：4.00mg/m3。
0.08⨯10-3
NO 2：46⨯44.643=0.039ppm
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的
混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N /s，试确定：
1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m3N ）和摩尔
浓度c （mol/m3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多
少千克？
1. 50⨯10-4⨯15433==1. 031g /m N 解：1）ρ（g/mN ）-322. 4⨯10
-41. 50⨯10-333==6. 70⨯10mol /m N 。 c （mol/mN ）22. 4⨯10-3
2）每天流经管道的CCl 4质量为
1.031×10×3600×24×10kg=891kg
1.5 设人体肺中的气体含CO 为2.2×10－4，平均含氧
量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求COHb 浓度
最终将达到饱和水平的百分率。
解：由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210 －3
p CO COHb 2.2⨯10-4
=M =210⨯=0.2369-2， O 2Hb p O 219.5⨯10
COHb 饱和度
ρCO COHb /O 2Hb COHb 0. 2369====19. 15%COHb +O 2Hb 1+COHb /O 2Hb 1+0. 2369
1.6 设人体内有4800mL 血液，每100mL 血液中含
20mL 氧。从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min，
受污染空气中所含CO 的浓度为10－4。如果血液中CO
水平最初为：1）0%；2）2%，计算血液达到7%的
CO 饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CO 全被血液
吸收。
解： 4800⨯20=960mL 。不同CO 百分含量对含氧总量为100
应CO 的量为：
9602%：98%⨯2%=19. 59mL ，
9607%：93%⨯7%=72. 26mL
1） 最初CO 水平为0%时
72. 26t ==172. 0min -43； 4. 2⨯10⨯10
2） 最初CO 水平为2%时
72. 26-19. 59t ==125. 4min -43 4. 2⨯10⨯10
2.1 已知重油元素分析结果如下：C ：85.5% H ：11.3%
O ：2.0% N ：0.2% S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg
所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中
SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；3）当空气的过剩量为
10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
解：
1kg 燃油含：
重量（g ） 摩尔数（mol ） 需O 2数（mol ）
C 855 71.25 71.25
H 113 113 28.25
S 10 0.3125 0.3125
O 20 1.25 -0.625
N 元素忽略。
1）理论需氧量
71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg
设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量
99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m3N /kg重油。
烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 56.50mol ，
SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol。
理论烟气量
71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即
502.99×22.4/1000=11.27 m3N /kg重油。
2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。
0. 3125⨯100%=0. 07%SO 2百分比浓度为446. 49，
空气燃烧时CO 2存在最大浓度
71. 25⨯100%=15. 96%。 446. 49
3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×
10.62=11.68m3N /kg重油，
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg重
油。
2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；
S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N 量不计）
1）计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和SO 2在烟气中
的浓度（以体积分数计）；
2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的
浓度（以mg/m3表示）；
3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含
Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t 需
加石灰石的量。
解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳
C 65.7 5.475 1
H 3.2 3.2 0.584
S 1.7 0.053 0.010
O 2.3 0.144 0.026
灰分 18.1 3.306g/mol
碳
水分 9.0 1.644g/mol
碳
故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.026，
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
100=18. 26g /m o l 。燃烧方程式为C 5. 475
CH 0. 584S 0. 010O 0. 026+n (O 2+3. 78N 2) →CO 2+0. 292H 2O +0. 010SO 2+3. 78nN 2
n=1+0.584/4+0.010－0.026/2=1.143
1） 理论空气量
1. 143⨯(1+3. 78) ⨯1000⨯22. 4⨯10-3m 3/kg =6. 70m 3/kg ； 18. 26
SO 2在湿烟气中的浓度为
0. 010
1. 6441+0. 292+0. 010+3. 78⨯1. 143+18
2） 产生灰分的量为 ⨯100%=0. 175%
100018. 1⨯⨯80%=144. 8g /kg 100
烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.143+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=7.01m3/kg 144. 83⨯10灰分浓度为7. 01mg/m3=2.07×104mg/m3
3） 需石灰石
1000⨯1.7%⨯1.7⨯40=103.21g /kg =103.21kg /t煤 35%
2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H 2S0.2%；CO 25%；O 20.2%；CO28.5%；H 213.0%；CH 40.7%；N 252.4%；空气含湿量为12g/m3N ，α=1. 2，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。
解：
取1mol 煤气计算
H 2S 0.002mol 耗氧气量 0.003mol CO 2 0.05mol 0
CO 0.285mol 0.143mol H 2 0.13mol 0.065mol
CH 4 0.007mol 0.014mol O 2 0.002mol -0.002mol 共需O 2
0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取α
空气 1.2×1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/m3N ，即含H 2O12/18=0.67mol/ m 3N ，0.67×22.4=14.93L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为=1. 2，则实际干
1. 279=1. 298mol 1.493%。故实际空气量为1-1. 493%。
即实际空气量为1.298m 3/m3煤气
烟气量SO 2：0.002mol ，
CO 2：0.285+0.007+0.05=0.342mol， N 2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H 2O: 0.002+0.13+0.014+1.298×1.493%=0.165mol 故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.2×
1.066=2.089mol
实际烟气量为2.089 m3/m3煤气
2.4解：
取100g 煤气计算
质量（g ） mol 数 耗氧量（mol ） H 2S 0.2 0.006 0.009 CO 2 5 0.114 0 CO 28.5 1.018 0.509 H 2 13 6.5 3.25 CH 4 0.7 0.044 0.088 O 2 0.2 0.00625 -0.00625 N 2 52.4 1.871 0 共需O 2 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为3.850×（3.78+1）=18.402mol。取α=1. 2，则实际干空气 1.2×18.402mol=22.082mol。
空气含湿量为12g/m3N ，即含H 2O12/18=0.67mol/ m 3N ，0.67×22.4=14.93L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为
22. 0821.493%。故实际空气量为1-1. 493%=22. 417mol 。
烟气量SO 2：0.006mol ，
CO 2：0.114+1.018+0.044=1.176mol，
N 2：3.850×3.78+1.871=16.424mol，
H 2O: 0.006+6.5+0.044×2+22.417×1.493%=6.929mol 故实际烟气量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.2×18.402=28.215mol
实际空气量
22.417⨯22.4⨯1000=5021.408L /kg =5.021m 3/kg 100
实际烟气量
28.215⨯22.4⨯1000=6320L /kg =6.320m 3/kg 100
2.5 干烟道气的组成为：CO 211%，O 28%，CO2%，SO 2120×10－6（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3/min，水汽含量8%（体积）。
试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（μg /m 3）；3）在标准状态下（1atm 和273K ），干烟气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。 解：
1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P47 （2－12）
空气过剩
8-0. 5⨯2⨯100%=50. 5% 0. 264⨯78. 99-(8-0. 5⨯2)
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
P 1V 1T 2101325⨯22. 4⨯443V 2=⋅==39. 46L /mol ； T 1P 2273⨯700⨯133. 322
干烟气取1mol 烟气进行计算，则SO 2120×10-6mol ，排放浓度为
120⨯10
-339.46⨯10
1-8%-6⨯64=0.179g /m 3。
22.435663.37⨯⨯(1-8%)=2957m /min N 3）。 39.46
39.46330. 0⨯=52. 85g /m N 。 4）按1mol 烟气计算22.4
3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa ，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？（设山脚下温度为10℃） 解：
由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述：
dP =-g ρ⋅dZ （1）
将空气视为理想气体，即有
m m P M PV =RT 可写为 ρ== （2） M V R T
将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：
dP gM =-dZ P RT
假定在一定范围内温度T 的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：
P 2gM gM (Z 2-Z 1) （3） ln P =-Z +C 即 ln =-P RT RT 1
假设山脚下的气温为10C ，带入（3）式得： 。
5009.8⨯0.029ln =-∆Z 10008.314⨯283
得∆Z =5.7km
即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km 。
3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各
γ10-30，γ30-50，γ1. 5-30，γ1. 5-10，层大气的气温直减率：
γ1. 5-50，并判断各层大气稳定度。
解：
γ1. 5-10
γ10-30∆T 297. 8-298=-=-=2. 35K /100m >γd ，不稳定 ∆z 10-1. 5∆T 297. 5-297. 8=-=-=1. 5K /100m >γd ，不稳定 ∆z 30-10γ30-50∆T 297. 3-297. 5=-=-=1. 0K /100m =γd ，中性 ∆z 50-30
∆T 297. 5-298=-=1. 75K /100m >γd ，不稳定 ∆z 30-1. 5
∆T 297. 3-298=-=-=1. 44K /100m >γd ，不稳∆z 50-1. 5γ1. 5-30=-γ1. 5-50
定。
3.3 在气压为400 hPa处，气块温度为230K 。若气块绝热下降到气压为600 hPa处，气块温度变为多少？ 解：
T 1P 10. 288=() ， T 0P 0
P 10. 2886000. 288T 1=T 0() =230() =258. 49K P 0400
3.6 一个在30m 高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0。C ，气压为1023 hPa。释放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。
解：
1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度
dP gM 与压强的关系为P =-RT dz
P 1+ρgz 1=P 2+ρgz 2，则d P =-ρgd z
m 又PV =nRT =M RT
dP gM =-dz P RT ，故m PM ρ==V RT ，则
将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式
dP 得dz =-29. 21P T 。
当t=11.0。C ，气压为1023 hPa ；当t=9.8。C ，气压为1012 hPa，
故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4
C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa 。 。
同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：
2）图略
3）γ1-2
定； ∆T 1-211-9. 8=-=-=1. 35K /100m >γd ，不稳∆z 1-2-89
γ2-3∆T 2-39. 8-12=-=-=-2. 22K /100m
温；
γ3-4∆T 3-412-14=-=-=-1. 98K /100m
温；
γ4-5
γ5-6∆T 4-514-15=-=-=-0. 61K /100m
γ6-7
γ7-8∆T 6-713-13=-=-=0 ∆z 6-7-290∆T 7-813-12. 6=-=-=0. 15K /100m
γ8-9∆T 8-912. 6-1. 6=-=-=0. 85K /100m
∆T 9-101. 6-0. 8=-=-=0. 28K /100m
4.2 某发电厂烟囱高度120m ，内径5m ，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K 。大气温度288K ，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x
解：
霍兰德公式
∆H =v s D
u (1. 5+2. 7T s -T a 13. 5⨯5418-288D ) =(1. 5+2. 7⨯⨯5) =96. 16m T s 4418
布里格斯公式
T s -T a 2.72Q H =⨯v D s -39.6⨯10T s
2.7418-2882=⨯⨯13.5⨯5-39.6⨯10418 =29521kW >21000kW
且x
∆H =0.362Q x u
1/31/32/3H -1-12/3=0.362⨯29521⨯4x =2.80x 2/3。
按国家标准GB/T13201－91中公式计算，
因Q H >=2100kW，Ts －Ta>=130K>35K。
∆H =n 0Q H u n 1H n 2s -1=1. 303⨯295211/3⨯1202/3⨯4-1=244. 93m
（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n 1=1/3，n 2=2/3）
4.3 某污染源排出SO 2量为80g/s，有效源高为60m ，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m 处的σy =35. 3m , σz =18. 1m ，试求正下风方向500m 处SO 2的地面浓度。
解：
由《大气污染控制工程》P91（4－9）得
H 2
ρ=exp(-2) 2σz πu σy σz Q
80602
3=exp(-) =0.0273mg /m π⨯6⨯35.3⨯18.12⨯18.12
4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO 2的地面浓度和地面最大浓度。
解：
阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P98表4－4查得x=500m时σy =35. 3m , σz =18. 1m 。将数据代入式4－8得
80502602
ρ(500,50,0,60)=exp(-)exp(-) 22π⨯6⨯35.3⨯18.12⨯35.32⨯18.1=0.010mg /m 3
地面最大浓度
按书本P102例4-3计算
σz =H
2=42. 43m
按国标表4-8中的幂函数计算，在D 稳定度σz =42. 43m 时，x=1602.07m
σy =γ1x =0.146669x
ρmas 2Q σz =⋅2πe σy α10.888723=103.37m
2⨯8042.43-43 =⋅=3.55⨯10g /m 23.14⨯6⨯60⨯2.718103.37
4.5 某一工业锅炉烟囱高30m ，直径0.6m ，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K ，大气温度为293K ，烟囱出口处风速4m/s，SO 2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO 2的地面最大浓度和出现的位置。 解：法一
由霍兰德公式求得
v s D T s -T a ∆H =(1.5+2.7D ) T s u
20⨯0.6405-293=(1.5+2.7⨯⨯0.6) =5.84m 4405
烟囱有效高度为
H =H s +∆H =30+5. 84=35. 84m 。
由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11） ρmax 2Q σz H 35. 84=σz ===25. 34m 。 2时，πu H e σy 22
取稳定度为D 级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。
此时σy =50. 1m 。代入上式
2⨯1025. 343ρmax =⨯=0. 231μg /m 。 π⨯4⨯35. 842e 50. 1
法二
按国标计算
T s -T a 2.72Q H =⨯v s D -39.6⨯10T s
2.7405-2932=⨯⨯20⨯0.6-39.6⨯10405 =560kW
或
∆T 405-293Q H =0.35P a Q V =0.35⨯1013.25⨯5.652⨯T s 405
=554.3kW
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，
求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体
积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种
污染物日平均浓度限值如下：
SO 2：0.15mg/m3，NO 2：0.12mg/m3，CO ：4.00mg/m3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为
1⨯103
=44. 643mol 。故三种污染物体积百分数分别22. 4
为：
0. 15⨯10-3
SO 2：64⨯44. 643=0. 052ppm ，
0. 12⨯10-3
NO 2：46⨯44. 643=0. 058ppm
4. 00⨯10-3
CO ：28⨯44. 643=3. 20ppm 。
《环境空气质量标准》GB3095-2012二级标准查得三
种污染物日平均浓度限值如下：
SO 2：0.15mg/m3，NO 2：0.08mg/m3，CO ：4.00mg/m3。
0.08⨯10-3
NO 2：46⨯44.643=0.039ppm
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的
混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N /s，试确定：
1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m3N ）和摩尔
浓度c （mol/m3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多
少千克？
1. 50⨯10-4⨯15433==1. 031g /m N 解：1）ρ（g/mN ）-322. 4⨯10
-41. 50⨯10-333==6. 70⨯10mol /m N 。 c （mol/mN ）22. 4⨯10-3
2）每天流经管道的CCl 4质量为
1.031×10×3600×24×10kg=891kg
1.5 设人体肺中的气体含CO 为2.2×10－4，平均含氧
量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求COHb 浓度
最终将达到饱和水平的百分率。
解：由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210 －3
p CO COHb 2.2⨯10-4
=M =210⨯=0.2369-2， O 2Hb p O 219.5⨯10
COHb 饱和度
ρCO COHb /O 2Hb COHb 0. 2369====19. 15%COHb +O 2Hb 1+COHb /O 2Hb 1+0. 2369
1.6 设人体内有4800mL 血液，每100mL 血液中含
20mL 氧。从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min，
受污染空气中所含CO 的浓度为10－4。如果血液中CO
水平最初为：1）0%；2）2%，计算血液达到7%的
CO 饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CO 全被血液
吸收。
解： 4800⨯20=960mL 。不同CO 百分含量对含氧总量为100
应CO 的量为：
9602%：98%⨯2%=19. 59mL ，
9607%：93%⨯7%=72. 26mL
1） 最初CO 水平为0%时
72. 26t ==172. 0min -43； 4. 2⨯10⨯10
2） 最初CO 水平为2%时
72. 26-19. 59t ==125. 4min -43 4. 2⨯10⨯10
2.1 已知重油元素分析结果如下：C ：85.5% H ：11.3%
O ：2.0% N ：0.2% S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg
所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中
SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；3）当空气的过剩量为
10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
解：
1kg 燃油含：
重量（g ） 摩尔数（mol ） 需O 2数（mol ）
C 855 71.25 71.25
H 113 113 28.25
S 10 0.3125 0.3125
O 20 1.25 -0.625
N 元素忽略。
1）理论需氧量
71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg
设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量
99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m3N /kg重油。
烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 56.50mol ，
SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol。
理论烟气量
71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即
502.99×22.4/1000=11.27 m3N /kg重油。
2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。
0. 3125⨯100%=0. 07%SO 2百分比浓度为446. 49，
空气燃烧时CO 2存在最大浓度
71. 25⨯100%=15. 96%。 446. 49
3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×
10.62=11.68m3N /kg重油，
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg重
油。
2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；
S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N 量不计）
1）计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和SO 2在烟气中
的浓度（以体积分数计）；
2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的
浓度（以mg/m3表示）；
3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含
Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t 需
加石灰石的量。
解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳
C 65.7 5.475 1
H 3.2 3.2 0.584
S 1.7 0.053 0.010
O 2.3 0.144 0.026
灰分 18.1 3.306g/mol
碳
水分 9.0 1.644g/mol
碳
故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.026，
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
100=18. 26g /m o l 。燃烧方程式为C 5. 475
CH 0. 584S 0. 010O 0. 026+n (O 2+3. 78N 2) →CO 2+0. 292H 2O +0. 010SO 2+3. 78nN 2
n=1+0.584/4+0.010－0.026/2=1.143
1） 理论空气量
1. 143⨯(1+3. 78) ⨯1000⨯22. 4⨯10-3m 3/kg =6. 70m 3/kg ； 18. 26
SO 2在湿烟气中的浓度为
0. 010
1. 6441+0. 292+0. 010+3. 78⨯1. 143+18
2） 产生灰分的量为 ⨯100%=0. 175%
100018. 1⨯⨯80%=144. 8g /kg 100
烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.143+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=7.01m3/kg 144. 83⨯10灰分浓度为7. 01mg/m3=2.07×104mg/m3
3） 需石灰石
1000⨯1.7%⨯1.7⨯40=103.21g /kg =103.21kg /t煤 35%
2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H 2S0.2%；CO 25%；O 20.2%；CO28.5%；H 213.0%；CH 40.7%；N 252.4%；空气含湿量为12g/m3N ，α=1. 2，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。
解：
取1mol 煤气计算
H 2S 0.002mol 耗氧气量 0.003mol CO 2 0.05mol 0
CO 0.285mol 0.143mol H 2 0.13mol 0.065mol
CH 4 0.007mol 0.014mol O 2 0.002mol -0.002mol 共需O 2
0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取α
空气 1.2×1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/m3N ，即含H 2O12/18=0.67mol/ m 3N ，0.67×22.4=14.93L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为=1. 2，则实际干
1. 279=1. 298mol 1.493%。故实际空气量为1-1. 493%。
即实际空气量为1.298m 3/m3煤气
烟气量SO 2：0.002mol ，
CO 2：0.285+0.007+0.05=0.342mol， N 2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H 2O: 0.002+0.13+0.014+1.298×1.493%=0.165mol 故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.2×
1.066=2.089mol
实际烟气量为2.089 m3/m3煤气
2.4解：
取100g 煤气计算
质量（g ） mol 数 耗氧量（mol ） H 2S 0.2 0.006 0.009 CO 2 5 0.114 0 CO 28.5 1.018 0.509 H 2 13 6.5 3.25 CH 4 0.7 0.044 0.088 O 2 0.2 0.00625 -0.00625 N 2 52.4 1.871 0 共需O 2 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为3.850×（3.78+1）=18.402mol。取α=1. 2，则实际干空气 1.2×18.402mol=22.082mol。
空气含湿量为12g/m3N ，即含H 2O12/18=0.67mol/ m 3N ，0.67×22.4=14.93L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为
22. 0821.493%。故实际空气量为1-1. 493%=22. 417mol 。
烟气量SO 2：0.006mol ，
CO 2：0.114+1.018+0.044=1.176mol，
N 2：3.850×3.78+1.871=16.424mol，
H 2O: 0.006+6.5+0.044×2+22.417×1.493%=6.929mol 故实际烟气量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.2×18.402=28.215mol
实际空气量
22.417⨯22.4⨯1000=5021.408L /kg =5.021m 3/kg 100
实际烟气量
28.215⨯22.4⨯1000=6320L /kg =6.320m 3/kg 100
2.5 干烟道气的组成为：CO 211%，O 28%，CO2%，SO 2120×10－6（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3/min，水汽含量8%（体积）。
试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（μg /m 3）；3）在标准状态下（1atm 和273K ），干烟气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。 解：
1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P47 （2－12）
空气过剩
8-0. 5⨯2⨯100%=50. 5% 0. 264⨯78. 99-(8-0. 5⨯2)
2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
P 1V 1T 2101325⨯22. 4⨯443V 2=⋅==39. 46L /mol ； T 1P 2273⨯700⨯133. 322
干烟气取1mol 烟气进行计算，则SO 2120×10-6mol ，排放浓度为
120⨯10
-339.46⨯10
1-8%-6⨯64=0.179g /m 3。
22.435663.37⨯⨯(1-8%)=2957m /min N 3）。 39.46
39.46330. 0⨯=52. 85g /m N 。 4）按1mol 烟气计算22.4
3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa ，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？（设山脚下温度为10℃） 解：
由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述：
dP =-g ρ⋅dZ （1）
将空气视为理想气体，即有
m m P M PV =RT 可写为 ρ== （2） M V R T
将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：
dP gM =-dZ P RT
假定在一定范围内温度T 的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：
P 2gM gM (Z 2-Z 1) （3） ln P =-Z +C 即 ln =-P RT RT 1
假设山脚下的气温为10C ，带入（3）式得： 。
5009.8⨯0.029ln =-∆Z 10008.314⨯283
得∆Z =5.7km
即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km 。
3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各
γ10-30，γ30-50，γ1. 5-30，γ1. 5-10，层大气的气温直减率：
γ1. 5-50，并判断各层大气稳定度。
解：
γ1. 5-10
γ10-30∆T 297. 8-298=-=-=2. 35K /100m >γd ，不稳定 ∆z 10-1. 5∆T 297. 5-297. 8=-=-=1. 5K /100m >γd ，不稳定 ∆z 30-10γ30-50∆T 297. 3-297. 5=-=-=1. 0K /100m =γd ，中性 ∆z 50-30
∆T 297. 5-298=-=1. 75K /100m >γd ，不稳定 ∆z 30-1. 5
∆T 297. 3-298=-=-=1. 44K /100m >γd ，不稳∆z 50-1. 5γ1. 5-30=-γ1. 5-50
定。
3.3 在气压为400 hPa处，气块温度为230K 。若气块绝热下降到气压为600 hPa处，气块温度变为多少？ 解：
T 1P 10. 288=() ， T 0P 0
P 10. 2886000. 288T 1=T 0() =230() =258. 49K P 0400
3.6 一个在30m 高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0。C ，气压为1023 hPa。释放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。
解：
1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度
dP gM 与压强的关系为P =-RT dz
P 1+ρgz 1=P 2+ρgz 2，则d P =-ρgd z
m 又PV =nRT =M RT
dP gM =-dz P RT ，故m PM ρ==V RT ，则
将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式
dP 得dz =-29. 21P T 。
当t=11.0。C ，气压为1023 hPa ；当t=9.8。C ，气压为1012 hPa，
故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4
C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa 。 。
同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：
2）图略
3）γ1-2
定； ∆T 1-211-9. 8=-=-=1. 35K /100m >γd ，不稳∆z 1-2-89
γ2-3∆T 2-39. 8-12=-=-=-2. 22K /100m
温；
γ3-4∆T 3-412-14=-=-=-1. 98K /100m
温；
γ4-5
γ5-6∆T 4-514-15=-=-=-0. 61K /100m
γ6-7
γ7-8∆T 6-713-13=-=-=0 ∆z 6-7-290∆T 7-813-12. 6=-=-=0. 15K /100m
γ8-9∆T 8-912. 6-1. 6=-=-=0. 85K /100m
∆T 9-101. 6-0. 8=-=-=0. 28K /100m
4.2 某发电厂烟囱高度120m ，内径5m ，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K 。大气温度288K ，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x
解：
霍兰德公式
∆H =v s D
u (1. 5+2. 7T s -T a 13. 5⨯5418-288D ) =(1. 5+2. 7⨯⨯5) =96. 16m T s 4418
布里格斯公式
T s -T a 2.72Q H =⨯v D s -39.6⨯10T s
2.7418-2882=⨯⨯13.5⨯5-39.6⨯10418 =29521kW >21000kW
且x
∆H =0.362Q x u
1/31/32/3H -1-12/3=0.362⨯29521⨯4x =2.80x 2/3。
按国家标准GB/T13201－91中公式计算，
因Q H >=2100kW，Ts －Ta>=130K>35K。
∆H =n 0Q H u n 1H n 2s -1=1. 303⨯295211/3⨯1202/3⨯4-1=244. 93m
（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n 1=1/3，n 2=2/3）
4.3 某污染源排出SO 2量为80g/s，有效源高为60m ，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m 处的σy =35. 3m , σz =18. 1m ，试求正下风方向500m 处SO 2的地面浓度。
解：
由《大气污染控制工程》P91（4－9）得
H 2
ρ=exp(-2) 2σz πu σy σz Q
80602
3=exp(-) =0.0273mg /m π⨯6⨯35.3⨯18.12⨯18.12
4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO 2的地面浓度和地面最大浓度。
解：
阴天稳定度等级为D 级，利用《大气污染控制工程》P98表4－4查得x=500m时σy =35. 3m , σz =18. 1m 。将数据代入式4－8得
80502602
ρ(500,50,0,60)=exp(-)exp(-) 22π⨯6⨯35.3⨯18.12⨯35.32⨯18.1=0.010mg /m 3
地面最大浓度
按书本P102例4-3计算
σz =H
2=42. 43m
按国标表4-8中的幂函数计算，在D 稳定度σz =42. 43m 时，x=1602.07m
σy =γ1x =0.146669x
ρmas 2Q σz =⋅2πe σy α10.888723=103.37m
2⨯8042.43-43 =⋅=3.55⨯10g /m 23.14⨯6⨯60⨯2.718103.37
4.5 某一工业锅炉烟囱高30m ，直径0.6m ，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K ，大气温度为293K ，烟囱出口处风速4m/s，SO 2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO 2的地面最大浓度和出现的位置。 解：法一
由霍兰德公式求得
v s D T s -T a ∆H =(1.5+2.7D ) T s u
20⨯0.6405-293=(1.5+2.7⨯⨯0.6) =5.84m 4405
烟囱有效高度为
H =H s +∆H =30+5. 84=35. 84m 。
由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11） ρmax 2Q σz H 35. 84=σz ===25. 34m 。 2时，πu H e σy 22
取稳定度为D 级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。
此时σy =50. 1m 。代入上式
2⨯1025. 343ρmax =⨯=0. 231μg /m 。 π⨯4⨯35. 842e 50. 1
法二
按国标计算
T s -T a 2.72Q H =⨯v s D -39.6⨯10T s
2.7405-2932=⨯⨯20⨯0.6-39.6⨯10405 =560kW
或
∆T 405-293Q H =0.35P a Q V =0.35⨯1013.25⨯5.652⨯T s 405
=554.3kW