《 大气污染控制工程 》试题5 答案
一、名词解释：（每小题3分，共3×7=21分）
1总悬浮颗粒物：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μｍ的颗粒物
2二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的新的污染物
3干绝热直减率：干空气（或未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高度（通常取100米）时，温度降低或升高的数值
4空气动力学直径：在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρP =1 g/cm3）的球的直径 5分割粒径：分级除尘效率等于50%所对应的粒径
6弛豫时间：由于流体阻力使颗粒的运动速度减小到它的初速度的1/e时所需的时间 7温室效应：温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，使得大气层和地球表面变热，这就是“温室效应”。 二、填空题：（每空1分，共1×20=20分）
1单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量，并把实际空气量与理论空气量之比定义为空气过剩系数。
2气体状态污染物指以分子状态存在的污染物，总体上分五类：含硫化合物、碳氧化物、含氮化合物、有机化合物、卤素化合物。
3目前计入空气污染指数的项目定为：可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳。 4尘粒的荷电有两种形式，一种是电场荷电，另一种是扩散荷电。
5在__对流_层里，温度随高度的增加而降低，每升高100m 平均降温0.65℃，有强烈对流作用，温度和湿度的水平分布不均。
6某旋风除尘器在试验中测得以下数据，该除尘器的除尘效率为91.2%。
7为了控制工业企业各类污染源对车间内空气和室外大气的污染，必须采用各类集气装置把逸散到周围环境的污染空气收集起来，输送到净化装置中进行净化，净化后的空气再通过风机抽吸，由排气筒排入车间室外大气环境中。
8全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏、酸雨。
9_湿式_ 除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。
10袋式除尘器的清灰方式有机械清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰和声波清灰。 三、判断题：（每小题2分，共2×5=10；对的打“∨”，错的打“×”）
1进行集气罩设计时，在吸气量相同的情况下，在相同的距离上，有挡板的吸气口的吸气速度比无挡板时大一倍。（ ∨ ）
2环境空气质量标准将环境空气质量功能区分为三类，一类区执行三级标准，二类区执行二级标准，三类区执行一级标准。（ × ）
3用碱或氨溶液吸收SO 2气体，SO 2在液相中的传质阻力可以忽略，这种情况下的传质速率为气膜传
气温随高度的增高而增加，所以在 （ × ）
四、问答题：（共24分）
1试叙述海陆风的形成过程；若排放污染物的工厂建在海边，可能造成严重的大气污染吗，请附图说明。 （10分） 答：①海陆风是海风和陆风的总称，发生在海陆交界地带，是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力学性质的差异而引起的（2分）。见课本P463图8-6 所示：在白天由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆大气之间产生温度差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气从陆地流向海洋，形成反海风，它们同陆地上的上升气流和海 洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流（2分）。在夜晚，陆地比海洋降温慢快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风，高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风，它们同陆地上的下降气流和海 洋上的上升气流一起形成了海陆风局地环流（2分）。
②若排放污染物的工厂建在海边，有可能造成严重的大气污染事件（2分）：因为排出的污染物可能在夜间随陆风吹到海上，在白天又随海风吹回来，或进入海陆风局地环流，很难扩散出去，污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。（2分）
2试说明普通旋风除尘器的结构和工作原理（附图）。（10分）
答: 参照《大气污染控制工程》第168页图6-8, 普通旋风除尘器的结构及内部气流。 结构：由进气口、筒体、锥体、排气管组成。（2分）
工作原理：含尘气体有除尘器进气口沿切线进入后，沿外壁自上向下做旋转运动，向下的旋转气流称外涡旋。（2分）外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后从排气管排出。向上旋转的气流称为内涡旋。内外涡旋的旋转方向是一致的。（2分）在外涡旋中粉尘在离心力的作用下向边壁移动，到达边壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。（2分）内外涡旋是旋风除尘器的主体气流，此外还存在着局部涡流，如上涡流、下涡流、内涡旋、外涡旋，这些局部涡流的存在降低的旋风除尘器的除尘效率。（2分） 3试叙述气体吸附过程。（4分） 答：气体吸附过程一般包括下列过程：
①外扩散过程（气膜扩散）：吸附质从气流主体穿过颗粒周围气膜扩散至吸附剂外表面（1分） ②内扩散过程（微孔扩散）：吸附质由吸附剂外表面经微孔扩散至吸附剂微孔表面（1分） ③吸附：到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附（1分） 对于化学吸附，第三步之后还有化学反应过程发生。（1分） 五、计算题：（共25分）
1某重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3%，H 9.5%，S 1.6%，H 2O 0.5%，灰分0.10%。 计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积 （10分） 解:
元素 C H S H 2O
重量(g) 883 95 16 5
摩尔数(mol) 73.58 47.5 0.5 0.278
需氧数(mol) 73.58 23.75 0.5 0
（2分） （1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
理论空气量V 0a =97.83×4.78×22.4/1000=10.47 m3N/kg （2分） （2）理论烟气体积V0fg CO 2: 73.58 mol
H 2O: 47.5+0.278=47.778 mol SO X : 0.5 mol
N 2 : 97.83×3.78 = 369.80 mol （2分）
V 0fg = 73.58+47.778+0.5+369.80 = 491.658 mol /kg = 491.658×22.4/1000=11.01 m3N/kg
（2分）
所以实际烟气体积V fg =V0fg + V0a (α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg（2分） 2根据现场测定，已知某外部集气罩连接管直径D=200mm，连接管中的静压P S =-55Pa， 该罩的流量系数ϕ=0.82，罩口尺寸A ×B=500mm×600mm ，气体密度，ρ=1.2kg/m3，试确定： （1）集气罩的排风量；（2）集气罩罩口吸气速度；（3）集气罩的压力损失。 （8分） 解：
（1） 排风量Q ： Q =ϕ⨯A
2p s
=0. 82⨯
π
4
ρ
⨯0. 22⨯
2-551. 2
=0. 25m 3/s （2分）
（2） 罩口吸气速度： 因Q =A 0⨯V 0 则V 0=
Q 0. 25
==0. 83m /s （2分） A 00. 3
（3）集气罩的压力损失： ∆P =ξ⨯
ρv 2
2
2
=0-P =-(P d +P s ) =P s -P d =P 1-ϕ） （2分） s
22
∴∆P =P 1-ϕ）=-1-0. 82）≈18. 02p a （2分） s
3试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。 （7分） 解：
高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按 P88（4－7）
Q y 2(z -H ) 2(z +H ) 2
ρ1=exp(-2){exp[-]+exp[-y =0, z =H （2分） 22
2σ2σ2σ2πu y σz y z z
H Q 4H 21. 018Q
σ=（由P89（4－11）（1分）） =[1+exp[-]=z 2
2⋅H /22πu y σz 22πu y σz
而地面轴线浓度ρ2=ρmax =
2Q σz
。 （2分） ⋅2
σπu H e y
1. 018Q 2Q σz 1. 018H 2e 1. 018H 2e 1. 018e
/(⋅) ====1. 38 （2分） 因此，ρ1/ρ2=22H σ24σ2πu y σz πu H e y z 4() 2
2
得证。
《 大气污染控制工程 》试题5 答案
一、名词解释：（每小题3分，共3×7=21分）
1总悬浮颗粒物：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μｍ的颗粒物
2二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的新的污染物
3干绝热直减率：干空气（或未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高度（通常取100米）时，温度降低或升高的数值
4空气动力学直径：在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρP =1 g/cm3）的球的直径 5分割粒径：分级除尘效率等于50%所对应的粒径
6弛豫时间：由于流体阻力使颗粒的运动速度减小到它的初速度的1/e时所需的时间 7温室效应：温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，使得大气层和地球表面变热，这就是“温室效应”。 二、填空题：（每空1分，共1×20=20分）
1单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量，并把实际空气量与理论空气量之比定义为空气过剩系数。
2气体状态污染物指以分子状态存在的污染物，总体上分五类：含硫化合物、碳氧化物、含氮化合物、有机化合物、卤素化合物。
3目前计入空气污染指数的项目定为：可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳。 4尘粒的荷电有两种形式，一种是电场荷电，另一种是扩散荷电。
5在__对流_层里，温度随高度的增加而降低，每升高100m 平均降温0.65℃，有强烈对流作用，温度和湿度的水平分布不均。
6某旋风除尘器在试验中测得以下数据，该除尘器的除尘效率为91.2%。
7为了控制工业企业各类污染源对车间内空气和室外大气的污染，必须采用各类集气装置把逸散到周围环境的污染空气收集起来，输送到净化装置中进行净化，净化后的空气再通过风机抽吸，由排气筒排入车间室外大气环境中。
8全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏、酸雨。
9_湿式_ 除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。
10袋式除尘器的清灰方式有机械清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰和声波清灰。 三、判断题：（每小题2分，共2×5=10；对的打“∨”，错的打“×”）
1进行集气罩设计时，在吸气量相同的情况下，在相同的距离上，有挡板的吸气口的吸气速度比无挡板时大一倍。（ ∨ ）
2环境空气质量标准将环境空气质量功能区分为三类，一类区执行三级标准，二类区执行二级标准，三类区执行一级标准。（ × ）
3用碱或氨溶液吸收SO 2气体，SO 2在液相中的传质阻力可以忽略，这种情况下的传质速率为气膜传
气温随高度的增高而增加，所以在 （ × ）
四、问答题：（共24分）
1试叙述海陆风的形成过程；若排放污染物的工厂建在海边，可能造成严重的大气污染吗，请附图说明。 （10分） 答：①海陆风是海风和陆风的总称，发生在海陆交界地带，是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力学性质的差异而引起的（2分）。见课本P463图8-6 所示：在白天由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆大气之间产生温度差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气从陆地流向海洋，形成反海风，它们同陆地上的上升气流和海 洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流（2分）。在夜晚，陆地比海洋降温慢快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风，高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风，它们同陆地上的下降气流和海 洋上的上升气流一起形成了海陆风局地环流（2分）。
②若排放污染物的工厂建在海边，有可能造成严重的大气污染事件（2分）：因为排出的污染物可能在夜间随陆风吹到海上，在白天又随海风吹回来，或进入海陆风局地环流，很难扩散出去，污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。（2分）
2试说明普通旋风除尘器的结构和工作原理（附图）。（10分）
答: 参照《大气污染控制工程》第168页图6-8, 普通旋风除尘器的结构及内部气流。 结构：由进气口、筒体、锥体、排气管组成。（2分）
工作原理：含尘气体有除尘器进气口沿切线进入后，沿外壁自上向下做旋转运动，向下的旋转气流称外涡旋。（2分）外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后从排气管排出。向上旋转的气流称为内涡旋。内外涡旋的旋转方向是一致的。（2分）在外涡旋中粉尘在离心力的作用下向边壁移动，到达边壁的粉尘在下旋气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗。（2分）内外涡旋是旋风除尘器的主体气流，此外还存在着局部涡流，如上涡流、下涡流、内涡旋、外涡旋，这些局部涡流的存在降低的旋风除尘器的除尘效率。（2分） 3试叙述气体吸附过程。（4分） 答：气体吸附过程一般包括下列过程：
①外扩散过程（气膜扩散）：吸附质从气流主体穿过颗粒周围气膜扩散至吸附剂外表面（1分） ②内扩散过程（微孔扩散）：吸附质由吸附剂外表面经微孔扩散至吸附剂微孔表面（1分） ③吸附：到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附（1分） 对于化学吸附，第三步之后还有化学反应过程发生。（1分） 五、计算题：（共25分）
1某重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3%，H 9.5%，S 1.6%，H 2O 0.5%，灰分0.10%。 计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积 （10分） 解:
元素 C H S H 2O
重量(g) 883 95 16 5
摩尔数(mol) 73.58 47.5 0.5 0.278
需氧数(mol) 73.58 23.75 0.5 0
（2分） （1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
理论空气量V 0a =97.83×4.78×22.4/1000=10.47 m3N/kg （2分） （2）理论烟气体积V0fg CO 2: 73.58 mol
H 2O: 47.5+0.278=47.778 mol SO X : 0.5 mol
N 2 : 97.83×3.78 = 369.80 mol （2分）
V 0fg = 73.58+47.778+0.5+369.80 = 491.658 mol /kg = 491.658×22.4/1000=11.01 m3N/kg
（2分）
所以实际烟气体积V fg =V0fg + V0a (α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg（2分） 2根据现场测定，已知某外部集气罩连接管直径D=200mm，连接管中的静压P S =-55Pa， 该罩的流量系数ϕ=0.82，罩口尺寸A ×B=500mm×600mm ，气体密度，ρ=1.2kg/m3，试确定： （1）集气罩的排风量；（2）集气罩罩口吸气速度；（3）集气罩的压力损失。 （8分） 解：
（1） 排风量Q ： Q =ϕ⨯A
2p s
=0. 82⨯
π
4
ρ
⨯0. 22⨯
2-551. 2
=0. 25m 3/s （2分）
（2） 罩口吸气速度： 因Q =A 0⨯V 0 则V 0=
Q 0. 25
==0. 83m /s （2分） A 00. 3
（3）集气罩的压力损失： ∆P =ξ⨯
ρv 2
2
2
=0-P =-(P d +P s ) =P s -P d =P 1-ϕ） （2分） s
22
∴∆P =P 1-ϕ）=-1-0. 82）≈18. 02p a （2分） s
3试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。 （7分） 解：
高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按 P88（4－7）
Q y 2(z -H ) 2(z +H ) 2
ρ1=exp(-2){exp[-]+exp[-y =0, z =H （2分） 22
2σ2σ2σ2πu y σz y z z
H Q 4H 21. 018Q
σ=（由P89（4－11）（1分）） =[1+exp[-]=z 2
2⋅H /22πu y σz 22πu y σz
而地面轴线浓度ρ2=ρmax =
2Q σz
。 （2分） ⋅2
σπu H e y
1. 018Q 2Q σz 1. 018H 2e 1. 018H 2e 1. 018e
/(⋅) ====1. 38 （2分） 因此，ρ1/ρ2=22H σ24σ2πu y σz πu H e y z 4() 2
2
得证。