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1.1 干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少?
解:按1mol干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故nN2=0.781mol,nO2=0.209mol,nAr=0.00934mol,nCO2=0.00033mol。质量百分数为
N2%?0.781?28.010.209?32.00?100%?75.51%,O2%??100%?23.08%;
28.97?128.97?10.00934?39.940.00033?44.01 Ar%??100%?1.29%,CO2%??100%?0.05%。
28.97?128.97?11.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO2、NO2、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:
SO2:0.15mg/m,NO2:0.12mg/m,CO:4.00mg/m。按标准状态下1m干空气计算,其摩尔数为
3
3
3
3
1?103?44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为:
22.40.15?10?30.12?10?3?0.052ppm,NO:?0.058ppm SO:
64?44.64346?44.6432
2
4.00?10?3?3.20ppm。 CO:
28?44.6431.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10的混合气体,在管道中流动的流量为10mN、/s,试确定:1)CCl4在混合气体中的质量浓度?(g/mN)和摩尔浓度c(mol/mN);2)每天流经管道的CCl4质量是多少
3
3
-4
3
千克?
解:1)?(g/mN
3
1.50?10?4?1543?1.031g/m)?N
22.4?10?31.50?10?4?33?6.70?10mol/m)?。 N?322.4?10-3
3
3
c(mol/mN
3
2)每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10kg=891kg
1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm,假若每分钟呼吸15次,空气中颗粒物的浓度为200?g/m,试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。 解:每小时沉积量200×(500×15×60×10)×0.12?g=10.8?g
-6
1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10,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
-4
p?COHb2.2?10?4?M?210??0.2369,
O2HbpO219.5?10?2COHb饱和度?CO?COHb/O2HbCOHb0.2369???19.15%
COHb?O2Hb1?COHb/O2Hb1?0.2369-4
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。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
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和度需要多少分钟。设吸入肺中的CO全被血液吸收。
4800?20?960mL。不同CO百分含量对应CO的量为:
1009609602%:?2%?19.59mL,7%:?7%?72.26mL
98?r.261)最初CO水平为0%时 t??172.0min; ?434.2?10?1072.26?19.592)最初CO水平为2%时 t??125.4min
4.2?10?4?1031.7 粉尘密度1400kg/m,平均粒径1.4?m,在大气中的浓度为0.2mg/m,对光的折射率为2.2,计算大
解:含氧总量为
3
3
气的最大能见度。
解:由《大气污染控制工程》P18 (1-2),最大能见度为
Lv?2.6?pdpK??2.6?1400?1.4?11581.8m。
2.2?0.22.1 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SO2的浓度和CO2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(g) 需氧数(g)
C 855 H
71.25 71.25
113-2.5 55.25 27.625
S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N元素忽略。
1)理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg
设干空气O2:N2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=10.62mN/kg重油。
烟气组成为CO271.25mol,H2O 55.25+11.25=56.50mol,SO20.1325mol,N23.78×99.1875=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 mN/kg重油。 2)干烟气量为502.99-56.50=446.49mol/kg重油。
3
3
0.3125?100%?0.07%,
446.4971.25空气燃烧时CO存在最大浓度?100%?15.96%。
446.49SO2百分比浓度为
2
3)过剩空气为10%时,所需空气量为1.1×10.62=11.68mN/kg重油,
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 mN/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SO2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/m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:
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3
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%(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 0.072 0.013 灰分 18.1 3.306g/mol碳 水分 9.0 1.644g/mol碳 故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013, 燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)为
100?18.26g/molC。燃烧方程式为
5.475CH0.584S0.010O0.013?n(O2?3.78N2)?CO2?0.292H2O?0.010SO2?3.78nN2
n=1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.1495 1)理论空气量
1.1495?(1?3.78)?1000?22.4?10?3m3/kg?6.74m3/kg;
18.260.0101.6441?0.292?0.010?3.78?1.1495?18?100%?0.174%
SO2在湿烟气中的浓度为
2)产生灰分的量为18.1?1000?80%?144.8g/kg 100-3
3
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4
3
烟气量(1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18)×1000/18.26×22.4×10=6.826m/kg
144.8?103mg/m=2.12×10mg/m
6.8261000?1.7%?1.7?4032.003)需石灰石?103.21kg/t煤
35%灰分浓度为
2.3 煤的元素分析结果如下S0.6%;H3.7%;C79.5%;N0.9%;O4.7%;灰分10.6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度。 解:按燃烧1kg煤计算
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol) C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875 2.94 0 设干空气中N2:O2体积比为3.78:1,
所需理论空气量为4.78×(66.25+7.78+0.1875)=354.76mol/kg煤。 理论烟气量CO2 66.25mol,SO2 0.1875mol,H2O 15.5625+2.94=18.50mol N2
3.78?354.76?280.54mol4.78
总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤
实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤,SO2浓度为
0.1875?100%?0.043%。
436.432.4 某锅炉燃用煤气的成分如下:H2S0.2%;CO25%;O20.2%;CO28.5%;H213.0%;CH40.7%;N252.4%;空气含
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