环境工程学《大气污染治理工程》习题集

则：

Pv?114.8

133.32 CCL4蒸汽产生量：G=（5.38+4.1×0.7）×114.8×5×154 =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

0.245 u==0.258m/s代入式（10.30）

??1.124?P(1??)3?u1???u2 ?11503?2?1..753?Z?dp?dp =220.24

∴△P=220.24×4.2=924.99Pa

10.6 已知某一固体吸附剂在吸附剂试料量0.7233g，试验温度313K下，吸附N2时得到的BET方程式为：

P1C?1P=??

V(Po?P)0.7122C0.722CPo 试求该吸附剂的比表面积。 解：由BET方程得出Vm=0.722 又已知ζ=13.8×10-10 No

=6.023×1023

VN? 吸附剂比表面积Sb=mo?

22400w0.722?6.023?102313.8?10?10? =

224000.7233 =3.7×1010m2/g

10.7 有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐，装填厚度为0.8m，活性炭对溶剂的净活性为13%，填充密度为436kg/m3，吸附罐的死层为0.16m，气体流速为0.2m/s；气体含溶剂浓度为700mg/m3，试问该吸附器的保护作用时间为多长？ 解：设1m3气体质量为wkg

700?10?6 Yo=

W Gs=0.2W

则YoGs=0.2×700×10-6

吸附床的穿透时间：

X? ?b?tsZ?KZ

GsYo

46

=

0.13?436?0.8 ?60.27?700?10 =4.05×105×0.8 =3.23×105s

ηo=KZo=4.05×105×0.16=0.65×105s η=ηb-ηo=(3.23-0.65) ×105 =2.58×105s =71.7h

10.8 常压和25℃下某车间每小时排放104m3的废气中含有0.2632%（体积计）的H2S，拟用分子筛脱除99%的H2S分子，分子筛的堆积密度为730kg/m3，吸附塔操作周期为：吸附5h，脱附再生2h，冷却1h，试确定饱和吸附量为30%（重量）时分子筛用量和吸附塔的尺寸。 解：1.013×105Pa和273k时，废气中H2S的摩尔数为

104?273103?0.2632%? 29822.4 =1.076×10mol/h

废气中H2S的质量为1.076×103×34=36.6kg/h

36.6?122kg/h ①分子筛需用量0.30 ② 吸附周期为8h，所以吸附塔为分子筛的装 量为122×8=976kg

976?1.34m3 吸附塔的体积为730 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13000m3/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。]

1 解：①接触时间tno=

Vsp1 =

18000 =5.6×10-5h

3

47

②床层体积VR= =

Qno Vsp13000 18000 =0.72m3

Q ③床层高度：由式f=no

uo13000 =

1.52?36000 =2.38m2

? 即D2?2.38，得πD2=9.50m2

44VR 代入下式L= 2(1??)?D4?0.72 =

(1?0.92)9.50 =3.79m ④床层阻力雷诺准数

du? Rem=so

?(1??)5?10?3?1.52?1.25 = ?52.78?10?(1?0.92) =4272

150 摩擦阻力系数：?m??1.75

Rem =1.79

2?mL?uo(1??) 计算压降?P? 3dm?1.79?3.79?1.25?1.522?(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QSO2是171667J/mol，废气热容是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)

48

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。

XAfdxWA 解：由式11.28 =? 得

oYA?sNAOXAFdxA 催化剂质量W=?sNAO?

oYA0.74dxA-3

=580×25×10?o?0.15(1?X)

A

=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：VD2L?3.14/4×(3.8×10-2)2×6.1

4 =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

uoC(10x2?Ao) =

uxAo0.86 uo==4.3m/s

0.4?0.5 x=0.3m时

49

uoAo 2C(10x?Ao)4.3?0.2 = 21?(10?0.3?0.2) =0.78m/s

（2）采用四周有边吸气罩 C=0.75 则

uoAo ux=

C(10x2?Ao)4.3?0.2 =

0.75(10?0.32?0.2) ux= =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<0.2对于台上条缝罩有下述吸风量公式：

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

0.492u1' =

u2ax?0.41h2 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

?x u2?u1'

?0.41h2

0.49250

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