题目
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，SO2排放量为 10mg/s。试计算中性大气条件下 SO2的地面最大浓度和出现的位置。
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，SO2排放量为 10mg/s。试计算中性大气条件下 SO2的地面最大浓度和出现的位置。
题目解答
答案
解：由霍兰德公式求得ΔH=vs Du (1.5+2.7T s−T aT sD)=20×0.64(1.5+2.7×405−293405×0.6)=5.84 m， 烟 囱有效高度为 H=H s+ΔH=30+5.84=35.84 m 。由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11）ρmax=2Qπ uH 2eσ zσ y 时，σ z= H√2=35.84√2=25.34 m。取稳定度为 D 级，由表 4－4 查得与之相应的 x=745.6m。此时 σ y=50.1m 。代入上式ρmax=2×10π×4×35.842e×25.3450.1 =0.231μg/m3。
解析
步骤 1：计算烟囱有效高度
根据霍兰德公式，烟囱有效高度的增量 ΔH 可以通过以下公式计算：
\[ \Delta H = v_s D_u \left(1.5 + 2.7 \frac{T_s - T_a}{T_s D}\right) \]
其中，\(v_s\) 是烟气出口速度，\(D_u\) 是烟囱直径，\(T_s\) 是烟气温度，\(T_a\) 是大气温度，\(D\) 是烟囱直径。
步骤 2：计算地面最大浓度
地面最大浓度 \(\rho_{max}\) 可以通过以下公式计算：
\[ \rho_{max} = \frac{2Q}{\pi u H^2} \frac{1}{\sigma_z \sigma_y} \]
其中，\(Q\) 是 SO2 排放量，\(u\) 是烟囱出口处风速，\(H\) 是烟囱有效高度，\(\sigma_z\) 和 \(\sigma_y\) 分别是垂直和水平方向的扩散参数。
步骤 3：确定地面最大浓度出现的位置
地面最大浓度出现的位置 \(x\) 可以通过查表确定，根据稳定度等级 D 级，查表得到 \(x\) 的值。
根据霍兰德公式，烟囱有效高度的增量 ΔH 可以通过以下公式计算：
\[ \Delta H = v_s D_u \left(1.5 + 2.7 \frac{T_s - T_a}{T_s D}\right) \]
其中，\(v_s\) 是烟气出口速度，\(D_u\) 是烟囱直径，\(T_s\) 是烟气温度，\(T_a\) 是大气温度，\(D\) 是烟囱直径。
步骤 2：计算地面最大浓度
地面最大浓度 \(\rho_{max}\) 可以通过以下公式计算：
\[ \rho_{max} = \frac{2Q}{\pi u H^2} \frac{1}{\sigma_z \sigma_y} \]
其中，\(Q\) 是 SO2 排放量，\(u\) 是烟囱出口处风速，\(H\) 是烟囱有效高度，\(\sigma_z\) 和 \(\sigma_y\) 分别是垂直和水平方向的扩散参数。
步骤 3：确定地面最大浓度出现的位置
地面最大浓度出现的位置 \(x\) 可以通过查表确定，根据稳定度等级 D 级，查表得到 \(x\) 的值。