大气污染控制工程_郝吉明3-答案

作业习题解答 第三章 大气污染气象学 3.13.13.13.1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： （1）dP g dZρ= − ⋅ 将空气视为理想气体，即有 可写为 （2） m PV RT M = m PM V RT ρ = = 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： 即 （3）ln gM P Z C RT = − + 2 2 1 1 ln ( ) P gM Z Z P RT = − − 假设山脚下的气温为 10。C，带入（3）式得： 500 9.8 0.029 ln 1000 8.314 283 Z × = − ∆ × 得 5.7Z km∆ = 即登山运动员从山脚向上爬了约 5.7km。 3.23.23.23.2解： ，不稳定 d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −=− 100/35.2 5.110 2988.297 105.1 ，不稳定 d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −=− 100/5.11030 8.2975.297 3010 ，不稳定 d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −=− 100/0.1 3050 5.2973.297 5030 ，不稳定 d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −=− 100/75.15.130 2985.297 305.1 ，不稳定。 d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −=− 100/44.1 5.150 2983.297 505.1 3.33.33.33.3解： ，288.0 0 1 0 1 )( P P T T = 课后答案网 www.khdaw.com K P P TT 49.258) 400 600 (230)( 288.0288.0 0 1 01 === 3.43.43.43.4解： 由《大气污染控制工程》P80 （3－23）， ，取对数得m Z Z uu )( 1 1= )lg(lg 11 Z Z m u u = 设 ， ，由实测数据得 y u u = 1 lg x Z Z =)lg( 1 由 excel进行直线拟合，取截距为 0，直线方程为：y=0.2442x 故 m＝0.2442。 3.53.53.53.5 解： ，0.07 0.0711 0 0 50 ( ) 2 ( ) 2.24 / 10 Z u u m s Z = = × = 0.07 0.0722 0 0 100 ( ) 2 ( ) 2.35 / 10 Z u u m s Z = = × = ，0.07 0.0733 0 0 200 ( ) 2 ( ) 2.47 / 10 Z u u m s Z = = × = 0.07 0.0744 0 0 300 ( ) 2 ( ) 2.54 / 10 Z u u m s Z = = × = 。0.07 0.075 5 0 0 400 ( ) 2 ( ) 2.59 / 10 Z u u m s Z = = × = 稳定度 D，m=0.15 ， sm Z Z uu /55.2) 10 50 (2)( 15.015.0 0 1 01 =×== sm Z Z uu /82.2) 10 100 (2)( 15.015.0 0 2 02 =×== ，sm Z Z uu /13.3) 10 200 (2)( 15.015.0 0 3 03 =×== sm Z Z uu /33.3) 10 300 (2)( 15.015.0 0 4 04 =×== 。 sm Z Z uu /48.3) 10 400 (2)( 15.015.0 0 5 05 =×== 稳定度 F，m=0.25 ，sm Z Z uu /99.2) 10 50 (2)( 25.025.0 0 1 01 =×== sm Z Z uu /56.3) 10 100 (2)( 25.025.0 0 2 02 =×== x 0.301 0.477 0.602 0.699 y 0.0669 0.1139 0.1461 0.1761 课后答案网 www.khdaw.com ，sm Z Z uu /23.4) 10 200 (2)( 25.025.0 0 3 03 =×== sm Z Z uu /68.4) 10 300 (2)( 25.025.0 0 4 04 =×== sm Z Z uu /03.5) 10 400 (2)( 25.025.0 0 5 05 =×== 风速廓线图略。 3.63.63.63.6解： 1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度与压强的关系为 dz RT gM P dP −= 将 g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得 。T P dP dz 21.29−= 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。 因此 ，z=119m。mmdz 894.283 1018 11 21.29 = − −= 同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下： 2）图略 3） ，不稳定； d mK z T γγ >= − − −= ∆ ∆ −= − − − 100/35.189 8.911 21 21 21 ，逆温；0100/22.2 99 128.9 32 32 32 <−=− − −= ∆ ∆ −= − − − mK z T γ ，逆温；0100/98.1 101 1412 43 43 43 <−= − − −= ∆ ∆ −= − − − mK z T γ ，逆温；0100/61.0 163 1514 54 54 54 <−=− − −= ∆ ∆ −= − − − mK z T γ ，稳定； d mK z T γγ <= − − −= ∆ ∆ −= − − − 100/37.0536 1315 65 65 65 测定位置 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气温/。C 9.8 12.0 14.0 15.0 13.0 13.0 12.6 1.6 0.8 气压/hPa 1012 1000 988 969 909 878 850 725 700 高度差/m 89 99 101 163 536 290 271 1299 281 高度/m 119 218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 课后答案网 www.khdaw.com 0 290 1313 76 76 76 =− − −= ∆ ∆ −= − − − z T γ ，稳定； d mK z T γγ <= − − −= ∆ ∆ −= − − − 100/15.0 271 6.1213 87 87 87 ，稳定； d mK z T γγ <= − − −= ∆ ∆ −= − − − 100/85.01299 6.16.12 98 98 98 ，稳定。 d mK z T γγ <= − − −= ∆ ∆ −= − − − 100/28.0281 8.06.1 109 109 109 3.73.73.73.7解： ，故 ，逆温；0100/22.1 458 1.217.26 1 1 1 >= − = ∆ ∆ = mK z T G 011 <−= Gγ ，故 ，稳定； mK z T G 100/72.0 763 1.216.15 2 2 2 −= − = ∆ ∆ = d mKG γγ <=−= 100/72.022 ，故 ，不稳定；mK z T G 100/16.1 580 6.159.8 3 3 3 −= − = ∆ ∆ = d mKG γγ >=−= 100/16.133 ，故 ，不稳定；mK z T G 100/1 2000 0.250.5 4 4 4 −= − = ∆ ∆ = d mKG γγ >=−= 100/144 ，故 ，不稳定； mK z T G 100/2 500 0.300.20 5 5 5 −= − = ∆ ∆ = d mKG γγ >=−= 100/255 ，故 逆温。0100/43.0 700 0.250.28 6 6 6 >= − = ∆ ∆ = mK z T G 066 <−= Gγ 3.83.83.83.8解： 以第一组数据为例进行计算：假设地面大气压强为 1013hPa，则由习题 3.1推导得到的公式 ，代入已知数据（温度 T取两高度处的平均值）即2 2 1 1 ln ( ) P gM Z Z P RT = − − ，由此解得 P2=961hPa。458 297314.8 029.08.9 1013 P ln 2 × × ×＝－ 由《大气污染控制工程》P72 （3－15）可分别计算地面处位温和给定高度处位温： ， K P T 293) 1013 1000 (1.294) 1000 ( 288.0288.0 === 地面 地面地面θ 课后答案网 www.khdaw.com ，K P T 16.303) 961 1000 (7.299) 1000 ( 288.0288.0 1 11 ===θ 故位温梯度= mK 100/18.2 4580 303293 = − − 同理可计算得到其他数据的位温梯度，结果列表如下： 3.93.93.93.9解： 以第一组数据为例进行计算，由习题 3.1推导得到的公式 ，设地面2 2 1 1 ln ( ) P gM Z Z P RT = − − 压强为 P1，代入数据得到： ，解得 P1=1023hPa。因此458 297314.8 029.08.9 P 970 ln 1 × × ×＝－ K P T 2.292) 1023 1000 (1.294) 1000 ( 288.0288.0 === 地面 地面地面θ 同理可计算得到其他数据的地面位温，结果列表如下： 3.103.103.103.10 解答待求。 ChapterChapterChapterChapter 3333 1111． SolutionSolutionSolutionSolution： t/D=20/16000=0.00125 a. D=0.25 inches/0.00125=200inches b. T=0.00125*6=0.0075 inches 2.2.2.2. SolutionSolutionSolutionSolution： 测定编号 1 2 3 4 5 6 地面温度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相应温度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 位温梯度/ K/100m 2.22 0.27 －0.17 －0.02 －1.02 1.42 测定编号 1 2 3 4 5 6 地面温度/。C 21.1 21.1 15.6 25.0 30.0 25.0 高度/m 458 763 580 2000 500 700 相应温度/。C 26.7 15.6 8.9 5.0 20.0 28.0 地面压强/hPa 1023 1012 1002 1040 1006 1007 地面位温/。C 292.2 293.1 288.4 294.7 302.5 297.4 课后答案网 www.khdaw.com 2 3 102 2(163 ) 165 1.2 a PP mb m V Kg mb S m r D = = ? 3.3.3.3. SolutionSolutionSolutionSolution： for this condition the average molecular weight is 0.9885 29 0.0115 18 28.87 /g molm= ? ? and the average heat capacity is 0.9885 3.5 0.0115 4.1 3.5069 p C R R R= ? ? So that , For dry air this ratio is 8.232 / / P M C g mol R = 8.232 /g mol R So that the computed value of dT/dz is muttiplied by a factor of 8.232 0.9935 8.2851 = And the calculated adiabatic lapse rate is 99.35% of the adiabatic lapse rate which ignores non- condensing water. 课后答案网 www.khdaw.com 作业习题解答 第三章大气污染气象学 Chapter3