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新聞主題 |
柴油發(fā)電機氣體排放測錄實驗（公式） |
摘要：柴油發(fā)電機是依靠空氣和燃油的燃燒形成熱能轉(zhuǎn)化為機械能的，這就不可避免地產(chǎn)生了排放物。柴油發(fā)電機廢氣中有害排放包括氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、微粒（PM）。柴油發(fā)電機廢氣分析是研究柴油發(fā)電機燃燒過程的一個重要手段，也是研究和防治發(fā)動機廢氣造成的環(huán)境污染所必不可少的重要內(nèi)容。
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柴油發(fā)電機廢氣排放物成分占比 |
針對柴油發(fā)電機廢氣中的有害排放，世界各國各地區(qū)制定了相應(yīng)的排放控制法規(guī)。因此，了解柴油發(fā)電機有害排放的產(chǎn)生機理，熟悉各氣態(tài)排放物的測試原理及注意事項，如何依照法規(guī)完成對柴油發(fā)電機廢氣排放的測試，并對柴油發(fā)電機排放水平作出合理的評價是該實驗的主要目的。
一、實驗要求
根據(jù)GB17691－2001《車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》和《MARPOL73/78防污染公約》附則VI“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”要求完成柴油發(fā)電機氣體排放的測試。本實驗通過測量柴油發(fā)電機廢氣排放和有關(guān)性能參數(shù)，使學(xué)生了解柴油發(fā)電機有害氣體的產(chǎn)生機理及測試原理。要求學(xué)生完成柴油發(fā)電機臺架的實驗測試并提交記錄報告和計算分析結(jié)果。
實驗所用設(shè)備與儀器：
柴油發(fā)電機、測功器及其控制裝置、油耗測量儀、排放分析儀、轉(zhuǎn)速傳感器、空氣流量計和各溫度壓力傳感器。
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尾氣排放分析儀功能面板 |
二、實驗步驟
1、實驗前排放測試儀至少預(yù)熱2小時，并完成儀器的標(biāo)定和漏泄檢查；
2、確定柴油發(fā)電機排氣管上廢氣取樣點位置并安裝采樣管；
3、盤車檢查柴油發(fā)電機各部件與系統(tǒng)是否正常，然后啟動，空車運轉(zhuǎn)五分鐘，調(diào)節(jié)控制裝置，變化柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負荷，預(yù)熱發(fā)動機，使柴油發(fā)電機水溫、油溫等參數(shù)趨于正常；
4、調(diào)整柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負荷到測試工況點，待柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，進行柴油發(fā)電機廢氣排放的測試，同時記錄柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速、扭矩（或功率）、排氣溫度、空氣消耗量、燃油流量、進氣壓力和溫度、環(huán)境條件（大氣壓力、大氣溫度和相對濕度）、實驗日期、存儲文件名等；
5、測量完畢后，調(diào)整柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負荷，令柴油發(fā)電機空負荷運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后停車；
6、取下采樣管，通入清潔空氣清洗測試儀器至少15分鐘；
7、清理實驗臺以便下次實驗。
三、實驗數(shù)據(jù)的整理及分析
1、依照GB17691－2001氣體排放計算公式計算柴油發(fā)電機氣體排放的比排放值。
附1：氣體排放物的計算方法
（1）GB14761－2001的規(guī)定壓燃式發(fā)動機排放計算公式如下：
● 第一步：確定排氣總量：
對于壓燃式發(fā)動機來說：
GEXH=GAIR+GFUEL
式中：GAIR—進氣質(zhì)量流量（干空氣）（kg/h）；
GFUEL—燃油質(zhì)量流量（kg/h）。
● 第二步：按照下述關(guān)系式，將測量的干基排氣濃度換算成濕基濃度，后者代表了排氣中的實際狀況：
● 第三步：氮氧化物（NOX）的濃度應(yīng)按照下述公式進行濕度校正：
式中：T—進氣溫度（K）；
GAIR/GFUEL—燃空比（基于干空氣）；
H—進氣濕度，克水每千克干空氣；
Ra—環(huán)境空氣相對濕度（%）；
Pd—環(huán)境溫度下的飽和水蒸氣壓（kPa）；
PB—大氣壓（kPa）。
● 第四步：對壓燃式發(fā)動機每個工況的污染物質(zhì)量流量按下述公式計算：
● 第五步：計算柴油發(fā)電機排放物比排放量：
2、《MARPOL73/78防污染公約》附則VI“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”中對于船舶柴油發(fā)電機氣體排放計算如下：
（1）用碳平衡法計算柴油發(fā)電機廢氣質(zhì)量流量
碳平衡法僅適用于不含氧、氮成分的燃油。就燃油的特性而論，該方法包括在計算廢氣濃度中使用的6個步驟。
● 第一步：通過完全燃燒過程計算理想配比的空氣需要量；
● 第二步：依據(jù)完全燃燒和CO2濃度計算過量空氣系數(shù)；
● 第三步：計算氫－碳比
● 第四步：依據(jù)燃油特性和空氣燃料比有關(guān)的程序，計算干燥碳氫化合物濃度
● 第五步：過量空氣系數(shù)的確定
根據(jù)過量空氣系數(shù)的定義：
EAFCDO=進入氣缸干空氣的質(zhì)量流量/（所消耗燃油的質(zhì)量流量×單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需的理論空氣質(zhì)量）=GAIRD/（GEUEL×STOIAR)
● 第六步：排氣質(zhì)量流量的計算
排氣質(zhì)量流量=燃料消耗+燃燒空氣消耗
空氣消耗=Iv×燃料消耗×理想配比的空氣需要量
排氣質(zhì)量流量=燃料消耗×（1+Iv×理想配比的空氣需要量)
因此，GEXHW=GEUEL×（1+EAFEXH×STOIAR）Ⅱ）排氣中各組分質(zhì)量流量的計算下列公式給出了排氣中各組分質(zhì)量流量的計算
MGAS=µ•conc•GEXHW
或
MGAS=ν•conc•GEXHW
或
M=w•conc•G
表1系數(shù)u，v，w
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氣體 |
u |
w |
conc |
|
NOx |
0.001587 |
0.002053 |
ppm |
|
CO |
0.000966 |
0.00125 |
ppm |
|
HC |
0.000479 |
0.000619 |
ppm |
|
CO2 |
15.19 |
19.64 |
% |
|
O2 |
11.05 |
14.29 |
% |
表中conc代表某種氣體在排氣中的濕濃度，系數(shù)u僅僅是廢氣密度為1.293時的正確值，如果廢氣密度≠1.293，u＝w/密度。
（2）排放量計算
廢氣排放中各成分單位制動功率的質(zhì)量流量計算：
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