碳平衡法排放計(jì)算流程

1、1.發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)狀況:實(shí)驗(yàn)室大氣系數(shù)？?試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在參數(shù)？ ? ?. ?之間進(jìn)行。kPa,進(jìn)氣蒸氣壓的計(jì)算見下面絕對(duì)濕度Ha的計(jì)算過程中。(1)對(duì)于壓燃式帶進(jìn)氣中冷的渦輪增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)，？?應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算:99 7 ?=(刃 x(1 5 ? 298)?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣絕對(duì)溫度，K；?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣干氣壓，kPa;? = ?-eh?發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣濕氣壓，kPa;ea發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣蒸氣壓,0.93?1.07例，當(dāng)測(cè)得進(jìn)氣濕壓力 ？?？= 100.6?, t ? = 31.4 C,相對(duì)濕度RH? = 54%寸，可計(jì)算？?數(shù) 值得，?990.7100.6 - 2.48161)27315+ 31.42981.5=1.022.

2、濕基排氣質(zhì)量流量？?的確定：所有與體積有關(guān)的量綱均按 標(biāo)準(zhǔn)狀況(0C,)確定，CO2 02, H2O N2組分所用濃度單位為體積 百分?jǐn)?shù)，其他用ppm(1 )直接測(cè)量法本法需要對(duì)排氣流量直接進(jìn)行測(cè)量。排氣流量可用諸如下列設(shè)備直接測(cè)量：壓差計(jì)，如流量噴嘴(見ISO 5167 );超聲波流量計(jì)；渦街流量計(jì)。排氣流量的測(cè)量允許偏差為讀數(shù)的土或發(fā)動(dòng)機(jī)最大排氣流量的土%以較大值為準(zhǔn)。(2) 空氣和燃料測(cè)量法本法需要對(duì) 空氣流量 和燃料流量 進(jìn)行測(cè)量。排氣流量計(jì)算公式如下：? = ?aw+ ?濕基排氣質(zhì)量流量，kg/h ;?濕基進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量，kg/h ;?燃料質(zhì)量流量，kg/h ;空氣消耗量的允許偏差

3、為讀數(shù)的土2%或發(fā)動(dòng)機(jī)最大排氣流量的土1%以較大值為準(zhǔn)。燃料流量的允許偏差為發(fā)動(dòng)機(jī)最大燃料消耗量的土2%(3) 碳平衡：迭代計(jì)算法干排氣質(zhì)量流量？?？的計(jì)算需要有干排氣密度？?和干濕基修正系數(shù)？?值，其本身與?值有關(guān)，從而就與？?的計(jì)算結(jié)果有關(guān)。因此，在下述方法中將應(yīng)用迭代(或多步)計(jì)算法。 利用?和 ?的初始值(例如m3和1)計(jì)算？?值，由此計(jì)算？?值，再由這些值計(jì)算？?和? ?值。根據(jù)這些幾乎已經(jīng)很精確的？?和？?值，再利用相同公式進(jìn)行下面迭代計(jì)算時(shí)，所有數(shù)據(jù)值就已足夠精確，因此在大多數(shù)情況下就不必再進(jìn)行第三次迭代計(jì)算。 步驟一：利用？?和？?的初始值(例如 m3和1)計(jì)算？?值先根據(jù)碳平

4、衡法用下列公式計(jì)算干排氣質(zhì)量流量？?:(?,? X ? - ?2,?) X 10?x 1i? +1 ?(?+ ?)X ?2+ ?2?-一原排氣中干CO2濃度，%測(cè)得?2?環(huán)境中干 CO2濃度，%已知，%?原排氣中干CO濃度，%測(cè)得?原排氣中濕hc濃度，ppm測(cè)得? 15C水面：a=, b=-40 Cv t V-15 C冰水混合：e ?= 0.002(80+ 2t) X e?水 - (30+ 2t) X e?冰t v 40C冰面：a=, b=(H)根據(jù)GB/T的簡(jiǎn)化公式：e?= (4.856884+ 0.2660089 x ?+ 0.01688919 x T? - 7.477123 x 10-

5、5 x?3+ 8.10525 x 10-6 x ?4- 3.115221 x 10x ?5) x1013.260(川)采用 Antoine公式(適用于 0C 150C)IgP = A- B/( t + C)P物質(zhì)的蒸氣壓，毫米汞柱，1mm汞柱=;t 溫度，C；A、B C系數(shù)，查表可得。溫度t范圍(C)ABC60 - 1500-60經(jīng)整理可得,B.?=需乂出心山切該溫度下的蒸氣壓(又稱水汽壓)e (kPa)? x ?e 100%注：如果相對(duì)濕度測(cè)量值為 45%則上式中的 RH應(yīng)為45,即 45 x ?e=0 .45 x ?100% C.該溫度下的進(jìn)氣絕對(duì)濕度 ？ ( g/kg )?= 622e?

6、 ?注：一般情況下，由于柴油機(jī) 進(jìn)氣口的溫度? ? (C),壓力？?？ ( kPa),相對(duì)濕度 ? (%),與環(huán)境溫度、壓力、相對(duì)濕度非常接近，所以上述三個(gè)量也可以用環(huán)境溫 度、壓力、相對(duì)濕度來代替，但在有條件的情況下， 測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡量在進(jìn)氣口處進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于有渦輪增壓并有中冷的柴油機(jī)的進(jìn)氣絕對(duì)濕度，由于經(jīng)過中冷器冷卻后，空氣 一般都會(huì)成為飽和蒸氣，所以此時(shí)的進(jìn)氣絕對(duì)濕度應(yīng)為飽和絕對(duì)濕度，只通過測(cè)量穩(wěn)壓 箱溫度、與穩(wěn)壓箱壓力， 不必利用相對(duì)濕度即可計(jì)算。(5) 氧平衡法與碳平衡法相同，氧平衡法需要對(duì)燃料消耗、燃料組分和排氣組分濃度 進(jìn)行測(cè)量。與理論排氣質(zhì)量流量相比，氧平衡法的偏差要稍大一些(可達(dá)

7、1%而碳平衡法小于 )。因此應(yīng)優(yōu)先采用碳平衡法。(6) 空氣流量和空-燃比測(cè)量法利用空氣流量和空-燃比來計(jì)算排氣質(zhì)量，瞬時(shí)排氣質(zhì)量流量的計(jì)算如下：1aw?st x ?丿?濕基排氣質(zhì)量流量，kg/h ;?濕基進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量，kg/h ; 理想空燃比？?？?的計(jì)算:? ?1380 x (?+ 才-2+ ?)12.001 X ?+ 1.00794 Xa + 15.9994 X & + 14.0067 X3 + 32.065 X 丫?st 理想空燃比, ?(H/C )摩爾比； ?(C/C)摩爾比； ?(S/C)摩爾比； ?(N/C )摩爾比； ?(O/C)摩爾比；kg/kg ；與燃料組分有關(guān)，已知量

8、注：燃料組分為？?？?？?？?？?時(shí)，？?= 1。對(duì)于不含 C的燃料(如：氫)，不能用上式計(jì)算。過量空氣系數(shù)？的計(jì)算:? x(100-12 x ? x 10 4? x 10- 4一 4、?3.5 x ?220 ) 卞 1+ ? x 10- 43.5 x ?2? ?文-2x (?2 + ? x 10- 4)“ “(? ? /4.764 x (?+ 4 - 2 + ?) x (?2 + ? x 10- 4)+ ? x 10 4)?過量空氣系數(shù)；測(cè)得?2 干CO2濃度，%測(cè)得?干CO濃度，ppm；測(cè)得? HC濃度，ppm測(cè)得注：？?傳感器應(yīng)直接安裝在排氣溫度足夠高的位置，以防產(chǎn)生凝結(jié)水。內(nèi)裝電子元器

9、件的傳感器，其準(zhǔn)確度應(yīng)符合下列要求：? 2讀數(shù)的土 3%2? 5讀數(shù)的土 5%5?讀數(shù)的土 10%3.確定濕基排氣質(zhì)量流量中各組分的濕基質(zhì)量流量?(1)干/濕基修正如果測(cè)得的各排氣組分未按濕基測(cè)量，當(dāng)需要將其干基濃度轉(zhuǎn)換成濕基濃度時(shí)；如果測(cè)得(或計(jì)算得)的是干進(jìn)氣空氣的進(jìn)氣質(zhì)量流量，當(dāng)需要進(jìn)行干/基修正時(shí)；? = ? x ?濕基排氣中各組分的濕基濃度，下標(biāo)“gas ”是指各種氣體組分；計(jì)算得?各組分的干基濃度；測(cè)得計(jì)算?干/濕基修正系數(shù)；得干/濕基修正系數(shù)？?的計(jì)算，有以下幾種情況:對(duì)于原排氣a）當(dāng)燃料完全燃燒時(shí)本方法需要測(cè)得燃料質(zhì)量流量？?？，干進(jìn)氣空氣的質(zhì)量流量？? ?o 明了 ？?a基本

10、可以等價(jià)為大氣的濕度，并不是經(jīng)增壓冷卻后進(jìn)入穩(wěn)壓箱中的空氣的濕度。 根據(jù)SAE J 1088用下列公式由水氣平衡原理推算出氫的濃度：?1.2442 x ? + 11119 x ? x ：?k?1 = ( 1 - 773.4 + 1.2442 x ? +x ? x 1000 十(1P?)?燃料質(zhì)量流量，kg/h ;?干進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量，kg/h ;?濕基排氣流量計(jì)算用燃料特定系數(shù)；?燃料含H量，質(zhì)量；?進(jìn)氣絕對(duì)濕度，g （水）/kg （空氣）。p?冷卻槽后的水蒸氣分壓；測(cè)得測(cè)得計(jì)算得，僅與燃料組分有關(guān)僅與燃料組分有關(guān)計(jì)算得與分析儀的冷凝溫度設(shè)置有關(guān)P?P?水蒸氣的摩爾分量（=冷卻器后水蒸氣的體積

11、分量）；與冷凝溫度設(shè)置有關(guān)因?yàn)閷?duì)于CO CO2 02濃度的測(cè)量，CO和CO2的測(cè)量是利用不分光紅外線分析儀測(cè)得， 如果有水蒸氣的存在，水蒸氣也會(huì)吸收部分紅外線，從而會(huì)對(duì)濃度的測(cè)量產(chǎn)生正干擾誤差，即測(cè)得的CO和CO2濃度比實(shí)際濃度大。而對(duì)于 02的測(cè)量由于是利用順磁法測(cè)得的，如果有水蒸氣的存在，同樣水蒸氣會(huì)產(chǎn)生類似于O2的性質(zhì)，而產(chǎn)生正干擾誤差。因而，當(dāng)對(duì)COCO2 O2濃度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要將樣氣中的水蒸氣去除，具體方法即將樣氣進(jìn)行冷凝（一般 冷凝單元的冷凝溫度在 4C,如CAI的SCL單元），當(dāng)冷凝溫度固定在 4C時(shí)，可求得*!?(1 - P?P?) =1.008 o故,k?1 = ( 1 -

12、?1.2442 x ?+ 111.19 x ? x773.4 + 1.2442 x ? + 了?？ x ? x 1000?x 1.008? = 0 .055594 x ? + 0.0080021 x ? + 0.0070046 x ?b）當(dāng)燃料不完全燃燒時(shí)（當(dāng)采用碳平衡法時(shí)常用）這種計(jì)算方法尤其適用于濃燃料-空氣混合氣（當(dāng)存在相當(dāng)數(shù)量未燃燒的組分（COH2）時(shí)）的情況，而且也適用于不直接測(cè)量空氣流量的排放測(cè)量。應(yīng)使用下列公式求 出（推導(dǎo)見附錄）：（ 1k?2 =p?1 + ? x 0.005 x ?2? + ? - 0.01 x ?2? + ?2 - ?k?2 進(jìn)氣空氣中水分，由GBT 計(jì)算得

13、到，1.608 x ?ak?2 = 1000+ 1.608 x ?a?a空氣濾清器入口處的大氣濕度，g水/kg干空氣。（Ha在Pag32關(guān)于NOx的干濕基修正內(nèi)容中標(biāo)為空氣濾清器入口處的大氣濕度，即表1。4| ox: :?2?-干CO2濃度，%測(cè)得?干co濃度，ppm測(cè)得?2?-干H2濃度，%計(jì)算得p?冷卻槽后的水蒸氣分壓；與分析儀的冷凝溫度設(shè)置有關(guān)p?p?水蒸氣的摩爾分量（=冷卻器后水蒸氣的體積分量）;與冷凝溫度設(shè)置有關(guān)?2?=0.5 x?;詩 x (?2?+?)?當(dāng)冷凝溫度固定在 4C時(shí)，可求得1?（1 - p?p?） =1.008。對(duì)于稀釋空氣1.608 x ? x（ 1 - ?）+ ?

14、 x （?）k?2 =?1000 + 1.608 x ? x（ 1 - ?）+ ? x （?）D一一稀釋系數(shù)；?、?進(jìn)氣空氣和稀釋空氣的絕對(duì)濕度，單位為克每千克（ g/kg ）。 對(duì)于進(jìn)氣空氣（當(dāng)需要通過干進(jìn)氣空氣轉(zhuǎn)換為濕基進(jìn)氣空氣時(shí)常用）k? = 1 - k?2其中,1.608 x ?k?2 = 1000+ (1.608 x ?)?進(jìn)氣絕對(duì)濕度，g （水）/kg （空氣）。注：？?可用通用公式由相對(duì)濕度、露點(diǎn)、蒸氣壓或干/濕球的測(cè)量值求得，具體計(jì)算可看上述部分中關(guān)于？?的詳細(xì)計(jì)算過程。NOx的濕度和溫度修正（不同于 CO CO2 02對(duì)于NOx需單獨(dú)進(jìn)行干/濕基修正）因NOx排放與大氣狀況有

15、關(guān)，應(yīng)采用下列公式中給出的系數(shù)對(duì)NOx濃度進(jìn)行大氣溫度和濕度修正，當(dāng)濕度在0g/kg和25g/kg之間時(shí)這些系數(shù)才有效。a）對(duì)于增壓中冷壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，可用下列公式：1k?=1 - 0.012 x （? - 10.71） - 0.00275 x （? - 298） + 0.00285 x （?- ?）?空氣濾清器入口處的大氣濕度，g水/kg干空氣；?空氣濾清器入口處的大氣溫度，K;?中冷空氣溫度，K;?制造商規(guī)定的中冷空氣基準(zhǔn)溫度，K。（2）濕基排氣中各組分濕基質(zhì)量流量？?的計(jì)算應(yīng)根據(jù)污染物的原濃度、表7中的u值和按照上面求得的排氣質(zhì)量流量計(jì)算每工況的排放質(zhì)量流量。如果按干基測(cè)量濃度，則應(yīng)先對(duì)濃

16、度值進(jìn)行干-濕基修正然后再作進(jìn)一點(diǎn)計(jì)算。如果試驗(yàn)所用燃料不是表中規(guī)定的燃料，則在燃用多種燃料運(yùn)行或有異時(shí)必須采用精確公式?；诒砹兄档挠?jì)算方法應(yīng)采用以下公式:q? = ? x ? x ?q?某一組分的氣體排放質(zhì)量流量，下標(biāo)gas代表組分的名稱，g/h ;?排氣組分密度與排氣密度之比；?原排氣中各組分濃度，為濕基濃度，如未按濕基進(jìn)行測(cè)量，則應(yīng)將所測(cè)濃度轉(zhuǎn)換 成濕基濃度，單位為ppm;?排氣質(zhì)量流量，單位為千克每小時(shí)（ kg/h ）;上面步驟中求得當(dāng)用碳平衡法時(shí):q?=? x ? x ? x ( ?2? - ?2?) +? ?, + ?_1。4x 10其中,? =a x A?h + 3 x A?C +?某一氣體的摩爾質(zhì)量，g/mol ;（對(duì)于NOx跟HC如何計(jì)算其摩爾質(zhì)量）?燃料質(zhì)量流量，kg/h ;?燃料摩爾質(zhì)量，g/mol ;?2?排氣中濕CO2濃度，%?2?進(jìn)氣中濕 CO2濃度，%丫 x A?s + S x A?n + e x