柴油發電機氣體排放測錄實驗（公式）
發布時間：2024-04-27 點擊：185
柴油發電機氣體排放測錄實驗（公式）
柴油發電機是依靠空氣和燃油的燃燒形成熱能轉化為機械能的，這就不可避免地產生了排放物。柴油發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）。柴油發電機廢氣分析是研究柴油發電機燃燒過程的一個重要手段，也是研究和防治發動機廢氣造成的環境污染所必不可少的重要內容。
柴油發電機廢氣排放物成分占比
針對柴油發電機廢氣中的有害排放，世界各國各地區制定了相應的排放控制法規。因此，了解柴油發電機有害排放的產生機理，熟悉各氣態排放物的測試原理及注意事項，如何依照法規完成對柴油發電機廢氣排放的測試，并對柴油發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gb17691－2001《車用壓燃式發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則”要求完成柴油發電機氣體排放的測試。本實驗通過測量柴油發電機廢氣排放和有關性能參數，使學生了解柴油發電機有害氣體的產生機理及測試原理。要求學生完成柴油發電機臺架的實驗測試并提交記錄報告和計算分析結果。
實驗所用設備與儀器：
柴油發電機、測功器及其控制裝置、油耗測量儀、排放分析儀、轉速傳感器、空氣流量計和各溫度壓力傳感器。
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熱2小時，并完成儀器的標定和漏泄檢查；
2、確定柴油發電機排氣管上廢氣取樣點位置并安裝采樣管；
3、盤車檢查柴油發電機各部件與系統是否正常，然后啟動，空車運轉五分鐘，調節控制裝置，變化柴油發電機轉速和負荷，預熱發動機，使柴油發電機水溫、油溫等參數趨于正常；
4、調整柴油發電機轉速和負荷到測試工況點，待柴油發電機運轉穩定，進行柴油發電機廢氣排放的測試，同時記錄柴油發電機轉速、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，調整柴油發電機轉速和負荷，令柴油發電機空負荷運轉數分鐘后停車；
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、實驗數據的整理及分析
1、依照gb17691－2001氣體排放計算公式計算柴油發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的規定壓燃式發動機排放計算公式如下：
●第一步：確定排氣總量：
對于壓燃式發動機來說：
gexh=gair+gfuel
式中：gair—進氣質量流量（干空氣）（kg/h）；
gfuel—燃油質量流量（kg/h）。
●第二步：按照下述關系式，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—環境空氣相對濕度（%）；
pd—環境溫度下的飽和水蒸氣壓（kpa）；
pb—大氣壓（kpa）。
●第四步：對壓燃式發動機每個工況的污染物質量流量按下述公式計算：
●第五步：計算柴油發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則”中對于船舶柴油發電機氣體排放計算如下：
（1）用碳平衡法計算柴油發電機廢氣質量流量
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：依據完全燃燒和co2濃度計算過量空氣系數；
●第三步：計算氫－碳比
●第四步：依據燃油特性和空氣燃料比有關的程序，計算干燥碳氫化合物濃度
●第五步：過量空氣系數的確定
根據過量空氣系數的定義：
eafcdo=進入氣缸干空氣的質量流量/（所消耗燃油的質量流量×單位質量燃料完全燃燒所需的理論空氣質量）=gaird/（geuel×stoiar)
●第六步：排氣質量流量的計算
排氣質量流量=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）排氣中各組分質量流量的計算下列公式給出了排氣中各組分質量流量的計算
mgas=µ•conc•gexhw
或
mgas=ν•conc•gexhw
或
m=w•conc•g
表1系數u，v，w
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量流量計算：
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針對柴油發電機廢氣中的有害排放，世界各國各地區制定了相應的排放控制法規。因此，了解柴油發電機有害排放的產生機理，熟悉各氣態排放物的測試原理及注意事項，如何依照法規完成對柴油發電機廢氣排放的測試，并對柴油發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gb17691－2001《車用壓燃式發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則”要求完成柴油發電機氣體排放的測試。本實驗通過測量柴油發電機廢氣排放和有關性能參數，使學生了解柴油發電機有害氣體的產生機理及測試原理。要求學生完成柴油發電機臺架的實驗測試并提交記錄報告和計算分析結果。
實驗所用設備與儀器：
柴油發電機、測功器及其控制裝置、油耗測量儀、排放分析儀、轉速傳感器、空氣流量計和各溫度壓力傳感器。
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二、實驗步驟
1、實驗前排放測試儀至少預熱2小時，并完成儀器的標定和漏泄檢查；
2、確定柴油發電機排氣管上廢氣取樣點位置并安裝采樣管；
3、盤車檢查柴油發電機各部件與系統是否正常，然后啟動，空車運轉五分鐘，調節控制裝置，變化柴油發電機轉速和負荷，預熱發動機，使柴油發電機水溫、油溫等參數趨于正常；
4、調整柴油發電機轉速和負荷到測試工況點，待柴油發電機運轉穩定，進行柴油發電機廢氣排放的測試，同時記錄柴油發電機轉速、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，調整柴油發電機轉速和負荷，令柴油發電機空負荷運轉數分鐘后停車；
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、實驗數據的整理及分析
1、依照gb17691－2001氣體排放計算公式計算柴油發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的規定壓燃式發動機排放計算公式如下：
●第一步：確定排氣總量：
對于壓燃式發動機來說：
gexh=gair+gfuel
式中：gair—進氣質量流量（干空氣）（kg/h）；
gfuel—燃油質量流量（kg/h）。
●第二步：按照下述關系式，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—環境空氣相對濕度（%）；
pd—環境溫度下的飽和水蒸氣壓（kpa）；
pb—大氣壓（kpa）。
●第四步：對壓燃式發動機每個工況的污染物質量流量按下述公式計算：
●第五步：計算柴油發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則”中對于船舶柴油發電機氣體排放計算如下：
（1）用碳平衡法計算柴油發電機廢氣質量流量
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。
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●第二步：依據完全燃燒和co2濃度計算過量空氣系數；
●第三步：計算氫－碳比
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●第五步：過量空氣系數的確定
根據過量空氣系數的定義：
eafcdo=進入氣缸干空氣的質量流量/（所消耗燃油的質量流量×單位質量燃料完全燃燒所需的理論空氣質量）=gaird/（geuel×stoiar)
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mgas=µ•conc•gexhw
或
mgas=ν•conc•gexhw
或
m=w•conc•g
表1系數u，v，w
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量流量計算：
停機閥關閉不嚴易造成柴油發電機熄火
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濰柴與上柴柴油發電機組各有千秋，哪一個好？