工业园区边界污染气体定量分析及来源研究

工业园区中边界污染气体的浓度不仅受工业园区无组织污染源的排放影响，也受园区道路机动车尾气的扩散影响。利用AG-FTIR-DA3000型开放光程傅里叶变换红外光谱（Open-FTIR）测量系统，对厂区边界污染气体进行实时在线测量，确定污染气体厂界实测浓度。同时，针对机动车尾气扩散影响厂区边界污染气体浓度的问题，通过AG-FTIR-DX4000型便携式傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量系统，确定不同排放标准下机动车尾气污染源浓度。利用便携式FTIR测量结果、风速风向、大气稳定度、车流量等变量因素建立参考坐标，给出了高斯扩散的数理模型。并结合Open-FTIR，对Open-FTIR的测量路径进行积分计算并构建点线源扩散模型，从而建立各种排放标准的烟团线源扩散表。将Open-FTIR实测浓度与构建的点线源扩散模型模拟浓度相结合，分析工业园区边界污染气体的来源。结果表明：厂区边界污染气体主要包括一氧化碳、甲烷、乙烯、乙醛、丙烯、甲醇、丙醛、异丁烯、甲醛、二氧化硫，其中一氧化碳、甲烷、乙烯浓度受机动车尾气的扩散影响。早晚高峰期时，机动车尾气的扩散对边界污染气体浓度影响较大；非高峰期，在1:00时与4:00—6:00时浓度骤升，出现高浓度点，不符合机动车尾气模型排放规则，主要受园区排放影响。其最高浓度与集中浓度分别为：5.50与4.00 mg·m-3；1.85与1.60 mg·m-3；78.00与40.00 μg·m-3。对比扩散表，符合尾气扩散浓度分布结果。其他测量结果组分的最高值和平均值依次为：1.65与1.40 mg·m-3；2.60与1.27 mg·m-3；43.53与11.40 mg·m-3；310.23与839.05 μg·m-3；76.32与38.96 μg·m-3；47.70与25.20 μg·m-3；1.33与1.16 mg·m-3。该研究不仅实现了工业园区边界多组分污染气体的实时在线测量，同时结合外场环境及便携式FTIR测量结果实现了边界污染气体浓度的混合测定。为今后对工业园区边界污染气体的来源判断提供了一种分析思路。     

考虑行驶状态的水泥路机动车噪声排放模型

本文旨在建立机动车单车辆的基础噪声排放模型,通过对大中小车辆在加速、减速、匀速及怠速状态下A计权声压级进行测量,运用回归分析方法拟合实验数据,得到考虑车型和行驶状态的水泥路面机动车单车辆噪声排放模型,并利用另一部分实测数据进行对比验证。误差分析显示:比较《公路建设项目环境影响评价规范(JTG B03-2006)》中的噪声模型,本研究建立的单车辆噪声排放模型预测精度更高。     

气相色谱质谱联用分析机动车尾气中的有机成分

通过采用直接采样方法对不同品牌不同车型的机动车尾气进行采集,并使用气相色谱质谱仪对样品中主要的42种有机成分进行了分离和定性分析,计算出相对含量,实验证明直接采样可以高效、快速、简单的对尾气中有机成分提取和分析。本文对12种常见的机动车尾气进行采集,对样品分析发现,机动车尾气中主要的有机成分包括烯烃、烷烃、芳香烃类物质。     

利用可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放温度测试研究

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究,计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术原理为基础,利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块,模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示,在模拟柴油机排放环境下,待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验,在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统,利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源,开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究,测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知,本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小,因此,其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。     

便携式FTIR的机动车尾气检测方法

随着汽车排放标准的提高,相关VOC标准从总烃检测变为非甲烷碳氢化合物(NMHC)检测;随着含氧燃料的增加,增加了非甲烷有机气体(NMOG)测量。针对国内汽车尾气分析仪分析组分单一、精度有限、VOCs检测过程复杂等问题,提出了基于便携式FTIR的机动车尾气检测方法,基于立体角镜优化FTIR光学系统结构,提高动镜扫描速度,设计便携式且满足抗振动需求的快速FTIR光谱仪。FTIR红外光源输出波段范围为2～20 μm,分辨率为0.5 cm-1,扫描速度1 Hz,气体池光程为10 m,采用斯特林探测器,其光谱响应范围为600～6 000 cm-1。选择CH₄,C₂H₂,C₂H₄,C₂H₆,C₃H₆,n-C₅H₁₂,i-C₅H₁₂,C₇H₈,HCHO,C₂H₅OH,CH₃CHO这些典型HC化合物作为VOC气体检测的替代物。通过标准谱确定尾气成分的波段为900～1 100和2 700～3 100 cm-1,涵盖所有待测气体吸收波段。基于AVL台架测试,开展NEDC和WLTC工况实验测试,测试车辆为丰田威驰,测试油品为92号国五。便携式FTIR采用抽取方式进行尾气测量,原始的废气样本来自安装在排气管延长部分的多孔探头,前端安装样气取样装置,主要包括颗粒物过滤和除水汽装置,以防止污染FTIR光学系统。实验表明FTIR可以有效快速测量汽车尾气中CO,CH₄,NO和主要HC化合物,在FTIR检测限0.5 μmol·mol-1下会引入噪声信号,浓度可信度降低。通过分析可以看出输出气体平均浓度降级排列依次是：CO,C₂H₄,CH₄,NO,i-C₅H₁₂,C₂H₆,C₇H₈,n-C₅H₁₂,C₂H₅OH,CH₃CHO。从3个循环的NEDC工况可以看出,每种气体排放呈现一致的规律性变化。针对CO进行了SEMTECH-DS与FTIR测量数据的时间序列比较,结果呈现了较好的规律一致性,但是由于FTIR和SEMTECH-DS测量技术和取样稀释系统不同导致二者浓度差异较大。与传统尾气检测技术相比,便携式FTIR测量系统对瞬态事件有良好的响应,可以在线进行多组分浓度实时测量获取机动车的瞬时排放数据,在满足新规测试要求下,也可以为后期的机动车在实际道路上的排放特征分析和模拟提供可靠的数据支持。     

航空发动机尾气的FTIR被动遥感

针对航空发动机排放尾气传统的插入式采样分析技术难度大、设备结构复杂、测量成本高、具有一定危险等缺点,将快速、机动、低成本的非插入式测量方法——被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术引入到航空发动机尾气监测当中。讨论了FTIR被动遥感的原理,介绍了FTIR光谱仪系统的仪器响应函数、红外辐射光谱能量分布以及气体浓度的算法模型。利用TENSOR27型FTIR光谱仪遥测某航空发动机排放尾气,获得一系列不同推力下红外发射单通道光谱图。通过对红外发射光谱的定性定量分析,计算出四种不同推力下CO₂,CO和NO的气体组分浓度。利用遥感FTIR方法监测航空发动机排放气体组分浓度的研究在国内航空领域尚处于探索阶段,试验中航空发动机的排放发射光谱及计算结果是首次公开发表。实验同时也表明该技术在航空发动机尾气监测方面具有极大的应用前景。     

轴向拉伸应变对YBCO涂层导体V-I特性曲线的影响研究

文中实验测试了YBCO涂层导体在77K(液氮)、自场环境、不同轴向拉伸应变情况下的V-I特性曲线,并获得相应的n值。接着,通过对实验数据的拟合建立了一种理论模型,对不同应变下的V-I特性曲线进行了修正,模型修正的结果很好的反映了在实际不同应变情况下的V-I特性曲线变化特征。在此基础上,建立了这种材料n值和应变之间的理论模型,计算结果与实验数据吻合较好。最后,考虑到YBCO涂层导体的n值在材料的弹性区受轴向拉伸应变的影响很小,给出了YBCO涂层导体临界电流与轴向拉伸应变的理论预测模型。通过与实验数据的对比,该理论模型可准确预测任意应变状态下YBCO涂层导体的V-I特性曲线和所对应的n值及其在弹性区的临界电流。     

空气CH4浓度变化及其与CO的相关性

CH4是一种重要的温室气体,在空气中的含量仅次于CO2.化合物之间的相关性在化合物的浓度测量和估算等方面都有重要的意义.通过分辨率为1 cm-1的长开放光路傅里叶变换红外光谱仪测量采样路径内的北京西四环高速公路附近空气CH4和CO透过率光谱,进行非线性最小二乘光谱拟合,计算出待测组分浓度.北京秋季空气CH4浓度变化趋势几乎一样.白天的浓度变化趋势表明城市中人为活动对CH4的排放影响极大,尤其是机动车尾气的排放,而晚上浓度主要是近地面的积累.2005年9月4日到2005年9月10日的连续浓度变化表明北京秋季每天CH4和CO浓度变化趋势相同,它们的浓度变化具有一定的相关性.     

基于BP网络巡航段油耗估计及影响结构分析

针对影响因素众多、各因素之间耦合关系复杂,相对油耗呈显著非线性问题,提出了一种基于BP网络的神经元组合线性方法。该方法实现了复杂非线性关系的逼近,并利用MIV算法进行影响因素结构分析,以及各因素微小变化对巡航段油耗的贡献。实验结果对比表明：该方法建立的模型预测精度较高,泛化能力较强,对实际飞行中航线飞行油耗估计以及影响因素评估具有参考价值。     

一种自适应层进式Savitzky‐Golay光谱滤波算法及其应用

可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）利用半导体激光器的可调谐和窄线宽特性,通过选择特定气体的单条吸收线,排除其余气体的干扰,可以实现高精度、高选择性的气体浓度测量,在气体浓度检测系统中具有广泛的应用前景。在不同的应用条件和环境下,需要解决相应的硬件和数据处理方面的技术问题。主要研究TDLAS技术机动车尾气CO组分浓度遥测系统中的光谱数据处理问题,该系统利用路面漫反射回波信号遥测行驶中的机动车尾气CO组分浓度。由于激光扫描光谱回波信号受到漫反射面情况变化、空气环境变化、尾气湍流影响等因素影响,探测器收集到的信号不仅较弱同时也夹杂着多种噪声, 即测量光路信噪比较差, 故提出一种自适应层进式Savitzky-Golay(S-G)平滑滤波算法,实现了对光谱进行滤波处理从而更加准确地反演CO浓度。S-G滤波算法因其原理简单、功能强大、只需设置两个参数（窗口大小、拟合阶数）等优点,已广泛应用于光谱处理。如何正确设置S-G算法参数使滤波效果在去噪不足和过度滤波之间找到平衡点,是该滤波算法应用的一大难题。设计的检测系统中,测量光路光谱信号为非平稳信号,噪声和有效信号幅度时变,最佳窗口大小和多项式阶数随信号动态而变化,且变化区间较大,使用固定参数的S-G滤波器难以达到最佳效果。提出的自适应层进式S-G平滑滤波算法,通过逐层将测量光路光谱信号经过S-G滤波后,与参考光路的光谱信号设置的参考段比对信号相关系数和信号一阶导相关系数的和,以自适应得到逐层最优参数。通过对信噪比从9.81～29.77的10组不同带噪光谱分析验证了该算法的有效性,自适应层进式S-G算法能较好地去除噪声并还原带噪信号所携带的待测气体浓度信息,与带噪光谱对比,吸收光谱峰值最大误差由25.152%降至5.917%,积分吸光度最大误差由18.1%降至3.9%。在实现的系统中,使用自适应层进式S-G算法对测量光路进行滤波处理,并对不同车型、不同排量、燃烧不同油品的机动车在怠速和缓速通过(5 km·h-1)系统时其排放的CO浓度进行实时在线监测。     

汽车尾气净化反应的UBI-QEP法研究

应用单位键指标%D二次指数势 (UBI QEP)方法对汽车尾气净化反应中氮氧化物的分解进行了理论分析 .结果表明 ,NOx 的分解的可能途径为氮氧化物的直接分解、CO还原助解和氮助解离 .在富氧条件下 ,以CO助解为主 .NO的解离存在N2 O中间态 .Ni与Rh一样 ,也是优秀的还原NOx 催化剂 ,若能有效克服表面氧的共吸附 ,Ni Cu可能是良好的汽车尾气净化催化剂的主体成份     

航空发动机尾气FTIR被动检测

航空发动机尾气排放情况可以反映发动机的燃烧状态,从而可以为发动机视情维修提供依据,同时可以为因尾气排放造成的环境污染分析提供依据,因此,对航空发动机尾气进行检测非常重要。由于传统的航空发动机尾气取样分析不方便,而且无法满足飞机爬升与空中飞行状态下的检测需要,文章将FTIR被动检测技术引入到航空发动机尾气检测中。首先详细介绍了FTIR被动检测原理和被检测气体浓度反演算法模型,接着分析了FTIR被动检测技术用于航空发动机尾气检测的可行性,给出了发动机尾气FTIR被动检测方法,最后利用布鲁克公司生产的Tensor27型FTIR对某航空发动机尾气进行了被动检测,得到了该发动机尾气中主要气体CO和NO的浓度,并与取样分析结果进行了比较,两者结果基本吻合,这表明FTIR被动检测技术满足航空发动机尾气检测要求。     

热粘性对发动机排气管道中噪声传播的影响

声波在气体中传播时,气体的热粘性效应会使声波产生一定程度的衰减,且气体的声吸收系数随温度的升高而增大。由于发动机的排气温度较高,热粘性效应引起的排气管道中的噪声衰减应加以考虑。基于准平面波理论,首次计算了考虑热粘性效应时不同温度、流速和管道尺寸下排气管道中的传递损失,分析了各参数对管道中噪声衰减的影响。结果表明,随着温度和频率的升高热粘性声衰减增强,而气流流速和管道直径的增加会降低直管中的热粘性声衰减。对于简单膨胀腔,传递损失的预测结果表明,热粘性效应使通过频率处的声衰减有所改善。     

间歇性排气噪声源的特性及消声器结构的研究

排气噪声可分为稳定排气噪声，周期性排气噪声和间歇性排气噪声，通过对锻压机离合器与制动器的排气噪声源的特性研究，指出间歇性气噪声是由管道噪声，阀门噪声和喷口噪声所组成，首次指出了间歇性排气噪声存在单极子噪声及爆炸声。通过理论计算及试验建立了一种有效的滤波了噪消声器结构。     

The research on semi-active muffler device of controlling the exhaust pipe’s low-frequency noise

In order to control low frequency noise in exhaust pipe, this paper puts forward a new concept of H-Q tube based semi-active muffler device. The semi-active muffler device and bench testing system have been designed and operated. Finite element simulation study on semi-active muffler and experimental study on semi-active muffler and passive muffler have been carried on. The effect of simulation and experiment are consistent. The semi-active muffler device acts well in low frequency band, especially between 50 Hz and 150 Hz. The average level of noise reduction is around 35 dB, which is much better than passive muffler. Between 150 Hz and 350 Hz, semi-active muffler has a better performance than passive muffler; above 350 Hz, it has worse performance compared with the passive muffler.     

车用温差发电装置换热性能的数值模拟研究

建立了用于汽车尾气温差发电器的尾气通道和冷却水通道热交换的三维模型,在运行工况下,对光滑尾气通道和带有平直翅片的尾气通道的换热性能进行了数值模拟,其中翅片通道结构包括了不同的翅片高度以及翅片间距.根据模拟结果并结合通道的压降,得到了翅片高度为9mm、间距为2mm的翅片通道结构为较优的通道结构.结合翅片尾气换热通道的换热...     

Effect of ultrasonic irradiation on the properties and performance of biodiesel produced from date seed oil used in the diesel engine

In the present study, the effect of ultrasound irradiation on the transesterification parameters, biodiesel properties, and its combustion profiles in the diesel engine was investigated. Moreover, date seed oil (DSO) was firstly utilized in the ultrasound-assisted transesterification reaction. DSO was extracted from Zahidi type date (Phoenix dactylifera) and was esterified to reduce its Free Fatty Acid (FFA) content. Biodiesel yield was optimized in both heating methods, so that the yield of 96.4% (containing 93.5% ester) at 60 °C, with 6 M ratio of methanol/oil, 1 wt% of catalyst (NaOH) and at 90 min of reaction time was reported. The ultrasound irradiation did not influence the reaction conditions except reaction time, reduced to 5 min (96.9% yield and 91.9% ester). The ultrasonic irradiation also influenced on the physicochemical properties of DSO biodiesel and improved its combustion in the diesel engine. The analysis results related to the engine and gas emission confirmed that the ultrasound-assisted produced biodiesel has lower density and viscosity, and higher oxygen content facilitating injection of fuel in the engine chamber and its combustion, respectively. Although, B40 (biodiesel blend consisting of 40% biodiesel and 60% net diesel fuel) as a blend of both fuels presented higher CO₂ and lower CO and HC in the emissions, the DSO biodiesel produced by ultrasound irradiation presented better specifications (caused about 2-fold improvement in emissions than that of conventional method). The findings of the study confirmed the positive effect of the ultrasound irradiation on the properties of the produced biodiesel along with its combustion properties in the diesel engine, consequently reducing air pollution problems.