激光质谱法探测不同状态下机动车尾气中芳香烃物质相对含量的变化

利用高灵敏度、高选择性、多组分和快速实时分析探测的方法——激光质方法研究机动车尾气。发现在266nm激光作用下,低速状态下机动车尾气中的芳香族含量远高于加速状态下的含量。     

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。     

激光光谱技术在环境监测中的应用专题系列（Ⅲ）：激光质谱法对机动车尾气中污染物的实时监测

激光质谱法通过共振增强多光子电离把紫外光谱和飞行时间质谱结合起来,是具有高选择性、快速和高灵敏度的痕量化学污染物质分析方法。文章介绍了其原理和在机动车尾气监测上的应用。     

可移动激光质谱仪及在机动车尾气监测中的应用

激光质谱法是探测环境污染的新方法,它具有高灵敏度、高选择性、多组分和快速实时的特点.文中介绍了可移动激光质谱仪的系统结构、各部分功能以及主要技术指标,报道了该仪器研制设计过程中的某些关键技术问题,并给出了该仪器在机动车尾气监测中的一些实时在线探测结果.     

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。     

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。     

引射系统排气装置的数值模拟

为削弱引射系统尾气对光传输的影响,依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路,运用数值模拟的方法,对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究。通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较,给出了一种排气管道的结构设计方式。在给定系统出口速度的情况下,运用多组分输运模型,分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析,初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域,并依据尾气影响区域,对管道长度及布置方式进行了研究。     

基于PEMS测量的机动车尾气预测研究

为了实现对机动车尾气排放的控制,解决现有预测模型未能通过燃油消耗来研究污染物排放以及未能建立起油耗及其车外可观测影响因素之间的关系问题,对油耗数据及其理论模型进行了研究,提出了微观综合预测模型,它是根据便携式尾气测量系统(PEMS)实际工况下测量的机动车油耗与各污染物排放数据,并结合油耗的理论模型建立起的综合预测模型;最后,通过实验对综合预测模型进行了实例分析与验证;实验结果表明,综合预测模型首次对污染物CO和NO的预测模拟值和实测值之间的平均误差分别为14.3%和12.8%,实现了较好的预测效果,为进一步研究燃油消耗和排放的关系奠定了很好的基础。     

探测大气污染源的新方法——激光质谱法

此文介绍了大气污染源检测的新方法 -激光质谱法的原理、特点和近几年作者所在课题组在研究大气污染分子方面的成果以及正在开展的应用激光质谱法测汽车、摩托车尾气的工作。     

利用激光磁共振方法研究等离子体放电对NOx的改性

首次利用激光磁共振光谱方法对在直流辉光放电情况下NO₂,NO气体性能改变进行研究,并提出了利用放电法消除有害化学尾气NO₂的可能性。     

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。     

Multipoint barrier discharge process for removal of NOxfrom diesel engine exhaust

We investigated the application of the dielectric barrier discharge process to the removal of NO_x from exhaust gas of a 20-kVA diesel engine generator. A multipoint-to-plane geometry was used as an electrode for low-voltage operation. A pyrex glass plate with a 2-mm thickness was put on the plane electrode as the dielectric barrier. The reactor consists of six discharge cells, with each cell consisting of five stacked multipoint-to-plane electrodes where the exhaust gas flows with a high flow rate. The exhaust gas was successfully treated at a flow rate of 1.2 m³/min, In order to produce repetitive high-voltage pulse, we made two switching electronic devices, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a pulse transformer. This pulse modulator supplied the voltage with peak value of 10 kV and repetition rate of 2.5 kp/s (pulses per second) to the reactor. The energy transfer efficiency of the pulse modulator is 65% at 300 W of the power consumed in the reactor, The NO_x (NO+NO₂) in the exhaust gas was reduced by 35 ppm with an electrical efficiency of 32 g/kWh     

可调谐二极管激光吸收光谱射流强化

可调谐二极管激光吸收光谱分析技术(TDLAS)是近年来兴起的一种痕量气体分析方法。因其高分辨率、高分析速度、非接触测量、可实时在线监测等优点,受到人们广泛青睐,已经广泛应于科研和工业自动化等领域的气体检测中。为了满足分析仪器测量灵敏度和精度的要求,对于很低浓度和信噪比较小的痕量气体浓度测量,往往需要较长的吸收光程和复杂的数据处理算法,这增加了分析仪器的软硬件成本。本文提出利用高压气体射流产生的减压作用,在不改变TDLAS分析仪器软硬件设置的条件下提高TDLAS的分析能力。对于安装于样气压力为0.3～0.5 MPa和排气压力为219.3 kPa的TDLAS分析系统,实验结果表明,通过射流强化的方法,可以使信噪比提高24倍,探测灵敏度提高一个数量级,测量精度提高6.3倍。     

高空离轨发动机流场红外辐射特性研究

高超声速飞行器大攻角机动时,其离轨发动机产生的喷流与高速稀薄的大气来流产生强烈干扰,流场情况复杂,流场红外辐射也是天基红外系统探测的标志性事件.本文针对高超声速飞行器发动机喷流与稀薄来流的相互干扰情况,采用数值求解Navier-Stokes方程模拟干扰流场,采用逐线积分法得到气体红外辐射特性,结合反向蒙特卡洛方法计算得...     

主动式配气系统驱动的低温制冷机理论与实验研究

针对G—M型脉管制冷机传统配气方式中压缩机配气量耗功和不可逆损失较大等缺点,本文提出一种带有中间气库的主动式配气系统。理论分析表明,和传统配气方式相比,主动式配气系统可显著降低压缩机配气量耗功和配气系统熵产。基于自行研制的G—M型脉管制冷机开展实验。当中间气库开启时间比例为30％时,制冷机可获得较低的制冷温度且对制冷性...     

液化天然气汽车的发展优势

天然气是优质的绿色燃料。用作汽车燃料 ,可明显减少有害气体排放。较之压缩天然气、液化天然气 (LNG) ,具有能量存储密度大、一次充灌行驶里程长的巨大优势。此外 ,低压的 LNG存储在1 1 0 K的低温下 ,因而蕴藏着大量的冷能 ,回收该冷能用于汽车空调或低温冷藏链中的冷藏运输过程 ,这不仅有效回收、利用了能源 ,而且减少了机械制冷造成的大量动力消耗和制冷剂泄漏造成的臭氧层破坏 ,具有可观的经济效益和环保效益     

高温空气低燃气浓度燃烧过程的数值模拟研究

从工程实际出发,本文提出了高温空气低燃气浓度燃烧新技术,即充分利用烟气余热提高助燃空气温度,提高热能利用率;同时通过优化喷口结构,提高燃气射流速度,使燃气射流在同空气射流混合燃烧前卷吸大量炉内烟气,从而降低燃气射流中的可燃物浓度,进而降低氮氧化物的排放。通过数值模拟研究表明,通过燃气射流速度从24.56m/s提高到55.26m/s,可以降低NOx的排放;当围绕燃气喷口的六个圆形空气喷口改为两个矩形喷口时,燃气射流可从两侧卷吸更多的炉内烟气,形成低燃气浓度燃烧,从而大大降低了NOx的排放。