CN103116009B - 一种车用燃气碳氧化因子的测量和计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车用燃气碳氧化因子的测量和计算方法，该方法包括下述步骤：燃气储罐压力测量和燃气各气体百分含量测量单元；尾气排放量、排放温度和尾气各气体百分含量测量单元；汽车入口燃气和尾气气体的总摩尔数计算单元；各气体的摩尔数计算单元；碳氧化因子计算单元。利用本发明的测量和计算方法，可以实现不同工况下随车在线测量并计算车用燃气碳氧化因子，形成有利于我国二氧化碳排放的估算方法，对政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的相关碳排放系数进行修正，使结果更接近实际值具有重要意义。利用本装置系统和计算方法数据重复性好，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及环境技术领域，特别是涉及一种车用燃气碳氧化因子的测量和计算方法。该方法可实现汽车在实际工况下的在线测量和计算车用燃气的碳氧化因子。
背景技术
全球气候变暖，温室气体排放日益受到人们的重视。其中，富含甲烷气体（天然气和煤层气）既是一种清洁优质能源，又是一种温室气体，随着其替代汽油在汽车行业利用的日趋增长，在减少甲烷向大气排放的同时，增加了因利用甲烷（如燃烧）向大气的碳排放量。因此，针对富含甲烷气体在利用过程中的碳排放情况，从能源利用过程二氧化碳的排放本质出发，通过计算车用甲烷气体的碳氧化因子，进而采用如下计算公式计算二氧化碳的排放量，CO2排放量=P×F0×C×44/12，其中P为燃料消费量，F0为燃料碳氧化因子，C为单位燃料含碳量（燃料种类分为煤、油、气）。所以，测量和计算燃料的碳氧化因子，是准确计算CO2排放量的前提之一。目前，在气候变化研究中碳排放量的测算一般只能基于已有的其他统计量，采用CO2排放量=∑(每种能源消费量×相应排放因子) 计算公式，初略估算化石能源（煤碳、石油、天然气）使用所产生的碳排放量。在政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的相关碳排放因子中，天然气有效CO2排放因子的缺省值为56100kg/TJ，其前提是假设碳氧化因子为1，并且缺少煤层气的碳氧化因子。由于燃料利用方式不同，相同燃料的转化效率不同，因而在实际应用中碳氧化因子也会不同，不能简单的假设碳100%转化为二氧化碳，因而对CO2的排放计算存在较大的误差。
对车用燃气碳氧化因子的测量和计算是对车用燃气燃烧效率和二氧化碳排放量进行估算的重要工具。汽车在不同速度时燃料的燃烧效率不同、发动机的排气量不同、气体温度不同，对汽车尾气排放量和尾气温度的随车在线测量和碳氧因子的计算存在较大难度。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种测量数据精准、使用方便的车载在线测量系统和计算车用燃气碳氧化因子的方法。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明用于车用燃气碳氧化因子的测量和计算方法包括下述步骤：针对车用燃气储罐的特点，加装精度0.25级的高精度压力表测量汽车储气罐内的压力，获取实验初始压力 和结束压力；针对汽车尾气排放特点，采用热式气体质量流量计测量汽车尾气排放量和温度，获取实验初始至结束尾气排放体积和尾气温度；用气体分析仪分别测量汽车入口燃气和出口尾气各气体的体积百分含量；然后，采用下述公式分别计算汽车入口燃气和尾气气体的总摩尔数：，，其中，是汽车入口气体的总摩尔数，是汽车尾气气体的总摩尔数，是尾气出口压力（大气压力），是汽车储气瓶的体积，是储气瓶温度（大气温度），是气体常数8.314；由如下公式计算各气体的摩尔数：，其中，是各气体的摩尔数；最后，采用下述公式计算车用燃气的碳氧化因子：
，其中，是碳氧化因子。
计算公式中：－碳氧化因子，无量纲；－各含碳气体的摩尔数，mol；－各含碳气体的体积百分数，无量纲；－汽车入口气体的总摩尔数，mol；－汽车尾气气体的总摩尔数，mol；－实验初始时储气瓶的压力，Pa；－实验结束时储气瓶的压力，Pa；－尾气出口压力（大气压力），Pa；－汽车储气瓶的体积，Nm3；－实验开始至结束尾气排放气体体积，Nm3；－储气瓶温度（大气温度），K；－尾气出口气体温度，K；－气体常数8.314。
本发明的有益效果如下：
利用本发明的测量和计算方法，可以实现不同工况下随车在线测量并计算车用燃气碳氧化因子，形成有利于我国二氧化碳排放的估算方法，对政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的相关碳排放系数进行修正，使结果更接近实际值具有重要意义。利用本装置系统和计算方法数据重复性好，可靠性高。
本发明不仅可以适用于车用燃气碳氧化因子的测量和计算，也可以用于与此相类似的情况中。
附图说明
图1为本发明的车用燃气碳氧化因子的测量和计算框图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进行进一步的说明：
如图1所示，本发明的车用燃气碳氧化因子测量和计算方法包括：燃气储罐压力测量和燃气各气体百分含量测量单元；尾气排放量、排放温度和尾气各气体百分含量测量单元；汽车入口燃气和尾气气体的总摩尔数计算单元；各气体的摩尔数计算单元；碳氧化因子计算单元。
本发明的具体测量和计算过程如下：
汽车在行驶前，采集汽车储气罐内燃气，通过管路将气体除杂仪、气体分析仪与采气袋连通，测出各气体的百分含量；针对车用燃气储罐的特点，加装高精度压力表（精度0.25级），针对汽车尾气排放特点，通过管路将热式气体质量流量计与汽车尾气排放管连接，并通过管路将气体除杂仪、气体分析仪与流量计排放口连通。汽车在行驶过程中，用约10min排出系统内空气，然后，在一定时间内记录压力表初始压力和结束压力，热式气体流量计记录尾气排气量和尾气温度，气体分析仪记录尾气各气体百分含量。
将测量的参数分别代入如下计算公式计算出气体的总摩尔数：，，其中，汽车入口气体的总摩尔数，是汽车尾气气体的总摩尔数，是尾气出口压力（大气压力），是汽车储气瓶的体积，是储气瓶温度（大气温度），是气体常数8.314；然后，将和代入如下公式计算得出各气体的摩尔数：，其中，是各气体的摩尔数；最后，采用下述公式计算车用燃气的碳氧化因子：
，其中，是碳氧化因子。
计算公式中：－碳氧化因子，无量纲；－各含碳气体的摩尔数，mol；－各含碳气体的体积百分数，无量纲；－汽车入口气体的总摩尔数，mol；－汽车尾气气体的总摩尔数，mol；－实验初始时储气瓶的压力，Pa；－实验结束时储气瓶的压力，Pa；－尾气出口压力（大气压力），Pa；－汽车储气瓶的体积，Nm3；－实验开始至结束尾气排放气体体积，Nm3；－储气瓶温度（大气温度），K；－尾气出口气体温度，K；－气体常数8.314。
Claims (1)
1.一种车用燃气碳氧化因子的测量和计算方法，该方法包括下述步骤：
a、针对车用燃气储罐的特点，加装精度0.25级的高精度压力表测量汽车储气罐内的压力，获取实验初始压力 和结束压力；针对汽车尾气排放特点，采用热式气体质量流量计测量汽车尾气排放量和温度，获取实验初始至结束尾气排放体积和尾气温度；
b、用气体分析仪分别测量汽车入口燃气和出口尾气各气体的体积百分含量；然后，采用下述公式分别计算汽车入口燃气和尾气气体的总摩尔数：，，其中，是汽车入口气体的总摩尔数，是汽车尾气气体的总摩尔数，是尾气出口压力，是汽车储气瓶的体积，是储气瓶温度，是气体常数8.314；由如下公式计算各气体的摩尔数：，其中，是各气体的摩尔数；
c、最后，采用下述公式计算车用燃气的碳氧化因子：
，计算公式中： －碳氧化因子，无量纲；nc2 的下标C2是指含2个碳的气态烃类， nc3的下标C3是指含三个碳的气态烃类。
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