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Air flow control based on optimal oxygen excess ratio in fuel cells for vehicles 被引量:1
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作者 Ai Guo Weirong Chen +2 位作者 Qi Li Zhixiang Liu Haidan Que 《Journal of Modern Transportation》 2013年第2期79-85,共7页
Air flow control is one of the most important control methods for maintaining the stability and reliability of a fuel cell system, which can avoid oxygen starvation or oxygen saturation. The oxygen excess ratio (OER... Air flow control is one of the most important control methods for maintaining the stability and reliability of a fuel cell system, which can avoid oxygen starvation or oxygen saturation. The oxygen excess ratio (OER) is often used to indicate the air flow condition. Based on a fuel cell system model for vehicles, OER performance was analyzed for different stack currents and temperatures in this paper, and the results show that the optimal OER was affected weakly by the stack temperature. In order to ensure the system working in optimal OER, a control scheme that includes an optimal OER regulator and a fuzzy control was proposed. According to the stack current, a reference value of air flow rate was obtained with the optimal OER regulator and then the air compressor motor voltage was controlled with the fuzzy controller to adjust the air flow rate provided by the air compressor. Simulation results show that the control method has good dynamic and static characteristics. 展开更多
关键词 Fuel cells Oxygen excess ratio air flow Fuzzy control
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车用稀燃增压单一燃料CNG发动机电控系统的研究 被引量:12
2
作者 张欣 夏渊 +1 位作者 李国岫 周希德 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期113-117,共5页
为深入研究 CNG发动机稀薄燃烧特性 ,进一步降低天然气发动机的有害排放 ,设计了车用增压天然气发动机电控系统。该系统采用高能点火模块来获得天然气着火所需的点火能量 ,电控喷射单元采用模糊控制器来获得比较精确的空燃比控制 ,实现... 为深入研究 CNG发动机稀薄燃烧特性 ,进一步降低天然气发动机的有害排放 ,设计了车用增压天然气发动机电控系统。该系统采用高能点火模块来获得天然气着火所需的点火能量 ,电控喷射单元采用模糊控制器来获得比较精确的空燃比控制 ,实现对天然气发动机的顺序多点喷射。运用该系统对增压单一燃料 CNG发动机的燃烧和排放性能进行了试验研究 ,结果表明了该系统的有效性。 展开更多
关键词 增压 单一燃料 cng发动机 电控系统 汽车工程 天然气发动机 模糊控制 空燃比 高能点火模块 稀薄燃烧
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基于GT-Power对HCNG发动机的数值模拟 被引量:7
3
作者 熊树生 任晓帅 +5 位作者 谢莲 李伟 吴锡江 姚红徐进 刘震涛 侯明阳 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期273-279,共7页
为了对HCNG发动机进行更系统理论的研究,运用模拟软件GT-Power建立YC6J天然气掺氢发动机的仿真模型.仿真数据与原机外特性试验结果对比的误差在5%以内,证明该模型具有较高的准确性.然后通过该仿真模型,进行过量空气系数和点火提前角与... 为了对HCNG发动机进行更系统理论的研究,运用模拟软件GT-Power建立YC6J天然气掺氢发动机的仿真模型.仿真数据与原机外特性试验结果对比的误差在5%以内,证明该模型具有较高的准确性.然后通过该仿真模型,进行过量空气系数和点火提前角与燃用不同掺氢比例的HCNG关系的模拟研究.研究结果表明,HCNG掺氢比越大,所对应的最佳点火提前角越小,同时着火极限越宽;在较小的点火提前角或者较大的过量空气系数时,掺氢HCNG能有效地提高热效率,降低燃料消耗;HCNG发动机的NOx排放相比CNG虽有所增加,但可通过减少点火提前角或增大过量空气系数降低NOx排放.同时针对模拟工况,确定最佳的点火提前角和过量空气系数,为HCNG发动机的开发标定,起到理论指导作用. 展开更多
关键词 GT-POWER Hcng 过量空气系数 点火提前角
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CNG发动机燃烧过程的CFD模拟计算 被引量:8
4
作者 张惠明 沈国华 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2007年第5期9-11,共3页
应用AVL-FIRE软件对某CNG发动机建立工作过程的计算模型,并对燃烧过程进行数值模拟,通过改变模型中的过量空气系数和点火提前角等工作参数对该机性能的影响进行分析,从而为发动机的参数优化匹配提供方向性指导。
关键词 cng发动机 数值模拟 过量空气系数 点火提前角
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过量空气系数对CNG发动机燃烧过程及排放的影响 被引量:2
5
作者 何畏 常海军 +1 位作者 郭源君 唐海平 《内燃机》 2010年第6期31-33,共3页
为了更好地研究小排量CNG单燃料发动机工作时过量空气系数λ对发动机性能的影响,运用AVL-FIRE软件对不同λ下的发动机燃烧过程进行模拟,分析了λ对燃烧过程以及排放情况的影响,得到了在特定工况下合适的λ值。
关键词 单燃料发动机 过量空气系数 燃烧过程
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某轻卡驾驶室怠速抖动原因及改进
6
作者 汪会斌 余磊 +2 位作者 樊士贡 张永琪 王洋 《内燃机与动力装置》 2024年第3期73-80,85,共9页
为解决某轻卡空压机工作引起的驾驶室怠速抖动问题,测试座椅、发动机和空压机的振动加速度,分析怠速工况下驾驶室抖动的激励源、动力总成悬置系统隔振和空压机往复惯性力,通过仿真和试验结合设计改进方案,并进行试验验证。结果表明:空... 为解决某轻卡空压机工作引起的驾驶室怠速抖动问题,测试座椅、发动机和空压机的振动加速度,分析怠速工况下驾驶室抖动的激励源、动力总成悬置系统隔振和空压机往复惯性力,通过仿真和试验结合设计改进方案,并进行试验验证。结果表明:空压机振动是驾驶室抖动的激励源,空压机工作频率与动力总成多个刚体模态的固有频率接近,振动隔振效果差;降低空压机往复惯性质量、优化曲轴过量平衡率降低空压机本体振动,确定最佳过量平衡率为0.25;将传动速比由0.68增大为1.00,空压机工作频率由8.5 Hz提高到12.5 Hz;优化后,怠速工况下座椅的振动加速度幅值由0.044 g(g为自由落体加速度)降低至0.019g,达到客户主观评价要求。 展开更多
关键词 怠速抖动 空压机 刚体模态 往复惯性力 过量平衡法 空压机速比
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混合气浓度对CNG发动机性能影响试验研究
7
作者 朱昌吉 王立军 +2 位作者 邹博文 李君 贾磊 《车用发动机》 北大核心 2008年第5期30-32,共3页
在CA4102增压中冷电控多点喷射单燃料天然气发动机上进行了不同混合气浓度对发动机性能影响的试验。试验结果表明:当过量空气系数(a)从1.1变化到1.54时,小负荷工况下发动机的最大燃烧压力变化不大,大负荷时发动机的最大燃烧压力降低,... 在CA4102增压中冷电控多点喷射单燃料天然气发动机上进行了不同混合气浓度对发动机性能影响的试验。试验结果表明:当过量空气系数(a)从1.1变化到1.54时,小负荷工况下发动机的最大燃烧压力变化不大,大负荷时发动机的最大燃烧压力降低,放热率峰值降低,燃烧速度变慢,燃烧滞后。随a的增大,CO排放先减少后缓慢增加;NOx排放减少,在a=1.5时,NOx排放接近于0;a较小时HC排放基本没有变化,在a>1.5时,HC排放急剧上升。燃气消耗率随a的增大呈现增加的趋势,当a>1.4以后增加显著。 展开更多
关键词 天然气发动机 过量空气系数 燃烧 排放
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基于神经网络的预测算法在CNG发动机空燃比控制中的应用研究
8
作者 刘一鸣 陈永全 花志远 《小型内燃机与摩托车》 CAS 2012年第6期46-49,共4页
针对天然气发动机本身的非线性特点和空燃比传输延迟的特性,提出了一种基于神经网络预测的空燃比控制策略,利用Matlab/Simulink建立控制器的算法模型,以dSPACE公司的MicoAutoBox为算法实施平台,在NQ150N型天然气发动机上进行了实验测试... 针对天然气发动机本身的非线性特点和空燃比传输延迟的特性,提出了一种基于神经网络预测的空燃比控制策略,利用Matlab/Simulink建立控制器的算法模型,以dSPACE公司的MicoAutoBox为算法实施平台,在NQ150N型天然气发动机上进行了实验测试,实验结果表明,与普通PID控制算法相比,基于神经网络预测的控制算法稳态性能优良,能明显改善过度工况空燃比的控制效果。 展开更多
关键词 神经网络预测控制 空燃比 DSPACE cng发动机
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电控顺序喷射CNG发动机过量空气系数研究
9
作者 郭林福 张欣 李国岫 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2006年第4期1-4,共4页
分析了影响电控顺序喷射压缩天然气(CNG)发动机最佳过量空气系数(at)的主要因素。建立了CNG发动机试验台架,进行了过量空气系数对发动机经济性、动力性和排放性影响的试验。试验结果表明:过量空气系数对于CNG发动机经济性的影响非常明... 分析了影响电控顺序喷射压缩天然气(CNG)发动机最佳过量空气系数(at)的主要因素。建立了CNG发动机试验台架,进行了过量空气系数对发动机经济性、动力性和排放性影响的试验。试验结果表明:过量空气系数对于CNG发动机经济性的影响非常明显,经济性最好时的过量空气系数大于NOx排放量最大时对应的过量空气系数,HC排放随着过量空气系数增大而增大,CO排放在过量空气系数为1.2到1.4之间时急剧下降,排气温度随过量空气系数增大而下降。该发动机的过量空气系数在1.5左右时其综合排放性能和经济性最佳。 展开更多
关键词 压缩天然气发动机 过量空气系数 多点顺序喷射
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燃气锅炉精益化控制燃烧参数研究
10
作者 谭文龙 《电力系统装备》 2024年第7期66-68,共3页
燃气锅炉的燃烧过程中,过量空气系数α过高或过低都会对设备及效率造成一定的影响,如何平衡各项指标是燃烧调整的关键所在。文章以太平能源站燃气锅炉某一时间段出现的特定负荷下的缺氧燃烧问题为例,分析了现象及本质原因,并针对性地开... 燃气锅炉的燃烧过程中,过量空气系数α过高或过低都会对设备及效率造成一定的影响,如何平衡各项指标是燃烧调整的关键所在。文章以太平能源站燃气锅炉某一时间段出现的特定负荷下的缺氧燃烧问题为例,分析了现象及本质原因,并针对性地开展燃烧参数调整工作,对比分析了调整前后的参数指标,达到了优化排放、节省成本的目的,为后续的持续优化改进提供了参考。 展开更多
关键词 过量空气系数α 热力型氮氧化物 缺氧燃烧 空燃比
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基于dSPACE的模糊PID算法在CNG发动机空燃比控制中的应用
11
作者 刘一鸣 曹姜 薛涛 《内燃机与动力装置》 2015年第1期21-25,共5页
发动机工作过程具有复杂的不确定性、时变性和非线性且空燃比的传输存在着迟延,尤其在瞬态工况下波动剧烈,为提高空燃比的控制精度以及经济性和排放性,利用MATLAB/Simulink软件建立空燃比模糊PID控制算法,算法平台为d SPACE公司的Micro ... 发动机工作过程具有复杂的不确定性、时变性和非线性且空燃比的传输存在着迟延,尤其在瞬态工况下波动剧烈,为提高空燃比的控制精度以及经济性和排放性,利用MATLAB/Simulink软件建立空燃比模糊PID控制算法,算法平台为d SPACE公司的Micro Auto Box,在NQ150N天然气发动机上进行了测试试验,试验结果分析表明,与经典PID算法相比,模糊PID控制算法在稳态工况下性能良好,在过渡工况下能明显改善空燃比控制效果。 展开更多
关键词 模糊PID DSPACE 空燃比 天然气发动机
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过量空气系数和点火提前角对CNG发动机NOX排放性能的影响 被引量:5
12
作者 翟康 施崇槐 +4 位作者 韩志强 吴涛 王刚 罗修超 樊利康 《湖北汽车工业学院学报》 2014年第4期13-17,共5页
试验研究了过量空气系数和点火提前角对稀燃电控调压器式天然气发动机的燃烧以及排放的影响。试验过程对全工况的排放和动力进行了稳态优化。研究结果表明,在其他影响参数不变的情况下,随着点火提前角的减小和过量空气系数的增加,扭矩和... 试验研究了过量空气系数和点火提前角对稀燃电控调压器式天然气发动机的燃烧以及排放的影响。试验过程对全工况的排放和动力进行了稳态优化。研究结果表明,在其他影响参数不变的情况下,随着点火提前角的减小和过量空气系数的增加,扭矩和NOX排放均降低。在匹配氧化型催化转化器后,各工况选取适当的点火提前角和过量空气系数可以满足国Ⅴ的排放标准。 展开更多
关键词 点火提前角 过量空气系数 国Ⅴ NOX排放 天然气发动机 稀燃 电控调压器
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电控喷射单一燃料CNG轿车发动机的性能试验
13
作者 张群 王天友 +5 位作者 吴喜庆 郭云杰 王刚德 付晓光 李琦 刘书亮 《汽车技术》 北大核心 2010年第5期51-55,共5页
研究了过量空气系数及点火时刻对某电控喷射单一燃料压缩天然气发动机的动力性、经济性和排放性能的影响。试验结果表明,在整个转速范围内,该发动机的有效燃料消耗率比汽油机平均降低了约17.7%,有效热效率平均提高了9.68%。在此基础上... 研究了过量空气系数及点火时刻对某电控喷射单一燃料压缩天然气发动机的动力性、经济性和排放性能的影响。试验结果表明,在整个转速范围内,该发动机的有效燃料消耗率比汽油机平均降低了约17.7%,有效热效率平均提高了9.68%。在此基础上得到了在变过量空气系数和点火时刻下,该天然气发动机的燃烧、排放规律。 展开更多
关键词 压缩天然气发动机 过量空气系数 点火时刻 性能试验
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Sensitivity and effect of key operational parameters on performance of a dual-cylinder free-piston engine generator 被引量:1
14
作者 ZHANG Zhi-yuan FENG Hui-hua +1 位作者 JIA Bo-ru ZUO Zheng-xing 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第7期2101-2111,共11页
The free-piston engine generator(FPEG)is regarded as the next generation of energy conversion system which may replace traditional engines in the future.The effect of key operational parameters like excess air ratio o... The free-piston engine generator(FPEG)is regarded as the next generation of energy conversion system which may replace traditional engines in the future.The effect of key operational parameters like excess air ratio of input mixture and ignition position on the engine performance of a dual-cylinder FPEG was investigated,and their sensitivity was analyzed in this paper.The operating compression ratio of the system is susceptible to changes in excess air ratio and ignition position.At the same time,it decreases from 15.8 to 6.6 when excess air ratio increases from 0.85 to 1.15,but it increases from 6.1 to 13.3 as ignition position increases from 15 mm to 20 mm.The operating frequency and indicated power are more sensitive to changes in excess air ratio than ignition position.But it is the opposite for the indicated thermal efficiency and friction loss.Excess air ratio and ignition position have a quite similar influence on heat transfer.Therefore,from the perspective of system operation and performance,it is preferable to keep excess air coefficient slightly below 1.0.In contrast,when selecting ignition position,it is of great importance to comprehensively consider the risk of structural damage caused by the increase in the compression ratio and in-cylinder gas pressure. 展开更多
关键词 free piston engine generator excess air ratio ignition position operation characteristics sensitivity analysis thermal efficiency
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基于燃烧理论的大气污染物排放浓度折算方法研究 被引量:2
15
作者 江文豪 张学超 +2 位作者 杨智勇 王雷 夏文静 《电力科技与环保》 2023年第6期533-542,共10页
为了解决不同条件下,大气污染物排放浓度折算方法的适用问题,本文统计了44项国家大气污染物排放标准采用的共计3种折算方法,基于燃烧理论对各折算方法及其适用性进行了计算推导和适用性分析,结果表明:1)过量空气系数折算法是建立在假定... 为了解决不同条件下,大气污染物排放浓度折算方法的适用问题,本文统计了44项国家大气污染物排放标准采用的共计3种折算方法,基于燃烧理论对各折算方法及其适用性进行了计算推导和适用性分析,结果表明:1)过量空气系数折算法是建立在假定燃料特征下的简化方法,只适用于燃料成分因数χ值接近0的燃料,进一步研究显示,燃煤、生物质、垃圾等常见固体燃料的χ值介于-0.04~0之间,燃油的χ值介于-0.07~-0.06之间,矿井气的χ值仅为-0.01左右,沼气、油田伴生气、天然气、焦炉煤气的χ值约为-0.06~0.11,发生炉煤气、转炉煤气、高炉煤气的χ值分别达到0.47、0.48、1.35不适用过量空气系数折算法;2)烟气含氧量折算法通过燃烧计算模型严密推导得到,不受燃料限制,适用于烟气中CO等可燃气体残余量较少(建议低于1000ppm)的燃烧条件;3)排气量折算法直接通过排气量进行折算,适用于单位产品实际排气量高于规定的基准排气量的情况,且多为直接通过排气筒向环境排放(无燃烧)的场合。 展开更多
关键词 大气污染物 排放浓度 折算 过量空气系数 烟气含氧量 排气量 燃料成分因数
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基于经济模型预测控制的燃料电池空气管理 被引量:1
16
作者 邵诚 李浩 +1 位作者 朱文超 谢长君 《电池》 CAS 北大核心 2023年第5期494-498,共5页
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的空气供给问题,提出一种经济模型预测控制(EMPC)的算法。区别于传统空气供给管理算法通过跟踪过氧比来调节系统的性能,提出的EMPC控制器通过构建与PEMFC的净输出功率相关的经济效益函数,作为优化问题的... 针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的空气供给问题,提出一种经济模型预测控制(EMPC)的算法。区别于传统空气供给管理算法通过跟踪过氧比来调节系统的性能,提出的EMPC控制器通过构建与PEMFC的净输出功率相关的经济效益函数,作为优化问题的成本函数,旨在使PEMFC系统在任何工况运行时的净输出功率最大化,并通过仿真验证控制算法的稳定性和有效性。仿真结果表明,与动态过氧比和定值过氧比的模型预测控制器相比,EMPC控制器在暂态过程中的净输出功率分别提高了2.93%和3.82%,在稳态过程中的净输出功率分别提高了0.94%和0.67%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 进气系统 过氧比 经济模型 预测控制 空气管理
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炼油装置管式加热炉燃烧控制优化 被引量:1
17
作者 张冬旭 《石油化工设备技术》 CAS 2023年第3期28-32,I0002,共6页
炼油装置中管式加热炉为工艺流程提供热量。加热炉主要燃烧控制目标包括维持炉出口工艺介质温度、炉内无可燃物聚集风险、安全操作、高效节能等。国外项目中,平衡抽力和强制抽力模式的加热炉燃烧设计采用“空燃比控制”方案,当炉负荷增... 炼油装置中管式加热炉为工艺流程提供热量。加热炉主要燃烧控制目标包括维持炉出口工艺介质温度、炉内无可燃物聚集风险、安全操作、高效节能等。国外项目中,平衡抽力和强制抽力模式的加热炉燃烧设计采用“空燃比控制”方案,当炉负荷增加时,优先增大供风量,随后增大燃料量,当炉负荷较小时,优先减少燃料量,随后减少供风量,以确保炉内的燃烧变化过程始终空气过剩,避免供氧不足、发生不完全燃烧,降低可燃物聚集的安全风险。较常规控制方案,采用“空燃比控制”方案的加热炉过剩空气系数较小,烟气排放量较少,热效率、安全性有所提高,操作费用有所下降。在碳中和目标下,加热炉采用“空燃比控制”的方案是一种提高燃料效率、减少CO_(2)排放的解决方案。 展开更多
关键词 管式加热炉 燃烧控制 空燃比控制 过剩空气系数 烟气排放
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基于终端滑模控制的燃料电池进气管理
18
作者 余金伟 陆亚红 +1 位作者 姚剑琪 谢长君 《电池》 CAS 北大核心 2023年第4期383-387,共5页
适当的进气可改善燃料电池的输出特性,但过量的进气可能导致质子交换膜损坏、氧匮乏和输出效率低等问题。进气系统过氧比值能反映气体供应的情况,是衡量燃料电池系统运行状况的重要参数。根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统建模分析过程... 适当的进气可改善燃料电池的输出特性,但过量的进气可能导致质子交换膜损坏、氧匮乏和输出效率低等问题。进气系统过氧比值能反映气体供应的情况,是衡量燃料电池系统运行状况的重要参数。根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统建模分析过程,将负载电流作为外部扰动,并基于模型设计出比例-积分-微分(PID)控制器、传统滑模控制器(SMC)和非奇异终端滑模(NTSM)控制器。仿真结果表明:3种控制算法均能实现稳态跟踪,但两种滑模控制器的控制效果好于PID控制器,NTSM控制器的控制时间比PID控制器和SMC分别减少70.5%和48.5%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 进气系统 过氧比 非奇异终端滑模控制
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垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内的减氮效应
19
作者 汪宣乾 章鹏 +2 位作者 张谋 吴自豪 侯记伟 《水泥》 CAS 2023年第4期9-13,共5页
将垃圾衍生燃料(RDF)作为替代燃料投加到水泥窑炉内进行高温焚烧,是水泥工业降低熟料生产过程中化石燃料消耗的主要技术手段之一。本文在管式炉中研究了粒径和助燃空气温度这两个因素对RDF热解燃烧气体组分的影响,并利用CFD软件模拟了RD... 将垃圾衍生燃料(RDF)作为替代燃料投加到水泥窑炉内进行高温焚烧,是水泥工业降低熟料生产过程中化石燃料消耗的主要技术手段之一。本文在管式炉中研究了粒径和助燃空气温度这两个因素对RDF热解燃烧气体组分的影响,并利用CFD软件模拟了RDF在分解炉内的减氮效应。研究结果表明:对不同粒径的RDF颗粒,总体上呈现出热解燃烧气体中CO、CmHn和H2还原性小分子气体浓度随着助燃空气温度的升高而增加。基于华新某工厂的运行工况进行了CFD模拟计算,当RDF的粒径分布取<50 mm(占80%),三次风温度为900℃时,过剩空气系数取1.2,燃烧室出口NOx浓度小于280 ppm,减氮效果明显,与实际情况一致。 展开更多
关键词 垃圾衍生燃料 热解燃烧 过剩空气系数 减氮
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氢内燃机尾气水含量估算
20
作者 熊兴旺 孙田 +3 位作者 郭建强 郭向阳 庞国民 吴涛阳 《内燃机与配件》 2023年第7期41-43,共3页
氢内燃机尾气中水含量较高,对尾气排放取样测量有影响。建立了氢内燃机尾气中水体积百分比(ηH_(2),Oexh)估算式。过量空气系数(λ)在[1,2.5]区间时,氢内燃机尾气中ηH_(2),Oexh随λ增大而减小。λ在[0.5,1)区间时,随λ增大而增大。在... 氢内燃机尾气中水含量较高,对尾气排放取样测量有影响。建立了氢内燃机尾气中水体积百分比(ηH_(2),Oexh)估算式。过量空气系数(λ)在[1,2.5]区间时,氢内燃机尾气中ηH_(2),Oexh随λ增大而减小。λ在[0.5,1)区间时,随λ增大而增大。在λ=1时,ηH_(2),Oexh的极大值约为36.0%。进气温度和湿度分别在25±5℃和50±20%R.H.范围内时,相同λ条件下,氢内燃机尾气中ηH_(2),Oexh变化幅度较小。为避免水的冷凝,氢内燃机尾气采样及传输管路温度应高于75℃。 展开更多
关键词 氢内燃机 水体积百分比 过量空气系数 进气温湿度 尾气采样
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