汽车污染物的危害及生成机理ppt课件.ppt

一次微粒物：直接由污染源排放出的微粒。 二次微粒物：大气中某些污染物组分之间或这些组分与大气成分之间反应产生的微粒物。 无机微粒物： 组成为无机物的微粒。 有机微粒物：指大气中的有机物质凝聚而成的微粒物或有机物吸附在其它微粒物上而形成的微粒物。种类繁多、结构也极其复杂，已检测到的燃烧过程中已鉴定出的化合物有300多种。 4. 狭缝效应（主要途径） 狭缝的定义：主要指活塞、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙，火花塞中心 电极的空隙，火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等。 气缸内间隙所产生的HC排放可达到HC排放的38%。 狭缝的测量实例： 表3-2 V6发动机单缸狭缝容积数据(注:发动机单缸工作容积 632cm3、燃烧室容积89cm3；由冷态条件下测得。) 3.5 3.1 缝隙总容积 0.84 0.3 气缸垫片缝隙容积 0.28 0.25 火花塞螺纹缝隙容积 2.9 2.55 整个活塞环纹缝隙总容积 0.77 0.68 二、三道环之间的容积 0.52 0.47 第一道活塞环下部的容积 1.05 0.93 第一道活塞环上部的容积 与燃烧室容积之比（%） 容积（cm3 ） 项目 2000r/min，节气门全开时： 缝隙里的气体占到缸内气体总质量的8.2%，可重新流回燃烧室的气体占到缸内气体总质量的7%，流回燃烧室的气体的HC浓度可达5000~9400ppmC。 措施--采用顶岸环;可以减少汽车尾气HC的排放量 第三节 氮氧化物的生成机理 NO的生成机理 NO的生成：热力型(Thermal也称高温)NO、燃料(Fuel)NO、 瞬发(Prompt或Fenimore)NO 热力NO形成：主要是火焰温度下大气中氮被氧化而成，当燃 烧的温度下降时，高温NO的生成反应会停止，即NO会被 “冻结”， 主要来源是诸如发动机等大多数燃烧设备。 燃料NO是含氮燃料在较低的温度释放出来的氮所形成 瞬发NO是形成热力和燃料NO以外的其它机理所形成，主要是 由于燃料产生的原子团与氮气发生反应所产生，主要来源 为最高温度不超过1600K的湍流扩散火焰中。 参与NO 生成的化学原子团很多，反应方程十分复杂。 例如：甲烷燃烧生成NO的过程，参加化学反应的物质达52 种，正、逆反化学应方程总数达235个。 质量作用定律 law?of mass?action 在基元反应中，反应速率与物质的量浓度的计量系数次方的乘积成正比。 基元反应: 指反应物的分子、原子或离子由于碰撞直接一步就转化为生成物的反应。 对于基元反应: mA＋nB=qC＋pD 正反应速率 v=k[A]m [B]n 此即质量作用定律的表达式，由挪威化学家C,M. 古尔德贝格和P.瓦格在1863年提出的。 式中：k为速率常数，不同的反应，速率常数值 不同，同一反应的k值大小跟反应温度和 化剂有关，而跟反应物的浓度、压强无关. [A]、[B]为基元反应中参加反应A和B的物 质的量浓度. 对于计量系数为1的基元反应，如 NO2＋CO=NO＋CO2 正反应速率 v=k[NO2][CO] 注意：应用定律时应特别注意，质量 作用定律不适用于非基元反应。 例如：对于H2＋I2→2HI，实验上证明它是由两步完成，即 I2→I＋I; H2＋I＋I→HI＋HI 两步反应速率表示式分别为 v1=k1[I2] v2=k2[H2][I]2 　平面火焰后温度和NO浓度的关系[丙烷空气混合气预混火焰] 图3-2　各成分浓度随时间的变化 计算条件：压力1.01MPa，燃烧温度2477K，当量比φ=1.0 c. 降低NO的措施：降低最高燃烧温度、避免局部高温、降低氧浓度 以及缩短在高温区的停留时间等。 2. 燃料NO（Feul NO）的生成 a. 含氮燃料的种类及特性： 含氮燃料：沥青残渣、重质馏分油、原油和煤，其含氮量的重量百分比 依次为2.3%、1.4%、0.65%、1~2%。 燃料中的氮化物：主要有N与各种碳氢化合物结合成的环状化合物或链 状化合物。 燃料中氮化物的特点：与空气中的N相比，燃烧时易分解生成低分子量 的含氮化合物NH3、HCN和CN等。这些低分子含氮化合物的氧化反 应速度很快，与燃烧反应具有相同的数量级。 b. 生成机理： 燃料中的氮化物在燃烧时首先产生低分子的活泼原子团NH、HCN、CN其次为产生的原子团与含氧物质迅速发生反应，其反应机理如下： NH + O = N + OH NH + O = NO + H HCN + O = NCO+ H CN + O2 = NCO + O NCO + O = NO + CO NCO + O2