作者: adaplant (|||￣ ￣) 站內: AccidentFine
標題: Re: [問題] 平管被當翹管開單...
時間: 2010/07/18 Sun 00:16:30
以下已經偏離原討論主題,
會花時間進行計算與回覆本文實乃個人意氣之爭,
不願花時間傷眼與投入相關計算的人就請別淌渾水了吧... :-)
※ 引述《Abcb (破裂的人形)》之銘言：
> ※ 引述《adaplant (|||￣ ￣)》之銘言：
> > 以 CO 濃度 15 ~ 20 倍而言,
> > CO 轉化率 93~ 95%,
> > 這是那顆觸媒在適當條件下的轉化率沒錯.
> > 至於觸媒有沒有這麼神奇,
> > 我也同意 forget 說的,
> > 多念點書再來.
> 我還是沒有看到怎麼達到減少排污15倍的數據...
請參考 # 2367. (節錄原文)
forget: 未過觸媒前CO大約是1.5的樣子
直接驗管尾過觸媒 我有驗過0.1
大概是這樣所以講15～20
> 觸媒轉化器再怎麼神奇, 也就是一顆反應器而已.
> 考慮的要件除了觸媒本身的特性, 不外乎反應時間和操作溫度及壓力,
> 再來就是參與反應物質的濃度, 某些狀態下, 還要考慮產物的濃度.
> 機車觸媒轉化器除了將CO氧化成CO2, 還有將HC反應成CO2及水的功能.
> 自然要考慮引擎本身排放的CO及HC濃度為何, 還有彼此競爭反應觸媒的情形.
> 所以講了這麼多, 麻煩告訴我要在怎樣的條件下可以達到93~95%的轉化率.
請教過國內研究商用機車觸媒的前輩,
他給我的答案是:
CO 轉化率在適當條件下
(進料條件符合正常車況),
大於 90% 是基本要求.
大部分轉化率都有 95 % 以上.
> 既然唸書就唸得到的話, 那麼相信以下數據並不難提出?
> 1. 引擎排放的CO及HC濃度要達多少?
> 2. 單位時間排氣量是多少?
> 3. 觸媒有效的作用面積是多少?
> 4. 反應溫度及壓力要達多少?
> 5. 單位時間二次空氣導入量是多少? (氧氣分壓多少? 其他氣體分壓可忽略?)
這個部份後面會討論.
> 6. 是什麼材質並以什麼比例製作的觸媒?
這個 google 就查得到了, 相信你應該可以找到.
> 然後再來比較一下在機車上的觸媒反應條件是如何? 看看是否能達到如此效率.
> 最後, 請參考http://ppt.cc/VN1z
> 看看人家實驗得到的數據是幾趴o.O
你貼的連結, 我個人不便評論...
不過等他全文開放,
我若想起會到國圖下載研讀一番.
以我個人的體驗, 從唸書進實驗室, 到工作進業界,
研究論文畢竟離商用與實用有很大的差距.
實用化最後的選擇不外乎兩個: 成本、耐久
效率這部份含在成本這個分項內.
說真的, 跟你爭這個很無聊,
一來你唸的領域不會這麼巧剛好跟我相同,
二來你應該也不會正好是研究商用機車觸媒的人之一.
(這幾位前輩沒幾個人)
以下是我無聊的計算, 計算的基礎大部分來自高中化學,
為了方便計算, 我偷了很多懶.
例如汽油的組成省略了 C4~C6, C9~C14 還有其他雙鍵類 (olefin),
直接以庚烷(heptane)跟辛烷(octane)作為組成計算,
兩者的比例以辛烷值(octane number)作為比例基礎.
至於驗證計算的部份,
我用的是我家可愛的小馬從新車到現在累計的油耗資料.
以前算油耗、時速跟轉速還蠻符合的, 拿來算怠速雖然不太恰當,
但總有個依據, 總比空口無憑上 google 找些自己不懂也不明白的資料好.
詳細的計算過程我就不列出了,
列出計算的參數跟結果.
手邊沒有適當的儀器跟設備, 只能靠計算,
到時被人說嘴砲, 也只能鼻子一摸, 認囉.
如果有謬誤, 請各位不吝協助修正, 謝謝. :-)
汽缸的參數: YAMAHA YP125Fi
缸徑 53.7 mm, 行程 54.8 mm => 排氣量 124.11 cc(mL)
四行程汽缸, 故每 1000 轉中, 進氣 500 次.
汽油的參數: 92 無鉛
( 100mL 液體中含 92mL Octane, 8 mL Heptane )
Octane: Heptane:
m.w.(分子量 = 114.23) m.w.= 100.20
D(密度) = 0.703 D = 0.68
空氣參數: 21% O2, 79% N2 ( V @NTP).
氧氣分子量 32. 氮氣分子量 28
每 100 L 空氣中含氧 21 L ( 27.43 g ), 氮氣 79 L ( 90.29 g )
空燃比設定 14.3 ( 1 g 汽油, 14.3 g 空氣)
說明: 14.7 為常見的汽油當量比, 但是汽油組成為C4~C14以及olefin,
以庚烷與辛烷組成的汽油, 空燃當量比約為 15.
汽化率: 100%
說明: 汽油大部分的汽化都是在汽缸"內"完成的,
汽化率 100% 表示在氧化反應前,
汽油已經完全汽化, 毫無液體存在.
汽化率越高, 油耗越低.
如果汽油以液體形態進入汽缸的比例越高, 效率越低.
其他的參數:
怠速: 1600 RPM ( 驗排氣沒有人開油門在驗的吧? XD )
油耗: 35 km/L (266次油耗記錄統計數字)
根據氣體理想方程式 PV = nRT (這個 google 得到, 有興趣的朋友可以看看)
考慮進氣負壓與歧管高溫等因素,
再回頭修正 PV factor. 設定設在 0.78 (78%)
這樣才符合我的車的油耗跟轉速跟速度.
上面這種東西再寫下去, 可能有人想打我了... 呵.
以下的流量為 NTP 條件下( 1 atm, 25 deg.C ),
真實的流量會比這些值更大, 但要考慮壓力、溫度等因素,
但我們在做觸媒床試驗時, 是以 NTP 為條件,
才有共通的計算基準, 實驗數據的比較才有意義.
排氣量: 124.11 mL
怠速: 1600 RPM
空燃比: 14.3 (w/w)
辛烷值: 92 (l/l)
反應前:
汽油氣體流量: 1.36 L/min
(Heptane: 0.12 L/min)
(Octane: 1.24 L/min)
空氣流量: 76.09 L/min
(O2: 15.98 L/min)
(N2: 60.11 L/min)
氧化反應: Rs + O2 -> CO2 + H2O, Rs = Heptane + Octane
汽油轉化率: 90 %
反應後:
Rs: 0.14 L/min
O2: 0.86 L/min
N2: 60.11 L/min
CO2: 9.67 L/min
H2O: 10.89 L/min
缺氧反應: Rs + O2 -> CO + H2O
汽油轉化率: 51.3 %
反應後:
Rs: 0.07 L/min ( 807 ppm, dry based: 939 ppm)
O2: 0.00 L/min ( 3 ppm, dry based: 3 ppm)
N2: 60.11 L/min ( 73.38 %, dry based: 85.39 %)
CO2: 9.67 L/min ( 11.81 %, dry based: 13.74 %)
CO: 0.55 L/min ( 0.67 %, dry based: 0.78 %)
H2O: 11.51 L/min ( 14.06 %)
以上這個部份在汽缸內. 不考慮 NOx 生成與其他副產物.
底下這個部份, 才回到爭議的機車排氣管觸媒了...
(呵, 上面的部份, 花了我一個禮拜有空算這鬼東西的時間,
下面這個部份, 改表格跟換計算式只花了我十分鐘, 太沒有效率了, 今害...... )
設定二次空氣進料量: 4.57 L/min ( O/CO = 8.29, O/Rs = 69.1 )
觸媒床直徑 5 cm, 高 10 cm,
所以: 空間流速(GHSV) = 22908
空間流速的定義: Gas Hourly Space Velocity
以淺顯些的說法, 指的是氣體每小時通過"觸媒床*體積*的倍數".
反應前:
Rs: 0.07 L/min ( 765 ppm, dry based: 882 ppm)
O2: 0.96 L/min ( 1.11 %, dry based: 1.28 %)
N2: 63.72 L/min ( 73.68 %, dry based: 85.00 %)
CO2: 9.67 L/min ( 11.18 %, dry based: 12.90 %)
CO: 0.55 L/min ( 0.64 %, dry based: 0.74 %)
H2O: 11.51 L/min ( 13.31 %)
CO 氧化反應: CO + O2 -> CO2
CO 轉化率設定: 90%
反應後:
Rs: 0.07 L/min ( 767 ppm, dry based: 885 ppm)
O2: 0.71 L/min ( 0.83 %, dry based: 0.95 %)
N2: 63.72 L/min ( 73.89 %, dry based: 85.28 %)
CO2: 10.17 L/min ( 11.79 %, dry based: 13.61 %)
CO: 0.06 L/min ( 639 ppm, dry based: 738 ppm)
H2O: 11.51 L/min ( 13.35 %)
Rs 氧化反應: Rs + O2 -> CO2 + H2O, Rs = Heptane + Octane
汽油轉化率設定: 87 %
反應後:
Rs: 0.01 L/min ( 99 ppm, dry based: 116 ppm)
O2: 0.00 L/min ( 0.00 %, dry based: 0.00 %)
N2: 63.72 L/min ( 73.72 %, dry based: 85.64 %)
CO2: 10.62 L/min ( 12.29 %, dry based: 14.28 %)
CO: 0.06 L/min ( 638 ppm, dry based: 741 ppm)
H2O: 12.03 L/min ( 13.91 %)
排氣濃度, 跟我過去三次排氣檢驗的數值接近.
二次進氣空氣流量, 是以排氣檢驗的值回推.
真要量, 想到要拆車殼, 想到要接那顆流量計我頭就很大...
真要認真驗證, 我可以在二次進氣的進氣口裝上零壓降的空氣流量計,
在排氣管上鑽孔、焊一根不鏽鋼管加上球閥作採樣口,
接上那組價錢超過 S320 的分析儀, 再來把這些理論計算表詳細回推,
一定可以把計算作得更完整, 然後回頭把排氣管切開, 取觸媒出來分析.
問題是, 若冒著被開除的風險玩這麼大,
再來是這實在很浪費我的時間, 回頭就可以跟前輩討教,
何必花這麼大的力氣去驗證我的計算, 只為了跟非技術人員討論技術問題?
你, Abcb, 能拿出什麼相應的籌碼來陪我玩呢?
還是你只能在 google 上面找一些無關痛癢的資料? :-)
再回頭提一下, 上面這些計算基礎, 高中化學就有.
再回頭提一下, 那顆氧化觸媒, 好巧, 在我的反應系統上也有裝.
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┼╯ Author: adaplant 從 118-160-68-165.dynamic.hinet.net 發表
→ doomcat 推：0.55->0.06因該只有少10%吧，照forget的算法，因該不到 10/07/19
→ doomcat 推：10倍!! 我因該不用回去重念小學吧@_@ 10/07/19
→ doomcat 推：XD 是降了90% 也就是少了10倍 :P:P:P 10/07/19
→ adaplant 推：其實直接拿濃度算轉化率 是錯的 可以概算 但並不正確 10/07/20
→ adaplant 推：因為氣體有增加(二次空氣) 再來是反應後體積會更大 10/07/20
→ adaplant 推：要看反應物的組成 跟反應轉化率 10/07/20
→ momo2585 推：其實forget的文是2637不是2367的說 0..0 10/07/20
→ momo2585 推：仔細的看了一下這篇..adaplant真強大... 10/07/20