作者: adaplant (|||￣ ￣) 站內: Talk
標題: Re: [請益]請問這樣算二氧化碳排放量對嗎？
時間: Sun Jan 25 05:14:58 2009
先列出計算基礎(以純化學/理論觀點出發):
四行程引擎: 進 壓 爆 排
一個完整的四行程運行須轉720度, 即曲軸轉兩圈.
(吸入空氣量 = 排氣量 * 轉速 / 2 )
汽車缸數不計, 原則同上.
辛烷值(on.)以異辛烷為 100, 正庚烷為 0.
因此以下計算 95無鉛汽油視為 95% 異辛烷, 5% 正庚烷. (重量百分比)
混合比不考慮, 以完全燃燒(等當量)計算.
汽油進入汽缸尚未點燃前以視為未汽化,
且未汽化前體積與空氣量相比極小, 其體積忽略不計.
理想氣體方程式: PV = nRT (同溫同壓, V 體積正比於 n 莫耳數)
NTP: 1 莫耳(mol) = 24.5 公升(L)
空氣中含氧為 21% (體積百分比).
辛烷, 分子量: 114.2302 (g/mol), 密度: 0.703 (g/mL)
完全燃燒: C10H22 + 15.5 * O2 -> 10 * CO2 + 11 * H2O
意即: 1 mol 辛烷 全燃燒需 15.5 mol 氧氣, 產生 10 mol 二氧化碳.
庚烷, 分子量: 100.2034 (g/mL), 密度: 0.684 (g/mL)
完全燃燒: C9H20 + 14 * O2 -> 9 * CO2 + 10 * H2O
意即: 1 mol 庚烷 全燃燒需 14 mol 氧氣, 產生 9 mol 二氧化碳.
以下計算限制在以上條件範圍內, 計算結果列出數字至小數點第二位.
(*:有些小數點後數字對照前式或許有些奇怪, 容後解釋即知為何如此.)
以 95 無鉛汽油為計算基準.
每 100g 95 無鉛 含 95g 辛烷, 5g 庚烷, 莫耳數為:
辛烷: 95 / 114.2302 = 0.83 mol,
庚烷: 5 / 100.2034 = 0.05 mol,
所需 氧莫耳數 / 體積 及 空氣量為:
辛烷: 0.83 * 15.5 = 12.89 mol, 12.89 * 24.5 = 315.82 L,
315.82 / 0.21 = 1503.91 L (air)
庚烷: 0.05 * 14 = 0.70 mol, 0.70 mol * 24.5 = 17.12 L,
17.12 / 0.21 = 81.50 L (air)
因此以 95 無鉛汽油為例, 空氣燃燒分配比例為:
辛烷: 1503.91 / (1503.91 + 81.50)
庚烷: 81.50 / (1503.91 + 81.50)
四行程引擎所需空氣流量為 交換量(c.c.) * 轉速 / 2
排氣量 150 c.c. (mL) = 0.15 L, 轉速 1600 rpm, 吸入空氣量/氧量為:
0.15 * 1600 / 2 = 120 (L/min, air)
120 * 0.21 = 25.2 (L/min, O2)
25.2 / 24.5 = 1.03 (mol/min, O2)
換算為辛烷、庚烷全燃燒更自所需的空氣量/氧量/辛烷,庚烷量為:
辛烷: 120 * 1503.91 / (1503.91 + 81.50) = 113.83 (L/min, air)
113.83 * 0.21 = 23.9 (L/min, O2)
23.9 / 24.5 = 0.98 (mol/min, O2)
0.98 / 15.5 = 0.06 (mol/min, Octane)
0.06 / 114.2302 = 7.19 (g/min, Octane)
7.19 / 0.703 = 10.23 (mL/min, Octane)
CO2 排放量: 0.06 * 10 = 0.63 (mol/min, CO2)
0.63 * 24.5 = 15.42 (L/min, CO2)
庚烷: 120 * 81.50 / (1503.91 + 81.50 ) = 6.17 (L/min, air)
6.17 * 0.21 = 1.30 (L/min, O2)
1.30 / 24.5 = 0.05 (mol/min, O2)
0.05 / 14 = 0.00 (mol/min, Heptane)
0.00 / 100.2034 = 0.38 (g/min, Heptane)
0.38 / 0.684 = 0.55 (mL/min, Heptane)
CO2 排放量: 0.00 * 9 = 0.03 (mol/min, CO2)
0.03 * 24.5 = 0.83 (L/min, CO2)
CO2 總排放量: 16.26 L/min (排氣量 150 cc, 轉速 1600 rpm)
這些計算太累了,
排氣量 1500cc, 轉速 800 rpm,
要不要算這麼累? 不用!!!
150 cc, 轉速 1600 rpm, CO2 排放量 16.26 L/min,
1500 cc, 轉速 800 rpm, CO2 排放量就 81.28 L/min.
既然原文是想比機車與汽車,
那我就拿常看到的幾個數字概算.
(什麼齒比傳動之類的不管, 速度是大概抓的數字)
機車 汽車 (括弧內為時速)
排氣量 150 1500
怠速轉速 1600(0) 800(0)
中速轉速 6000(60) 2000(70)
極速轉速 8000(100) 4000(150)
換算二氧化碳排放量:
每分鐘排放量 機車 汽車 (括弧內為每公里排放量)
怠速 16.26 81.28
中速 60.96(60.96) 203.19(174.16)
極速 81.28(48.77) 406.38(162.55)
如果有人對這些無聊的算式有興趣的話, 可以看看我剛剛作的試算表,
這也是為什麼上面有些數字怪怪的, 因為我直接把試算表上的數值謄下來.
裡面忽略了一些極精算但又所佔不多的部份, 如果算式內有誤亦請不吝指正. :-)
如果有人對油耗計算有興趣的話, 這個表裡也有相關訊息在內.
這個表一開始的起源是計算油耗用的,
沒想到陪了我好幾年, 沒事就拿出來算一下...XD
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試算表檔案下載位址: http://adaplant.myweb.hinet.net/CO2-emission.xls
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┼╯ Author: adaplant 從 118-160-73-61.dynamic.hinet.net 發表
→ adaplant 推：補說明 紅色為輸入值(因變數) 藍色為計算值(應變數) 09/01/25
→ adaplant 推：黑色數字的部份視情形調整 原表內為常數 09/01/25
→ Roderick 推：專業！清新！健康！ 09/01/25
→ adaplant 推：老羅 這試算表你也能作 裡面用的是高中化學 XD 09/01/25
→ tomli 推：同重量的氣體體積跟溫度變化有關，這是不是也要考慮� 09/01/25
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→ angelevil 推：你們兩個過年太無聊嗎XDDDDD 09/01/25
→ adaplant 推：既然要算 就算一下啊 09/01/25
→ ok183 推：如果直接用油耗來算會不會更省事...除了怠速 09/01/25
→ adaplant 推：油耗跟混合比跟傳動有關 一點都不省事 :) 09/01/25
→ englishyam 推：太多變數了...算不完 09/01/26
→ jackal9400 推：高手.... 09/01/26
→ BBOY 推：感謝諸位大大，尤其是adaplant大，小弟已得到答案了� 09/01/29