硕士论文——船舶排放实船测试方法研究

《硕士论文——船舶排放实船测试方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文(专业学位)船舶排放实船测试方法研究姓名：学号：所在院系：汽车学院学科门类：工程学科专业：动力工程指导教师：二〇XX年X月StudyonRealWorldShipEmissionTestMethodCandidate:StudentNumber:School/Department:SchoolofAutomotiveStudiesDiscipline:EngineeringMay,2010MasterMajor:PowerEngineeringSupervisor:同济大学硕士学位论

2、文摘要摘要随着经济的快速发展和全球化，船舶作为主要运输工具保持快速发展。与此同时，船舶带来的大气排放问题也得到了越来越多的关注。目前，我国对船舶的大气排放监管还处于起步阶段，船舶排放实船测试作为排放监控的技术基础，具有重要的研究意义。本文基于船舶排放实船测试的特点和需求，结合对各类排放物生成机理与测试方法的研究，设计搭建了适用于我国中小型船舶的便携式船舶排放实船测试平台；基于对我国典型船舶航行特点及其主机运行特性的研究，设计了科学的实船测试工况；对上海港某典型船舶进行了实船排放试验，验证了本文所

3、设计搭建的实船排放测试平台的实际使用效果；基于实船排放试验结果，研究了试验船舶的排放特性并建立了基于船舶主机功率与航行工况分布特性的全程加权排放因子计算方法。得出的主要结论有：(1)设计了适用于我国典型船舶的实船排放测试工况：(a)对于小型船舶而言，测试工况主要包括进出港、巡航、作业、怠速停泊等日常典型工况，以及90%、70%、50%和25%主机负荷（对应转速96%、89%、80%、63%额定转速）的准稳态航行工况；(b)对于中大型船舶而言，测试工况主要包括进出港、巡航、作业、怠速停泊等日常典型

4、工况，以及60%、45%、30%和15%主机负荷（对应转速84%、77%、67%、53%额定转速）的准稳态航行工况。(2)设计搭建了便携式船舶排放实船测试平台，可测试船舶航速，环境温度、压力、湿度，排气流量、温度、压力，气态物（CO、CO2、THC、NOx、SO2）瞬态排放浓度，颗粒物瞬态排放浓度，颗粒物粒径分布，以及颗粒物化学组分。(3)对一艘典型的内河干货运输船进行了实船排放试验，验证了本文设计的实船测试平台在实际使用效果良好。此外，基于实船试验结果研究了试验船舶的排放特性，结论如下：(a)

5、气态物和颗粒物瞬态排放特性：进出港时，各类排放物瞬态排放浓度出现剧烈波动，而巡航和怠速停泊时则相对稳定；(b)颗粒物数量排放特性：颗粒数量排放主要集中在中小粒径段，随粒径大小呈双峰分布，进出港和怠速停泊时颗粒物中PM0.1数量占比最高，而巡航时则PM0.1~2.5浓度最大，颗粒物对数数量峰值粒径分别为40nm和200nm；(c)颗粒物质量排放特性：颗粒物质量排放主要集中在大粒径段，且随粒径大小呈双峰分布，不同工况下颗粒物中PM2.5~10占比均达到85%以上，PM0.1占比最低，质量峰值粒径分别

6、为310nm和626nm，其中第二峰值处浓度最高，并且巡航、进港、离港和怠速停泊时第二ITongjiUniversityMasterofPhilosophyAbstract峰值处依次上升；(d)随主机负荷增大：CO浓度先降低后升高，低负荷时浓度较高；CO2浓度迅速升高后基本保持稳定，低负荷时浓度较低；THC浓度先降低后升高，低负荷时浓度较高；NOx和SO2浓度迅速升高后缓慢上升；PM和PN浓度先降低后升高；PM0.1数量和质量占比不断降低，PM2.5~0.1数量和质量占比不断上升，同时颗粒排放集

7、中区从小粒径段向中粒径段移动；(e)颗粒物阴离子和OC/EC排放特性：颗粒阴阳离子成分主要为NO2-、NO3-、SO42-和NH4+；颗粒物中有机碳主要为OC1和OC2，其中OC1占比最高而OC4占比最低，颗粒物中EC2占比最高，EC1略高于EC3。(4)基于实船试验结果，采用3种常规的排放因子计算方法计算了试验船舶的排放因子，还研究建立了基于船舶主机功率的排放因子估算法与基于主机功率和航行工况分布特征的加权排放因子计算方法，结论如下：(a)不同评价标准的排放因子算法各有特点，而本文建立的基于主

8、机功率和航行工况分布的全程加权排放因子是最优方法，不仅可以反映不同主机在实际航行时的排放水平，还能便捷地与排放法规进行对比以快速判断船舶排放是否超标；(b)船舶CO2、SO2及NOx基于主机功率的排放因子变化趋势相似，低负荷时较低而中高负荷较高；THC和CO随工况的变化趋势相似，低负荷时较高而中高主机负荷时较低；PM和PN排放因子在中等主机负荷时最低，而低负荷与高负荷时较高。关键词：船舶排放；船舶柴油机；实船测试方法；排放因子TongjiUniversityMasterofEngineering