第8章_实验指导_机动车尾气排放
环境科学领域研究进展与环境保护作业指导书

环境科学领域研究进展与环境保护作业指导书第1章绪论 (3)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 研究内容与方法 (4)第2章环境科学基本理论 (4)2.1 环境科学的概念与内涵 (4)2.2 环境科学的学科体系 (5)2.3 环境科学的研究方法 (5)第3章全球环境问题 (6)3.1 全球气候变化 (6)3.1.1 气候变化原因及影响 (6)3.1.2 国际应对措施及合作 (6)3.1.3 气候变化对我国的影响及应对策略 (6)3.2 生物多样性丧失 (6)3.2.1 生物多样性丧失的原因 (6)3.2.2 生物多样性的价值与保护意义 (6)3.2.3 国际生物多样性保护策略 (6)3.2.4 我国生物多样性保护现状与展望 (6)3.3 污染物跨境传输 (7)3.3.1 污染物跨境传输的途径与影响 (7)3.3.2 国际合作与政策法规 (7)3.3.3 我国跨境污染物传输问题及应对策略 (7)3.3.4 跨境污染物传输的未来挑战与对策 (7)第4章我国环境问题与挑战 (7)4.1 我国环境问题的特点 (7)4.2 我国环境现状分析 (7)4.3 我国环境保护面临的挑战 (8)第5章环境污染防治技术 (8)5.1 大气污染防治技术 (8)5.1.1 燃煤污染控制技术 (8)5.1.2 机动车尾气净化技术 (8)5.1.3 工业挥发性有机物治理技术 (9)5.2 水污染防治技术 (9)5.2.1 污水处理技术 (9)5.2.2 水体富营养化防治技术 (9)5.2.3 地下水污染防治技术 (9)5.3 土壤污染防治技术 (9)5.3.1 土壤污染监测技术 (9)5.3.2 土壤污染修复技术 (9)5.3.3 农用地土壤污染防治技术 (9)5.3.4 工业场地土壤污染防治技术 (9)第6章生态环境保护与修复 (9)6.1 生态系统保护策略 (9)6.1.1 生态系统保护概述 (9)6.1.2 生态系统保护原则 (10)6.1.3 生态系统保护措施 (10)6.2 生物多样性保护 (10)6.2.1 生物多样性保护意义 (10)6.2.2 生物多样性保护策略 (10)6.2.3 生物多样性保护措施 (10)6.3 生态修复技术 (10)6.3.1 生态修复概述 (11)6.3.2 生态修复技术类型 (11)6.3.3 生态修复技术应用 (11)第7章环境监测与评价 (11)7.1 环境监测方法 (11)7.1.1 采样方法 (11)7.1.2 分析方法 (11)7.1.3 在线监测技术 (12)7.2 环境质量评价 (12)7.2.1 评价指标 (12)7.2.2 评价方法 (12)7.2.3 应用案例 (12)7.3 环境风险评价 (12)7.3.1 环境风险评估方法 (12)7.3.2 环境风险防范与应急预案 (12)7.3.3 应用实例 (12)第8章环境管理政策与制度 (12)8.1 国际环境管理体系 (13)8.1.1 国际环境管理体系的起源与发展 (13)8.1.2 主要国际环境协议与公约 (13)8.1.3 国际环境管理体系的实施与效果评估 (13)8.2 我国环境管理政策 (13)8.2.1 我国环境管理政策的演变 (13)8.2.2 当前我国环境管理政策框架 (13)8.2.3 我国环境管理政策的主要措施 (13)8.3 环境法律法规体系 (13)8.3.1 我国环境法律法规体系构建 (13)8.3.2 重要环境法律法规解析 (13)8.3.3 环境法律法规的实施与监督 (14)第9章环境教育与公众参与 (14)9.1 环境教育理论与实践 (14)9.1.1 环境教育的理论基础 (14)9.1.2 环境教育的实践方法 (14)9.1.3 我国环境教育的现状与展望 (14)9.2 公众参与环境保护 (14)9.2.1 公众参与环境保护的法律依据 (14)9.2.2 公众参与环境保护的途径与方式 (14)9.2.3 提高公众参与环境保护效果的措施 (15)9.3 环保社会组织的作用 (15)9.3.1 环保社会组织的类型与功能 (15)9.3.2 环保社会组织在环境保护中的作用 (15)9.3.3 与环保社会组织的合作 (15)第10章环境科学领域研究进展与展望 (15)10.1 环境科学研究前沿动态 (15)10.1.1 全球气候变化与应对策略 (15)10.1.2 大气污染与控制技术 (15)10.1.3 水环境质量改善与修复技术 (15)10.2 环境保护技术发展趋势 (16)10.2.1 清洁能源技术的研发与应用 (16)10.2.2 环境监测技术进步 (16)10.2.3 固体废物处理与资源化技术 (16)10.3 生态环境可持续发展策略展望 (16)10.3.1 绿色发展理念的推广与实践 (16)10.3.2 生态系统服务功能保护与恢复 (16)10.3.3 环境教育与公众参与 (16)第1章绪论1.1 研究背景与意义环境问题已成为全球关注的焦点,我国作为世界上人口最多的国家,面临着严重的环境污染和生态破坏问题。
汽车尾气排放实训报告

汽车尾气排放实训报告汽车尾气排放实训报告尾气排放是汽车使用过程中产生的重要环境问题之一。
随着全球汽车拥有量的增加,汽车尾气排放对大气污染和健康造成的影响也日渐加重。
为了更好地了解和应对汽车尾气排放问题,我们开展了相关实训并进行了一系列的实验和研究。
本次实训我们选择了几种主要的汽车尾气排放污染物进行研究,包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)和碳氢化合物(HC)。
我们通过实验的方式测量和分析了不同车辆在不同工况下的尾气排放特征,并采取了一系列的控制措施来降低尾气排放。
首先,我们通过先进的尾气分析仪器对不同车辆的尾气进行了采样和分析。
通过对比不同车辆在怠速、低速行驶和高速行驶等工况下的尾气排放数据,我们发现尾气排放浓度与车辆驾驶工况和车辆技术状况有着密切的关系。
其中,怠速状态下的尾气排放最高,高速行驶状态下的尾气排放相对较低。
然后,我们针对尾气排放过高的情况,采取了一系列的控制措施。
首先,我们优化了自身车辆的使用方式,包括正确的启动和熄火操作、避免急加速和急刹车等,以减少不必要的尾气排放。
其次,我们选择使用高质量的燃油,避免使用劣质或夹带杂质的燃油,以减少尾气中有害物质的生成。
另外,我们还对车辆进行了相应的维护保养,包括及时更换空气滤清器、火花塞和机油等,以保证车辆的排放系统处于良好状态。
此外,我们还研究了一些降低汽车尾气排放的新技术和新材料。
例如,我们探索了使用催化转化器来降解尾气中的有害物质,使用颗粒捕捉器来减少颗粒物的排放,以及使用电动车辆来替代传统燃油车等。
这些新技术和新材料的应用对于减少汽车尾气排放,改善环境质量具有重要意义。
通过本次实训,我们深入了解了汽车尾气排放问题的严重性,并通过实验和研究提出了一系列的解决方案。
降低汽车尾气排放,减少空气污染对人们健康和环境的影响已经成为当下的重要课题。
在未来的发展中,我们将继续关注和研究汽车尾气排放问题,并积极推动相关技术的应用和发展,以实现更加环保和可持续的交通出行。
关于汽车污染实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在探究汽车尾气对环境的影响,特别是对大气质量的污染,并探讨降低汽车污染的可能措施。
二、实验背景随着我国经济的快速发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气排放成为城市大气污染的重要来源之一。
汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅的化合物及颗粒物等有害物质,这些物质不仅对人类健康造成危害,还会影响大气质量,导致温室效应和酸雨等环境问题。
三、实验材料与设备1. 实验材料:不同排量的小汽车、排气管捕集器、气体检测仪、采样瓶、温度计、湿度计等。
2. 实验设备:汽车尾气分析仪、化学分析仪器、计算机等。
四、实验方法1. 选择不同排量的小汽车,分别进行实验。
2. 将排气管捕集器连接到汽车排气管上,启动汽车,记录实验时间。
3. 使用气体检测仪和采样瓶,分别检测尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅的化合物及颗粒物等有害物质。
4. 同时,记录实验过程中的环境温度和湿度。
5. 对比不同排量汽车尾气中有害物质的排放情况。
6. 分析实验数据,探讨降低汽车污染的可能措施。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示,不同排量的小汽车尾气中有害物质的排放情况存在差异。
排量越大的汽车,尾气中有害物质的排放量越高。
2. 实验过程中,环境温度和湿度对尾气中有害物质的排放有一定影响。
温度越高、湿度越低,有害物质排放量越大。
3. 实验数据表明,汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害物质对大气质量的影响较大。
六、降低汽车污染的措施1. 推广新能源汽车,减少传统燃油汽车的使用。
2. 优化交通结构,减少城市拥堵,降低汽车尾气排放。
3. 加强汽车尾气排放检测,对排放超标车辆进行处罚。
4. 提高汽车燃油品质,降低有害物质排放。
5. 鼓励汽车使用清洁燃料,如天然气、乙醇等。
6. 加强公众环保意识教育,倡导绿色出行。
七、实验结论本次实验结果表明,汽车尾气对环境质量有较大影响,降低汽车污染需要从多个方面入手。
通过推广新能源汽车、优化交通结构、加强排放检测等措施,可以有效降低汽车污染,改善大气质量。
汽车排放检测教案模板及范文

课时:1课时年级:八年级教材:《物理》教学目标:1. 知识与技能:了解汽车排放检测的原理和方法,掌握尾气分析仪的使用方法。
2. 过程与方法:通过实验,培养学生观察、分析、实验操作等能力。
3. 情感态度与价值观:提高学生对环保的认识,树立节能减排的意识。
教学重点:1. 汽车排放检测的原理和方法。
2. 尾气分析仪的使用方法。
教学难点:1. 尾气分析仪的校准方法。
2. 实验数据的分析。
教学过程:一、导入新课1. 提问:同学们,你们知道汽车排放对环境有哪些危害吗?2. 引导学生思考,引出汽车排放检测的重要性。
二、新课讲授1. 讲解汽车排放检测的原理和方法,包括双怠速法、稳态工况法、瞬态工况法等。
2. 介绍尾气分析仪的结构和功能,讲解其使用方法。
三、实验演示1. 教师演示尾气分析仪的校准方法。
2. 教师演示汽车排放检测实验操作步骤。
四、学生实验1. 学生分组进行实验,操作尾气分析仪进行汽车排放检测。
2. 教师巡回指导,解答学生疑问。
五、实验数据处理1. 学生记录实验数据,进行数据分析。
2. 教师引导学生分析实验数据,得出结论。
六、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,强调汽车排放检测的重要性。
2. 布置课后作业,巩固所学知识。
教学反思:本节课通过讲解汽车排放检测的原理和方法,让学生了解汽车排放对环境的影响,提高学生的环保意识。
在实验过程中,学生能够掌握尾气分析仪的使用方法,培养观察、分析、实验操作等能力。
在今后的教学中,要注重理论与实践相结合,让学生在实际操作中提高环保意识。
汽车尾气排放检测与治理技术

汽车尾气排放检测与治理技术汽车尾气排放是造成环境污染的主要原因之一。
随着汽车数量的迅速增加,尾气排放问题日益凸显。
为了保护环境和人类的健康,汽车尾气排放检测与治理技术变得至关重要。
下面将详细介绍汽车尾气排放检测与治理技术的步骤和内容。
1. 汽车尾气排放检测技术的步骤:a. 采集样本:首先,需要采集汽车尾气样本。
这通常通过专业的尾气检测仪器或设备来完成。
尾气样本应该来自各种不同类型的汽车,以获得全面的数据。
b. 分析成分:收集到的尾气样本将被送往实验室进行分析。
在实验室中,尾气样本将被检测其成分,如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
c. 比对标准:检测结果将与尾气排放标准进行比对,以确定汽车是否达到排放限制。
尾气排放标准通常由政府和环保机构制定。
d. 记录数据:最后,将检测结果记录下来,包括车辆型号、排放成分和排放水平等。
这些数据将有助于制定更有效的治理措施。
2. 汽车尾气排放治理技术的内容:a. 优化燃烧过程:通过优化汽车燃烧过程,可以降低尾气排放。
这包括改进燃料供给系统、提高燃烧效率和减少非完全燃烧。
b. 应用净化装置:安装净化装置可以有效减少尾气排放物的产生。
例如,汽车尾气净化催化剂可以将有害气体转化为无害的物质。
c. 换用清洁能源:推广和使用清洁能源汽车,如电动汽车或混合动力汽车,可以显著减少尾气排放。
d. 强化排放限制:制定更严格的尾气排放标准,并对不符合标准的汽车进行处罚,以推动汽车制造商采取更多措施减少尾气排放。
e. 提高管理和监督:改进汽车尾气排放管理和监督体系,确保检测的准确性和可靠性。
加强对汽车检测机构的监管,防止违法操作和欺诈行为。
3. 汽车尾气排放检测与治理技术的意义:a. 保护环境:汽车尾气排放是空气污染的重要来源之一。
通过检测和治理尾气排放,可以减少空气中有害物质的浓度,保护环境质量。
b. 促进健康:尾气排放物中的有害物质对人体健康造成威胁。
减少尾气排放将有助于改善人们的健康状况,减少呼吸道疾病和其他相关疾病的发生。
《工业催化基础》课件(第8章-环境催化基础)2015-8

化工资源有效利用国家重点实验室
4
第二节 催化脱硫过程
2、H2还原法
反应式: SO2 + 2H2 = S + 2H2O S + H2 = H2S
常用催化剂:多孔载体负载Fe、Co,Ni等活性组分的催化剂;铝矾土 做催化剂;钌负载于多种载体(MgO、TiO2 、ZrO2 、HfO2 、SiO2 、 Al2O3 和VO2 )钌催化剂还有一个共同的特点,就是反应的选择性几 乎为百分之百,出口气体中检测不到H2S。催化剂Ru/TiO2 在低温时具 有很高的活性。
• 由于燃煤烟气中的NO浓度低,NO氧化反应的反应速率低,因此必须有催化剂的参与。目前有 三种类型的催化剂,即分子筛、活性炭、金属氧化物或贵金属催化剂。过渡金属离子交换分 子筛对NO氧化有较大活性。所得活性顺序为:Cu2+>Cr3+>Co2+>Fe3+>Ni2+。水和SO2都是烟道 气中存在的物质,它们对催化剂活性有很大影响。氢型丝光沸石也有不错的活性。
含NOx的气体在一定温度和催化剂的作用下,与还原剂发生反应。其中的二氧化氮还原为氮气, 还原剂与气体中的氧发生反应生成水和二氧化碳。还原剂有氢、甲烷、一较化碳和低碳氢化合 物。在工业上可选用合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等作为还原剂 ,一般将这些气体统称为燃料气。
H2为还原剂时
化工工业资催源化有与效反利应用工国程家研重究点室实验室
1313
第三节 催化脱氮过程
2、催化还原法:
利用不同的还原剂,在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和水,通称为催化还 原法。净化过程中,可依还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为非选择性催化还原和选择性 催化还原两类。
汽车尾气排放实训报告

汽车尾气排放实训报告尾气排放是指汽车在燃烧燃料的过程中产生的废气排放到大气中的过程。
随着汽车数量的急剧增加,尾气排放已成为城市空气污染的主要原因之一。
为了减少尾气排放对环境的影响,降低空气污染程度,汽车尾气排放实训成为一项重要的课题。
本次实训旨在通过实际操作和数据分析,研究汽车尾气排放的排放浓度和组成,以及影响尾气排放浓度的因素。
实训中我们选择了一辆柴油车和一辆汽油车作为研究对象,分别进行尾气排放测试和数据采集。
在实训过程中,我们首先使用了尾气分析仪对两辆车辆的尾气排放进行了测试。
测试结果显示,柴油车的尾气排放浓度较高,主要污染物包括一氧化碳、氮氧化物和颗粒物。
而汽油车的尾气排放浓度较低,主要污染物为一氧化碳和氮氧化物。
这一结果说明了柴油车在尾气排放方面存在较大的环境污染问题。
进一步分析数据,我们发现尾气排放浓度与车辆的行驶速度和加速度密切相关。
在高速行驶和急加速的情况下,尾气排放浓度明显增加。
这是因为在高速行驶和急加速时,发动机燃烧燃料的速度加快,燃烧不完全导致尾气排放增加。
因此,合理控制车速和减少急加速对减少尾气排放具有重要意义。
我们还发现了柴油车和汽油车在不同行驶工况下的尾气排放差异。
在城区拥堵路段行驶时,柴油车的尾气排放浓度显著高于汽油车。
这是因为柴油车的发动机结构和燃烧方式不同于汽油车,导致在低速行驶和怠速时,柴油车燃烧不完全,尾气排放增加。
因此,在城市交通拥堵的情况下,合理选择车辆类型对减少尾气排放也具有一定意义。
针对尾气排放问题,我们还探讨了一些减少尾气排放的方法。
首先,选择清洁能源汽车,如电动车、混合动力车等,可以有效降低尾气排放浓度。
其次,科学驾驶,避免急加速、急刹车和长时间怠速,可以降低尾气排放。
此外,定期对车辆进行保养和检修,保证发动机的正常工作和燃烧效率,也能减少尾气排放。
总结起来,本次汽车尾气排放实训通过实际操作和数据分析,研究了尾气排放浓度和组成,以及影响尾气排放浓度的因素。
关于汽车尾气的实习报告

实习报告:汽车尾气排放控制技术研究一、实习背景及目的随着我国经济的快速发展,汽车工业也取得了显著的进步,汽车已经成为人们日常生活出行的主要工具。
然而,汽车尾气排放对环境造成的污染问题日益严重,已经成为我国大气污染的重要来源之一。
为了应对这一问题,我国政府出台了一系列政策措施,加大了对汽车尾气排放的控制力度。
本次实习的目的就是通过在汽车尾气处理企业进行实地考察和学习,深入了解汽车尾气排放控制技术,为我国汽车尾气排放控制工作提出建议。
二、实习内容及过程1. 企业概况了解实习的第一步是了解企业基本概况,包括企业的发展历程、主要业务、产品和技术水平等。
通过与企业相关负责人的交流,我们了解到该企业主要从事汽车尾气排放控制技术的研究和生产,拥有一支专业的技术研发团队,具备先进的实验设备和生产工艺。
2. 尾气处理技术学习在企业技术人员的指导下,我们学习了汽车尾气处理技术的基本原理和流程。
主要包括尾气净化装置、尾气还原装置和尾气焚烧装置等。
其中,尾气净化装置主要是通过催化转化将有害气体转化为无害气体,尾气还原装置则是通过还原反应将有害物质转化为氮气和水,尾气焚烧装置则是将有害气体进行燃烧处理,转化为二氧化碳和水。
3. 实地参观考察在实习过程中,我们还参观了企业的生产车间和实验室,亲眼目睹了汽车尾气处理装置的生产过程和实验方法。
在实验室,我们了解了企业如何通过实验研究来优化尾气处理技术,提高净化效果。
4. 尾气处理技术交流在实习的最后阶段,我们与企业的技术人员进行了深度交流,探讨了当前汽车尾气排放控制技术的现状和挑战。
技术人员指出,虽然目前汽车尾气排放控制技术取得了一定的成果,但仍然存在一些技术难题,如催化剂的寿命、尾气处理装置的耐久性和成本等。
三、实习收获及建议通过本次实习,我们深入了解了汽车尾气排放控制技术的基本原理和流程,对我国汽车尾气排放控制工作有了更直观的认识。
结合实习过程中的所学所得,我认为可以从以下几个方面加强对汽车尾气排放的控制:1. 加大技术研发投入,提高尾气处理技术水平。
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综合实验指导:机动车尾气排放教学目的和要求:通过机动车尾气排放问题,使学生:1.了解可以用统计的知识来解决这种类型的重要问题;2.了解汽车尾气排放对空气造成的污染问题、危害及应对措施;3.体验利用数据拟合和线性回归的思想、方法,图形来分析和解决实际问题的过程;4.激发学生学习数学以及进行探究性学习的兴趣。
知识点:数据拟合线性回归函数最值必备技能:1. 无穷级数求和技巧2. 计算数学期望3. 数据拟合主要内容1. 应用场景1.1 尾气排放遥感探测技术1.2 尾气排放数据的采集1.3 需要解决的问题2. 问题分析与模型建立2.1 数据转换2.2 回归分析与数据拟合2.3 以排放量为目标的车速优化3.任务1. 应用场景汽车,卡车,摩托车和公交车排放出大量的一氧化碳,碳氢化合物、氮氧化合物和微粒。
主要是这些化合物造成了空气污染。
机动车尾气排放物,尤其是一氧化碳、氮氧化合物和碳氢化合物对人类的健康十分有害。
一氧化碳是含碳燃料的不完全燃烧所产生的一种无臭、无味、无色的气体。
它通过肺进入血流,降低血液的载氧能力,减少血液对人体器官和组织的供氧量。
那些心血管疾病患者尤其是心绞痛或者外周血管疾病的患者,暴露在一氧化碳中对健康的危害更为严重。
接触高浓度的一氧化碳会降低人的视觉、工作能力、手灵活度、学习能力和处理复杂事物的能力。
氮氧化合物也会对健康产生多种影响。
二氧化氮会刺激肺组织,并降低人体对呼吸道疾病(例如,流感)的抵抗能力。
氮氧化合物是形成酸雨的主要物质,酸雨会影响到陆生和水生生态系统。
过度的大气氮沉降将导致营养物质富集(超营养作用)。
最后,碳氢化合物和氮氧化合物在热和阳光的作用下将发生化学反应,产生臭氧。
通常在炎热的夏季,臭氧在大气中很容易形成。
基态臭氧是烟雾污染的主要成分,烟雾污染在夏天将会覆盖很多地区。
短时间内(1-3小时)接触高浓度的臭氧,将会提高发病率和增加呼吸道疾病的急诊率。
随着世界经济的发展,机动车数量的飞速增加,机动车尾气排放问题更加严峻。
许多政府都开始执行一些控制机动车尾气排放的政策。
美国、欧洲和日本在降低空气污染的一些问题上,正有着稳步的发展。
在全球范围内,先进的控制污染技术(尤其是催化剂和无铅汽油),已经得到了推广。
但是,世界经济的持续增长需要政策来支持,而这些政策不能对经济产生消极的影响,即不能限制机动车的所有权。
世界上的许多城市已经实施了相关的政策,这些政策包括了先进的公交管制、综合的运输规划和智能运输系统。
过去的研究结果表明,行车方式对机动车尾气排放量的影响很大。
与平稳的行驶相比,频繁的加速行驶或者减速行驶会排放出更多的汽车尾气。
一个高效的交通信号配时系统可以平稳机动车流量,在一定程度上,可以降低尾气排放量。
另外,良好的交通运输规划可以宏观地改变城市机动车的行车型态。
1.1 尾气排放遥感探测技术成功地制定出一项控制尾气排放的政策,关键是在不同的交通量和环境中获得精确的尾气排放数据。
“烟雾狗”是在本方案中所使用的尾气排放遥感探测装置。
它是通过对环境进行监测来测定出机动车尾气的排放量。
“烟雾狗”可以同时检测出尾气中一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化合物和二氧化碳的排放浓度。
此装置的一个显著特点是可以测定出机动车的瞬时速度和加速度。
图1 “烟雾狗”正在遥测汽车尾气和车速表1 “烟雾狗”在休斯顿采集到的CO和HC浓度数据 1.2 尾气排放数据的采集在德克萨斯州,休斯顿某条高速公路的斜坡弯道处,用“烟雾狗”采集机动车尾气的排放数据。
由于“烟雾狗”在作业时只能采集到行车时的尾气排放数据,因此,汽车空转时的数据并没有采集到。
这些数据将通过所建立的回归模型来计算出。
表1是采集到的CO(一氧化碳)和HC(碳氢化合物)排放浓度的部分数据。
1.3 需要解决的问题车辆以多大的车速行驶会使CO 和 HC的排放系数都达到最小?如果所有的司机都以最佳的车速行驶,总的CO 或 HC排放量将会最小。
另一方面,如果机动车变速行驶,气体的排放量将会增加。
分析如下的情况,假设两辆不同的机动车按两种不同的行驶方案行驶。
每辆机动车都行驶30秒,第一辆车以时速35公里匀速行驶,而第二辆车的速度在时速29公里到时速42公里不断变化(见表2)。
30秒后,两辆机动车都行驶了相同的距离:35英尺。
尽管,两辆机动车在相同的时间里行驶了相同的距离,但是每辆机动车的尾气排放量却是不同的。
表2详细的说明了这两种不同的行车方案。
表2 两辆车在30秒内行驶的速度2. 问题分析与模型建立2.1 数据转换为了建立车速与尾气排放量之间的模型,引入两个排放参量:排放系数(克/英里)和排放速率(克/秒)。
排放系数是指每辆机动车每公里的尾气排放量。
排放速率是指每辆机动车每秒钟的尾气排放量。
定义以下的变量:· %CO : CO 的排放浓度(%);· %HC : HC 的排放浓度(%);· s CO :CO 的排放速率(g/s);· s HC : HC 的排放速率(g/s);·m CO : CO 的排放系数(g/mi); · m HC : HC 的排放系数(g/mi);· u :机动车的瞬时速度(mph);· optimal u :使排放量最小的最佳行驶速度;· 010,1,,b b c c :常量(回归模型的系数)将排放浓度转换为排放速率存在分歧。
许多科学家和工程师都采用美国南海岸空气质量管理局提出的如下线性相关关系,将排放浓度和排放速率进行转换。
排放浓度转换为排放系数:排放浓度转换为排放速率:2.2 回归分析与数据拟合在许多科学与工程的应用领域里,变量之间的关系是通过从实验室或现场中的实验性研究中搜集的原始数据来建立的。
然后,绘出数据的相关图像,得出它们之间的关系。
在这个方案里,相互关联的两个变量是车速和CO/HC 排放速率。
由于在测量中可能存在的误差,将会导致车速和CO/HC 排放速率数据并不在精确的光滑曲线。
因此,数据分析的工作将变为3步:·对两个变量间的关系做出数学形式上的假设(模型假设);·基于收集的现场数据估计出模型的未知参量(数据拟合);·分析已校准的函数关系对观测数据的拟合程度(模型检验);这个数据分析过程称为回归。
科学研究表明:在机动车尾气排放量的问题上,车速和CO 或HC 排放速率之间的最佳数学函数关系是自然对数,如下所示:速度u 是自变量, 排放速率S CO 、S HC 是因变量,常系数0c 和 1c 是模型常量。
用数据拟合可确定(5)式和(6)式中的未知参量,得出最佳的拟合曲线。
拟合的优劣可由相关系数r 来衡量,其取值范围从-1到+1。
如果r 接近+1,表示存在明显的正相关关系;接近-1,表示存在明显的负相关关系; r 接近0,表示在自变量和因变量之间不存在相关关系。
2.3 以排放量为目标的车速优化通过从(3)式和(4)式中求解m CO 和m HC ,将排放速率(g/s)转化为排放系数(g/mi),所得新方程如下:利用(5)(6)(7)(8),可以得到排放系数关于速度的简单表达式,其结果如下:013600(/)b b um e CO g mi u+= (9) 013600(/)c c um e HC g mi u+= (10) 接下来,就可以建立图表分析:当速度为多少时排放系数最小。
这些速度是制定先进交通管理计划以减少尾气排放量的关键信息。
3.课外任务1)利用表1中的数据画出CO 排放浓度与速率关系曲线图和HC 排放浓度和速率关系曲线图。
2)用(1)—(4)式将CO/HC 的排放浓度转换成CO/HC 的排放系数和排放速率。
在电子表格里增加8栏:数据编号、速度、CO 百分浓度、HC 百分浓度、CO 的排放系数、HC 的排放系数、CO 的排放速率、HC 的排放速率。
3)用2)中整理好的数据,分别画出4幅能表示出车速与CO、HC 的排放系数及CO、HC 的排放速率之间的关系图。
基于对曲线图的分析,指出哪一组对应关系在曲线的外形和变化趋势上更具有规律性。
4)利用线性回归方法和2)中的数据来确定(5)式和(6)式中的参数。
分别画出 和关于车速的图像,并进行相关系数检验。
这些模型是合理的吗?说明理由。
5)请在一幅图中作两条曲线:一条表示车速与CO 排放速率之间的关系,另一条表示车速与CO 排放系数之间的关系;在第二幅图里也做两条曲线,其中一条是表示车速与HC 排放速率之间的关系,另一条是表示车速和HC 排放系数之间的关系。
设速度从0mph 开始每次递增5mph,到70mph。
观察这两幅图,有没有一个速度可以使得排放系数最小?车辆以多大的车速行驶会使CO 和HC 的排放系数都达到最小?6)根据表2中的数据,画出两幅曲线图。
一幅是匀速行车曲线图,另外一幅是变速行车曲线图。
在每一幅速度曲线图上,应该有两条曲线:一条代表时间和速度的关系,另外一条代表时间和距离的关系。
用不同的y 轴来表示速度和距离。
用前面得到的回归方程式来计算表2中不同的速度曲线下任一时刻的CO 和 HC 的排放量,将计算结果填入表内。
然后,分别计算出两种速度模式下,运行过程中CO 和HC 总的排放量。
从计算结果中得出什么结论?7)假设在某段高速公路上碰巧发生了一起交通事故。
一位警官来到场处理相应的工作,并且牵引车也来到现场将事故车辆移开。
从事故发生到事故现场完全清理干净共花了40()ln S CO ()ln S HC分钟。
在这段时间里,一共有200辆车被迫停止。
假设每辆车的平均等待时间是30分钟。
计算出由于交通事故造成的这200辆汽车CO 和 HC的额外总排放量。
从计算结果中可以得到什么结论?提示:将回归方程中的车速设置为0,求得机动车在空转时的尾气排放速率。