ГОСТ Р 51249-99 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения (с Изменением N 1, с Поправками
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)
Расчет расхода отработавших газов методами углеродного и углеродокислородного балансов
В приложении приведены методы расчета расхода отработавших газов и (или) расхода воздуха двигателем. Методы основываются на измерениях состава отработавших газов и расхода топлива. Приложение включает два метода для расчета массового расхода отработавших газов. Первый метод (углеродный баланс) применяется при использовании жидких углеводородных топлив, содержащих кислород и азот, в сумме не превышающих 1% по массе. Второй метод универсальный (углеродокислородный баланс) применяется при использовании жидких и газообразных топлив с содержанием Н, С, S, О, N в любых соотношениях.
В таблице В.1 приведены символы величин, используемые в формулах для расчетов, их наименования и единицы величин.
Таблица B.1
Символ | Наименование параметра | Единица величины |
Содержание водорода в топливе Н | % (по массе) | |
| Атомная масса С | а.е.м. |
| Атомная масса Н | То же |
| Атомная масса N | " |
| Атомная масса О | " |
Атомная масса S | " | |
Содержание углерода в топливе С | % (по массе) | |
| Концентрация СО | % (по объему) |
| То же, во "влажных" газах | То же |
Концентрация СО в "сухих" газах | млн | |
| То же, во "влажных" газах | То же |
Концентрация сажи во "влажных" газах | мг/м | |
Содержание азота в топливе N | % (по массе) | |
| Коэффициент избытка воздуха при полном сгорании топлива | кг/кг |
| Коэффициент избытка воздуха при неполном сгорании топлива | То же |
Содержание кислорода в топливе О | % (по массе) | |
Содержание азота во "влажном" воздухе для сгорания N | % (по массе) | |
| Отношение объемов отработавших газов и углеродосодержащих компонентов | м |
| Плотность "влажных" отработавших газов | кг/м |
| Коэффициент состава топлива для расчета углеродного баланса | м |
Коэффициент состава топлива для расчета расхода "сухих" отработавших газов | То же | |
То же, для влажных отработавших газов | " | |
Коэффициент состава топлива для пересчета концентраций при переходе отработавших газов из "сухого" во "влажное" состояние | " | |
| Массовый расход "сухого" воздуха для сгорания | кг/ч |
| То же, для "влажного" воздуха | То же |
| Содержание серы в топливе S | % (по массе) |
Массовый выброс СО | г/ч | |
Массовый выброс С (сажа) | То же | |
| Массовый выброс СО | " |
Массовый выброс СН | " | |
| Массовый выброс Н | " |
Массовый выброс N | " | |
Массовый выброс NO | " | |
| Массовый выброс NO | " |
Массовый выброс О | " | |
| Массовый выброс SO | " |
| Массовый расход "сухих" отработавших газов | кг/ч |
| То же, "влажных" отработавших газов | То же |
gexhw | То же, рассчитанный методом углеродного баланса | " |
| Массовый расход топлива | " |
| Соотношение водорода и углерода в топливе | моль/моль |
Концентрация углеводородов СН в "сухих" газах | млн | |
| То же, во "влажных" газах | То же |
Молекулярный объем индивидуального газа, приведенный к нормальным атмосферным условиям* | дм | |
Молекулярная масса индивидуального газа | г/моль | |
| Концентрация NO | млн |
| Концентрация NO во "влажных" газах | То же |
Содержание воды в воздухе для сгорания | % (по массе) | |
Концентрация О | % (по объему) | |
То же, во "влажных" газах | То же | |
| Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива | кг/кг |
Содержание О | % (по массе) | |
| Содержание О | То же |
| Содержание О | % (по массе) |
Объемный выброс СО, приведенный к нормальным атмосферным условиям* | м | |
| Объемный выброс СО | То же |
| Объемный выброс Н | " |
Объемный выброс СН, приведенный к нормальным атмосферным условиям* | " | |
Объемный выброс N | " | |
Объемный выброс NО, приведенный к нормальным атмосферным условиям* | " | |
| Объемный выброс NO | " |
Объемный выброс О | " | |
| Объемный выброс SO | " |
* Нормальные атмосферные условия | ||
кПа, 
К.
В.1 МЕТОД УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА
Метод включает шесть этапов расчета расхода отработавших газов по измеренным концентрациям углеродосодержащих компонентов с учетом состава топлива.
В.1.1 Первый этап. Расчет необходимого количества воздуха для сгорания стехиометрической смеси.
Процесс полного сгорания:
С+ОСО
(B.1)
4Н+О2Н
О (В.2)
S+О
SO
(В.3)
. (В.4)
В.1.2 Второй этап. Расчет коэффициента избытка воздуха при условии полного сгорания топлива по концентрации СО:
(В.5)
В.1.3 Третий этап. Расчет отношения водород/углерод:
. (В.6)
В.1.4 Четвертый этап. Расчет коэффициента состава топлива для пересчета состава отработавших газов при их переходе из "влажного" состояния в "сухое".
В.1.4.1 Пересчет концентрации компонентов с "сухой" основы на "влажную":
conc=conc
[1-
·(расход топлива/расход "сухого" воздуха)]; (В.7)
=(объем воды в процессе сгорания/полный объем "влажных" отработавших газов). | (В.8) | |||
Полный объем "влажных" отработавших газов=азот в воздухе для сгорания+ | (В.9) | |||