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[硕士论文] 王敏
载运工具运用工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,机动车保有量呈大幅度增长趋势,交通排放已经成为大气环境的重要污染源。影响车辆油耗和排放的因素除了自身燃油经济性和排放特性之外,还包括道路环境、交通状况、驾驶员等其他因素,公路等级是决定上述因素差异性的基础。比功率(Vehic le Spec ific Po wer)与汽车的油耗和排放密切相关,大量的研究开始采用比功率进行汽车油耗排放的量化。但是,不同公路等级轻重型车的VSP分布特性、油耗排放规律还有待挖掘。基于此,本文将对不同公路等级轻重型车(轻型车指小轿车,重型车指大型货车和大型客车)的油耗排放以及VSP分布特性展开研究。
  为了评估不同公路等级的汽车油耗和排放水平,本文实测了不同公路等级下轻重型车的逐秒速度运行数据,对采集到的数据进行质量控制后,基于机动车比功率理论模型,得到轻重型车在不同公路等级的比功率分布;最后运用排放模型MOVES测算了不同公路等级汽车的排放和油耗。结果表明:三种车型的比功率分布呈正态分布;大型货车在高速公路平均油耗最低,在三级公路平均油耗最高,分别为18.245 L/100k m和29.154L/100k m,四级公路的平均油耗大约是高速公路的1.59倍;大型客车在高速公路和四级公路的平均油耗分别为18.921 L/100k m、31.862 L/100k m,四级公路的平均油耗大约是高速公路的1.7倍;小轿车在高速公路和四级公路的平均油耗值分别为5.012 L/100k m、12.648 L/100km,四级公路的平均油耗大约是高速公路的2.5倍;三种车型CO、NOx、PM2.5以及THC的平均污染水平随着高速公路、一级公路、二级公路、三级公路呈上升趋势。研究结果对实施交通运输节能减排策略具有一定的参考价值。
[博士论文] 施赟
环境工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一。柴油机是我国机动车NOx排放的主要贡献源,控制柴油机NOx排放,有助于改善我国大气环境质量。目前,NH3选择性催化还原NOx技术是柴油机尾气NOx净化的最有效手段。针对柴油机尾气特点,本文研发了催化活性好、N2选择性高、抗积炭能力强及抗硫性能好的HBEA分子筛负载铈基催化剂,为柴油机尾气NOx处理催化剂的研发提供了理论支持及参考。
  本论文采用浸渍法制备了不同CeO2负载量的Cex/HBEA催化剂,并对其NH3-SCR催化活性进行评价。在175~500℃反应温度区间内Cex/HBEA催化剂的N2选择性均能维持在98%以上。当模拟反应气体中仅存在NH3、NOx、O2和N2时,Ce1/HBEA催化剂的NH3-SCR催化活性窗口最宽,250~500℃的NOx去除率均能够达到90%以上。同时,对比分析了Cex/HBEA催化剂和Cex/SAPO-34催化剂的催化活性差异,结果表明Cex/HBEA催化剂的催化活性温度窗口比Cex/SAPO-34催化剂的催化活性温度窗口宽。此外,H2O、SO2和C3H6均会抑制Ce1/HBEA催化剂的催化活性,其中C3H6对Ce1/HBEA催化剂催化活性的抑制作用最为显著。
  Ce1/HBEA催化剂虽然具备优异的SCR催化活性,但Ce1/HBEA催化剂易积炭失活,这限制了Ce1/HBEA催化剂在柴油机尾气NOx控制中的应用。本文进一步研究了铈的负载量对Cex/HBEA催化剂抗积炭能力的影响。提高CeO2负载量能够显著改善催化剂的抗积炭能力,CeO2的最优负载量为48 wt%。当反应气体中存在500 ppm C3H6,Ce48/HBEA催化剂NOx转化率大于90%的反应温度窗口为300~450℃。通过XRD、XPS和HRTEM等催化剂表征手段,结合Cex/HBEA催化剂抗积炭性能评价结果,Ce48/HBEA催化剂具备良好抗积炭能力的主要原因是:1)Ce48/HBEA催化剂具备以HBEA分子筛为核,表面包裹CeO2外壳的HBEA-CeO2核壳结构;2)负载的CeO2能抑制C3H6吸附到催化剂表面;3)负载的CeO2能抑制积炭形成。
  柴油中含有微量的硫元素,经发动机燃烧后,尾气中会存在SO2。本文研究了SO2对Cex/HBEA催化剂NH3-SCR催化活性的影响。结果表明,CeO2与SO2在催化剂表面反应生成的三价铈硫酸盐会覆盖催化剂表面的活性位点,抑制催化剂NH3-SCR催化活性。提高CeO2负载量,有助于增强Cex/HBEA催化剂的抗硫性。在所考察的催化剂中,Ce48/HBEA催化剂的抗硫性最好。高温热处理能够去除催化剂表面的硫酸盐,使硫中毒的CeO2得到再生;经800℃高温再生后,硫中毒的Ce48/HBEA催化剂催化活性能得到恢复。
  利用气固原位红外光谱仪研究了Cex/HBEA催化剂表面的催化反应机理。Cex/HBEA催化剂表面NH3-SCR反应活性中间产物主要是吸附在Br(o)nsted酸性位上的NH4+和吸附在CeO2上的NO3-。Ce48/HBEA催化剂表面既存在吸附态氨和气相中氮氧化物反应的E-R反应机理,又存在吸附态氨与吸附态氮氧化物反应的L-H反应机理。C3H6与NH3会竞争吸附到HBEA催化剂表面的Br(o)nsted酸性位上,从而抑制Cex/HBEA催化剂低温NH3-SCR催化活性。然而,吸附到Ce48/HBEA催化剂表面的大部分C3H6会被催化氧化为含有羰基和羧酸根的中间产物后,进一步被氧化分解为CO和CO2。因此,Ce48/HBEA催化剂具备良好的抗积炭能力。此外,CeO2经350℃硫化处理12h后能够在表面引入SO42-形成SO42-/CeO2固体超强酸,增强对NH3的吸附能力,从而促进NH3-SCR反应。但是,过度硫化处理,会生成非活性的Ce2(SO4)3。一方面Ce2(SO4)3会覆盖催化剂表面的酸性位点,阻碍反应气体NH3与催化剂表面酸性位点的接触;另一方面Ce2(SO4)3的形成阻碍了Ce4+与Ce3+间的氧化还原循环。因此,Ce2(SO4)3的形成会抑制铈基催化剂的NH3-SCR催化活性。
  以Ce48/HBEA为研究对象,构建了稳态动力学实验条件,建立了NH3-SCR本征动力学模型,并计算了相关动力学参数。225℃时NH3和O2的反应分级数均为0,而NO的反应分级数为0.75,说明Ce48/HBEA催化剂表面NH3-SCR反应仅受NO浓度的影响。200℃和225℃的反应速率常数分别为17.1 L g-1 min-1和22.7 Lg-1 min-1,说明温度越高反应速率越快。Ce48/HBEA催化剂的反应活化能Ea为22.19 kJ mol-1,明显低于商用钒钨钛催化剂的活化能(70~90 kJ mol-1)。
[硕士论文] 周玉棠
船舶与海洋工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:目前,由于船舶尾气中含有大量的硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)等多种污染物,造成了日益严重的大气污染问题。国际海事组织制定并通过了MARPOL73/78公约附则Ⅵ,对废气中NOx浓度设定了明确的限值要求。为了满足排放标准,人们提出了选择性催化还原(SCR)、废气再循环(EGR)、湿法洗涤氧化、臭氧(O3)氧化等多种不同的船舶尾气脱硝方法。其中O3氧化方法具有脱硝效率高、原理简单等特点,具有良好的应用前景。本文初步研究了O3自分解特性,进而开展了O3氧化脱硝实验研究,最后初步研究了湿法洗涤对O3氧化脱硝性能的影响及其作用机理。
  本研究主要内容包括:⑴研究了O3自分解特性。结果表明,烟气温度是影响O3自分解的主要因素,随着烟气温度的升高,O3自分解率增加。其中当温度小于100℃时,O3自分解率缓慢增加,而当温度大于200℃时,O3自分解率明显增加。当烟气温度为100℃时,随烟气停留时间的增加,O3自分解率缓慢增加,不同O3浓度对应的O3自分解率的变化趋势基本一致。⑵研究了O3氧化脱硝性能,并分析了相关反应机理。结果表明,随O3/NO摩尔比的增加,NO氧化率明显增加。当O3/NO摩尔比≥1时,NO氧化率为100%。当O3/NO摩尔比为1时,烟气停留时间对NO氧化率无明显影响。当烟气中有NO和SO2同时存在时,SO2对NO氧化率有一定的抑制作用,当O3/NO摩尔比为1、SO2浓度为1000 ppm时,NO氧化率只达到90%,而SO2去除率为4%。⑶研究了湿法洗涤对O3氧化脱硝性能的影响,分别开展了NaClO2、NaClO、H2O2协同O3氧化脱硝实验,综合考虑选取NaClO较为合适。然后分别考察了O3浓度、NaClO溶液pH值、有效氯浓度对NO氧化率的影响。当NaClO溶液pH值为7时,增加O3浓度和NaClO有效氯浓度,可以明显提高NO氧化率。由于NaClO溶液中有效氯成分比例随溶液pH值变化而变化,pH值对NaClO溶液湿法脱硝性能影响较大。当O3浓度为300 ppm、NaClO有效氯浓度为10mmol/L时,pH值3、7、11所对应的NO氧化率分别为100%、96%和67%。实验兼顾考虑溶液的酸碱腐蚀问题和脱硝率,建议采用pH值为7的NaClO溶液与O3协同开展后续研究。
[博士论文] 邢辉
轮机工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:海上运输在可持续运输中始终扮演着重要的角色,它为经济社会发展做出了巨大贡献,但同时,在大气污染物及温室气体排放方面也占据了较大的份额。与国外发达国家或地区相比,我国对船舶废气排放的评价、管理和控制以及相关政策措施的完善还存在较大的差距。开展沿海地区及海运船队废气排放(包括船舶NOx、CO、HC、CO2、SO2和PM排放)的量化研究和特征分析,将能为环境管理者和航运利益相关者制定排放控制措施提供有效的决策依据,对于持续降低船舶排放的危害、切实保障公众健康具有十分重要的意义。
  针对船舶废气排放量化模型存在船舶流量、发动机功率、航速和废气排放因子等基础数据缺乏及对具体测算对象的适用性问题,本研究开展了模型参数的本地化研究:(1)基于Clarksons及CCS(ChinaClassificationSociety)船舶数据库的统计分析,建立了海运船舶主机标定功率、副机总标定功率和船舶设计航速等动力参数与船舶总吨的对应关系;(2)针对我国生产的分别满足IMO(InternationalMaritimeOrganization)NOxTierⅠ、TierⅡ标准的76台和113台船用柴油机母型机排放测试报告的统计分析,得到了我国生产的分别满足IMONOxTierⅠ、TierⅡ标准的低速、中速、高速主机以及中速、高速副机基于燃油的排放因子和基于做功的排放因子,并建立了各类型船用柴油机基于做功的排放因子与柴油机负荷之间的对应关系。
  通过对船舶活动过程的详细分类,将船舶废气排放在空间上分为定工况的海上航路排放和变工况的港口邻近区域排放两部分。采用基于船舶活动的方法,结合海事局船舶抵、离港统计数据,建立了地区性海运废气排放测算模型;结合AIS观测统计数据得到船舶流量信息,建立了区域性海运废气排放测算模型;根据所建立的模型针对大连地区和渤海湾地区开展了海运废气排放量化的实证研究。此外,为有效量化中国水运船队的废气排放,采用基于运输周转量的方法,并结合水路运输周转量与我国GDP(GrossDomesticProduct)之间的回归分析,建立了中国水路运输业燃油消耗和废气排放测算模型。相关的测算方法和研究结论可为我国船舶废气排放的量化或相关部门的政策制定提供参考。
  基于燃油消耗、基于船舶活动以及基于运输周转量的模型均是基于根据总体的、宏观的数据进行船舶废气排放量化。由于存在诸多简化和假设,测算结果存在一定的不确定性,也难以体现具体船舶的个体化排放特征。因此,本文建议应对船舶营运数据建立有效的监测、报告、收集和验证机制,基于个体船舶的营运数据进行排放测算和评价,为国际航运业采取有效措施控制船舶排放进行了有益的探索。
[硕士论文] 康利强
动力工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:海运是目前世界上主流的贸易运输方式,其主要的动力设备船舶柴油机带来了巨大的环境污染。作为船舶排放的几种主要大气污染物之一,氮氧化物的生成消除反应机理引起了人们的重视。含氮小分子(CN、NCO、NH2、NH3)是含氮燃料燃烧过程中重要的中间产物,其氧化反应在NOx生成机理中占据了至关重要的地位。因此对于这几个含氮小分子的研究有助于深入了解氮氧化物生成机理,进而对燃烧反应有更为深刻的认识。
  本文利用Gaussian09软件在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对这几组反应的物质构型进行了优化,寻找反应通道及反应过渡态,基于QCISD(T)/CCSD(T)方法在同一基组水平上对构型单点能进行了计算,并经零点能修正后得到反应能垒值。此外,基于RRKM(Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus)理论,利用YL(Yao-Lin)方法对氧化反应中的速率常数进行了计算,并对其非谐振效应进行了分析。对于双分子反应,研究了其在正则系综下的非谐振效应。YL的计算结果显示,双分子反应中存在着极其明显的非谐振效应。随着温度的升高,谐振与非谐振速率常数逐渐增加,其中谐振速率常数增长远远快于非谐振,二者的差距迅速增大。本文计算的几个双分子体系,2000 K时谐振与非谐振常数的差距均在几个数量级以上,非谐振效应极其明显。对于单分子反应,分别研究了其在正则与微正则系综下的速率常数。YL的计算显示温度和能量对非谐振效应影响较大。正则系综下,随着温度的升高,速率常数迅速增加,非谐振效应逐渐显现。2000 K时非谐振效应不太明显。对于微正则系综,能量对非谐振效应的影响较大,2000 K对应的能量附近非谐振效应较为明显,研究中应注意考虑温度和能量对反应非谐振效应的影响。
[硕士论文] 孙井超
船舶与海洋工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:大连港口海运业务繁忙,进出港口的船舶数量众多。海运业务为城市带来经济效益的同时,也为当地的空气带来了污染物质和温室气体。为了保障人们生活的大气环境,急需国内对船舶排放做更加深入的研究,同时应该向发达国家学习海运排放的治理办法。只有了解了船舶的排放数量和特征,才能提供更加科学的决策依据和有效的治理措施。本文测算了大连港口船舶NOx、CO、HC、CO2、 SO2和PM的排放量,分别为8527t、721t、331t、822651t、9122t和1165t。通过对排放清单结果的分析,得到了船舶排放量的分配特征。
  本文选择“自下而上”的办法,通过研究船舶活动过程来确定排放清单,进而得到大连港口船舶排放排放量和排放特征。对所选区域建立了计算模型,并按照船舶活动过程划分为巡航、减速、机动操作和停泊四个阶段,各阶段的距离长度和船舶活动时间通过AIS(Automatic Identification System)统计获取。对计算模型参数中的主机标定功率和船舶的设计航速进行了本地化的研究,主要拟合了选取样本中主机标定功率和船舶设计航速分别与船舶总吨的关系。计算模型参数中的排放因子也是选取了本地化的基于台架试验的研究数值,船舶主机和副机在不同运行工况下排放因子以变化的数值输入到计算模型当中的。本文对副机标定功率的选取是来源于其它文献的研宄,主要通过副机与主机的比值计算。锅炉标定功率的选取来源于美国洛杉矶港口编制船舶排放清单时的数据。结合AIS系统的统计数据,总结了船舶的活动过程,基于“自下而上”的方法,建立了大连港口船舶排放的计算模型,并结合海事部门对大连港口一年进出港船舶数量的统计,测算了大连港口的船舶排放清单。对清单研究结果进行了特征分析。基于水运周转量,测算及预测了大连水运气体排放量。
[博士论文] 杨少龙
轮机工程 大连海事大学 2017(学位年度)
摘要:船舶排放废气造成了日益严重的大气污染。近年来,国际海事组织、各国环保部门对船舶排放SOx与NOx制定了严格地限值规定。现有的单独脱硫或脱硝技术已较为成熟,但面对船舶同时脱硫脱硝需求,采用单独脱硫与脱硝系统的串联组合方式势必将造成设备投资过高、占用空间过大、运营管理过于复杂等突出问题。而目前,船舶湿法脱硫具有脱硫效率高、成本低、二次污染小等特点,已取得一定的商业推广。在此基础上,通过添加适当的氧化剂,则将有可能同时脱除废气中NOx。鉴于此,充分考虑船舶运营及所处环境特点,本文提出一种基于紫外/电解海水的湿法脱硝技术。利用船舶周围海水资源与自身电力资源解决废气排放问题,进而探索出一种可行的船舶废气湿法综合处理方法。
  本研究主要内容包括:⑴针对海水电解制备有效氯过程,利用无隔膜电解装置开展了有效氯制备的实验与模型研究。实验研究了电极材料、电极间距、电流密度与海水盐度等因素对海水电解制备有效氯的影响规律。分析有效氯生成反应动力学及电解槽伏安特性,以有效氯浓度、电流效率、槽电压、电功率及电解电耗等参数为目标,建立了多因素作用的数学模型。结果表明,当有效氯生成速率主要受Cl-扩散速率控制时'增加海水盐度能显著提升有效氯生成速率,且降低电解电耗;而当有效氯生成速率由Cl-扩散传质与电荷转移过程共同作用时,一定范围内增加电流密度将能提高有效氯生成速率,但对电流效率影响较小。此外,天然海水电解实验验证了理论模型的合理性。在溶液温度20℃条件下,利用模型预测了实船高盐度海水(S=40.0‰)电解制备500 mg/L[Cl2]有效氯能耗约3.2 kWh/kg[Cl2]。⑵设计并搭建了模拟船舶废气脱硫脱硝实验平台以及实验级别的半连续鼓泡反应器,对电解海水脱硝的影响因素、反应机理及传质-反应动力学进行了系统研究。结果表明,有效氯浓度、NO入口浓度、溶液初始pH值及O2浓度对脱硝率影响较大。随着有效氯浓度、NO入口浓度及O2浓度增加,脱硝率升高。当溶液初始pH值从3增加到10,脱硝率先升高后降低。在此基础上,结合电解海水中有效氯成分随pH值的分布规律以及液相中氮元素质量平衡分析结果,揭示了电解海水脱硝的主要反应途径。随后,采用经典化学法测定了鼓泡反应器传质性能参数,并分析了NO吸收速率主要影响因素的作用规律。运用宏观反应动力学相关理论,建立了NO吸收速率方程,并实验验证。分析指出了NO吸收传质-反应过程的4种潜在强化途径。建立了NO吸收拟一级反应速率常数随NO入口浓度与有效氯浓度变化的多元非线性拟合模型。最后,提出了一种基于电解海水的船舶废气处理系统方案,并分析了其经济性与应用优势。⑶在单独电解海水脱硝研究基础上,基于自行设计制作的小型紫外-鼓泡反应器,从实验与模型两个角度对紫外/电解海水强化脱硝方法进行了深入研究。结果表明,脱硝率随紫外辐照功率、有效氯浓度、O2浓度的增加而上升。当溶液pH值在3-10范围内时,脱硝率始终较高,且脱硝强化因子随pH值增加而显著升高。当溶液温度升高,脱硝强化因子下降。当NO入口浓度增加时,脱硝率降低。随后,建立了拟一级快速反应NO吸收速率方程,并实验验证。指明了喷洒塔是紫外/电解海水脱硝工艺较为适宜的反应器类型。运用自由基稳态近似理论,建立了简化的液相反应动力学机理模型,并拟合验证模型的合理性。实验与模型研究结果揭示了紫外/电解海水脱硝的主要反应途径及强化脱硝作用机理。相关性能规律及反应动力学模型为后续数值模拟及放大设计提供了理论支撑。最后,提出了一种利用紫外/电解海水高级氧化工艺的船舶多污染物综合处理新方法,为同时处理多种船舶有害污染物(如废气、压载水及生活污水)开拓了新思路。
[硕士论文] 李博
建筑与土木工程 湖南科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济社会的发展,汽车保有量不断增加,大量汽车排放的尾气导致大气环境不断恶化,因此如何处理汽车尾气已成为亟待解决的问题。纳米TiO2材料具有高效、安全及可循环使用等特点,且在太阳光紫外线作用下能将汽车尾气中污染物氧化为无毒无害物质,以起到空气净化作用。由于路面是汽车尾气的第一接触物,因此研究在路面上涂覆纳米TiO2材料进行汽车尾气降解有重要意义。
  本文对国内外研究资料进行汇总,首先总结了纳米TiO2降解汽车尾气机理及提高其降解效率的改性方法,并考虑现有汽车降解效果测试设备不足,开发了能提供均匀光照条件和稳定温度条件的新设备,确定了其元件组成、使用步骤、试验条件及降解效果评价指标;然后以汽车尾气中 NO为例,研究使用纳米 TiO2颗粒直接撒布时其撒布量对 NO降解效果的影响,并分析制备纳米TiO2涂层时剪切速率、纳米 TiO2掺量和分散剂对其降解效果影响规律;此外,研究了纳米TiO2涂层用量对沥青混合料抗滑性能影响规律,并分析采用金刚砂对其进行改善时掺量对改善效果影响;最后基于加速磨耗试验,研究了纳米 TiO2涂层抗滑性能及NO降解效果耐久性。
[硕士论文] 谢林明
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着汽车保有量的快速增长,未来我国报废汽车数量也将急剧增加,如不能科学、高效的进行回收处置和再利用,可能导致严重的资源浪费和二次污染等问题。尽管我国各级政府已颁布多项法律法规管理汽车报废回收,与此同时相关企业在再制造、再利用等方面亦开展了一系列探索,但更多的是追求可回收利用率和再利用率等技术指标,较少关注具体的资源消耗、环境影响,尤其是缺乏对汽车报废回收阶段的生态评价研究。因此,本文从评价模型、评价软件、评价案例等方面围绕汽车报废回收阶段的生态评价开展研究,主要包括以下内容:
  首先,从产业、政策、技术等三方面对国内外汽车报废回收现状进行了梳理和对比分析,总结归纳了我国汽车报废回收处理中存在的突出问题,即相对美、日、德等发达国家而言,整体发展水平比较落后,导致资源利用率偏低、二次污染较大。
  然后,基于我国汽车报废回收的处理流程和特点,将其划分为拆解、逆向物流、再使用、再制造、再利用、焚烧填埋等六个过程。通过梳理所耗物料与矿石资源、所耗能源与化石能源的上下游关系,以及它们与环境排放物之间的相互映射关系,从物料消耗、能源消耗、环境排放等三个维度分别建立了上述六个过程的生态评价模型,旨在从不可再生资源消耗、温室效应、酸化、富营养化、光化学烟雾、人体健康损害等六个方面对汽车报废回收进行生态评价。
  接下来,构建了适合中国国情的汽车报废回收基础数据库,并以上述汽车报废回收生态评价模型为后台计算引擎,配合前台多元化的人机交互界面,利用COM组件技术实现前后台之间的数据通讯,开发了汽车报废回收生态评价软件。
  最后,运用开发的生态评价软件对某乘用车的报废回收进行了实证研究,得到了其报废回收阶段的生态评价结果。为验证该软件计算准确性,对比了上述研究结果与德国 GaBi软件基于相同清单数据所得到的各项影响值。结果表明,两款软件的计算结果在大部分指标上基本一致,仅有人体健康损害存在一定差异,这是由于两款软件在基础数据、计算逻辑、系统默认参数等方面有所不同,因此计算结果不可避免存在一定偏差,但本文开发的生态评价软件专门针对汽车报废回收阶段的生态评价设计,因此在操作效率和准确性上均优于 GaBi软件。
  本文研究成果不仅可为国家制定相关法律法规提供参考,也可为汽车报废回收阶段的各责任主体选择更加节能减排的技术方案提供支撑。
[硕士论文] 崔晋珲
动力工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:在汽车市场,柴油机具有热效率高、耐久性好、可靠性高等特点,但同时柴油机的碳烟微粒尾气排放污染已严重地危害了环境以及人类身体健康。单纯依靠改进发动机燃烧而改善机内净化技术,已经难以满足逐年严格的排放要求。目前柴油机微粒捕集器(DPF)已成为降低柴油机微粒排放的必备装置,而过滤体的再生技术是DPF技术的关键。热再生技术与众多过滤体再生方法相比具有诸多优点,如加热迅速、均匀,热耐久性好,温度控制精确等。过滤体再生时的传热特性将直接影响过滤体在生时的安全性能,因此针对过滤体再生时的传热性能进行研究,具有重要的科学意义和应用价值。
  为此,论文以国家自然科学基金项目“微粒捕集器过滤体复合再生与多场协同机理及优化研究[51176045]”和国家自然科学基金项目“Pd/石墨烯催化型旋转式微粒捕集器过滤体分区微波加热再生与热-电-化-力学耦合协同优化研究[51676066]”为依托,采用数值仿真、多场协同和实验验证相结合的研究方法,对排气流量对微粒捕集器微波加热再生过程传热性能的影响以及速度矢量与温度梯度的协同机理等进行了辨析,论文的主要创新点与研究内容如下:
  (1)根据微粒捕集器微波加热再生特性的研究,建立了DPF微波加热再生数学模型,对微粒捕集器进行了热再生仿真,得出了不同排气流量下的DPF微波加热再生过程过滤体传热特性规律。
  (2)分析关键几何结构参数(导热系数λ、与孔隙率P)与再生气体条件参数(加热最高温度Tmax、来流氧含量),对DPF传热性能的影响。进而综合分析温度梯度的分布变化规律,为降低DPF内部温度梯度极值和保证DPF的高效能比提供理论依据。
  (3)采用多场协同方法对微粒捕集器微波加热再生进行多场协同分析,研究不同排气流量下载体中温度梯度与速度矢量的协同作用,得出了对微波再生中温度场与速度场协同度最好的最佳流量区域。
[硕士论文] 王振乾
环境工程 西北师范大学 2017(学位年度)
摘要:甘肃小陇山林区是我国重要的天然林区,也是甘肃省现存最完整的天然林区之一,具有不可估量的生态价值。宝鸡-天水高速公路主体部分位于甘肃省东南部的天水市北道区辖区内,大部分工程建设穿越小陇山林区。该道路工程共穿越了小陇山林区党川、麦积、东岔、百花四大林场,高速公路通车之后给当地交通带来便利,同时对路域森林种群的生长及分布状况也产生了一定的负生态效应。鉴于此,在高速路域生态段及小陇山林区分别设置样方进行群落学调查,统计了路域森林群落的组成概况,采用Levins模型和Shannon-Wiener指数测算了路域和小陇山林区里华山松群落、锐齿栎群落、油松群落和侧柏群落内各种群的生态位宽度、生态位重叠和生态位相似性比例,并对此进行了对比研究。
  本研究主要内容包括:⑴一般来说建群种在群落当中的生态位宽度值最大。在路域与小陇山林区的锐齿栎、油松和侧柏群落中,它们的建群种生态位宽度值最大。由于干扰,以上各群落中除了建群种之外,其它种群的生态位宽度以及排列顺序都发生了变化。遭受干扰的路域各群落的乔木层种群生态位宽度值较小陇山林区各群落呈增大趋势,而侧柏群落草本层各种群呈减小趋势。路域除了华山松群落的锐齿栎、多毛樱桃种群和油松群落的漆树种群生态位宽度降低之外,其余种群的生态位宽度值均比小陇山林区增大;侧柏群落草本层除了苔草种群的生态位宽度增大之外,其余的种群生态位宽度均比小陇山林区小,其中华山松群落中华山松的增幅最大为1.2%;锐齿栎群落四照花的增幅最大为26.8%;油松群落中锐齿栎的增幅最大为35.5%;侧柏群落中铁杆蒿的降幅最大为38.6%。⑵群落中重叠值越大,表明两者的生物特性越接近,而且利用环境资源的方式越相似,它们之间的竞争也越激烈。在所研究的各群落中,各种对之间并没有出现完全重叠和完全不重叠现象。由于干扰对生境产生了影响,而使得路域各群落中的种群之间的重叠程度较小陇山林区呈增大趋势。其中,路域和小陇山林区华山松、锐齿栎和油松群落生态位重叠值大于0.2的种对分别占总数的85.7%和66.1%、73.8%和66.7%、63.3%和56.7%。而侧柏群落草本层各种群生态位重叠值路域相比小陇山林区呈减小趋势,其中大于0.2的种对分别占92.9%、96.4%。⑶通过对路域与小陇山林区各群落种群生态位相似性比例的测算与对比发现,除了侧柏群落外,路域各群落种群的相似性比例较小陇山林区各群落种群呈增大趋势。其中,路域和小陇山林区华山松、锐齿栎、油松群落和侧柏群落生态位相似性比例大于0.5的分别占总数的89.3%和67.9%、81%和71.4%、80%和53.3%、64.3%和100%。
[硕士论文] 黄帅
环境工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:城际铁路是连接城市之间的高速铁路,由于城际铁路自身的功能特点,修建时车站要尽量靠近集中居民区,因此线路在穿越城区时往往需要修建大量的铁路桥梁,用以解决对居民区和道路河流以及其他敏感区的影响。城际铁路在穿越城区时,列车运行辐射的噪声对两侧环境影响很大,直接或间接地影响沿线居民的生理和心理健康,引起了公众的强烈反应,成为现实生活中不可忽视的环境问题。
  本研究主要内容包括:⑴基于德国Schall03规范的Cadna/A软件预测铁路桥梁处有、无声屏障降噪措施情况下,对距离轨道中心线30m、45m、60m处受声点预测噪声影响,并根据误差分析预测值与实测值之间的关系,结果表明德国预测模式适合我国目前高速铁路噪声的预测。⑵通过对成渝客运专线桥梁段的实际测量,分析桥梁段噪声特性及其变化规律。桥梁处的噪声衰减规律是随着传播距离的增大,桥梁处的噪声值逐渐增大,当噪声值达到最大值时,噪声值开始减小,并且衰减量较大。⑶通过对桥梁处有无声屏障的对比测量中,研究声屏障的降噪效果。桥梁段声屏障有较好的降噪效果,噪声在30m处的降噪量最大。⑷在桥梁处与路基、路桥过渡段处的噪声强度对比中,列车通过桥梁段产生辐射声级与等效声级都最小,通过路桥过渡段产生辐射声级与等效声级最大。⑸对比分析普通铁路与客运专线桥梁段噪声,整体结果相差不大,但是普通铁路的速度远远小于客运专线的速度。
[硕士论文] 宫密秘
环境工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,由于河南省机动车保有量和活动水平的逐渐增大,机动车已经成为大气污染最重要的污染源之一,加快大气复合型污染的形成。开展河南省机动车污染控制研究,探讨机动车污染物排放特征和时空分布规律,合理制定机动车污染控制措施并对其进行评估,已经成为改善大气环境质量的必经之路。
  本论文探讨了河南省机动车污染排放特征和控制策略,完善了河南省机动车污染排放及控制评估体系,该体系主要包括机动车污染物排放清单、时空分布规律、控制对策、减排效果评估等内容。主要结论如下:
  首先,完善了河南省2013年机动车污染排放清单。2013年河南省机动车CO、HC、NOX、PM2.5、PM10和SO2六项污染物排放分别为1081 kt、205 kt、694 kt、38 kt、43 kt和16 kt。其中,郑州市、洛阳市、商丘市和周口市等市为排放相对高的城市;汽油车(含摩托车)是河南省C O和HC的主要机动车排放源;柴油车是河南省地区NOx、PM2.5、PM10和SO2的主要机动车排放源。
  其次,研究河南省典型城市机动车污染时空分布规律。典型城市郑州市、洛阳市和平顶山市呈现出一致的地理分布趋势,各种污染物排放均集中在机动车保有量大、路网密集、交通流量大的各城市中心。
  最后,提出了5种机动车污染控制措施,分别为:淘汰“老旧车”、限行、摩托车数量减半、电动车推广、优化公交出行,并估算了实行不同控制措施时郑州市2020年机动车污染物排放清单和减排效果。结果显示:淘汰老旧车的减排效果最为明显,各种污染物排放量较基线情景下降80%左右。限行对各种污染物也有显著的减排效果,削减量达到基线情景总排放量的30%左右。因此加强控制机动车保有量的增长和全面淘汰老旧车对污染物的减排是很有必要的。
[硕士论文] 高凤如
环境工程 西北师范大学 2017(学位年度)
摘要:种间联结是种群间相互关系的一种表现形式,也是体现群落特征的重要数量和结构指标。种间关联性的研究对于正确认识植物群落的结构、功能、组成及动态有极其重要的意义,并能为植被恢复和物种多样性的保护提供理论依据。本文通过使用方差比率、χ2检验以及关联程度(OI指数、联结系数AC值和点相关系数)等指标,对宝(鸡)天(水)高速公路(以下简称宝天高速公路)路域和小陇山林区锐齿栎群落、油松群落、华山松群落以及侧柏群落的种间关联性进行对比分析。
  本研究主要内容包括:⑴路域和小陇山林区四个群落乔木层、灌木层以及草本层多种间复合关联性多表现为正关联,只有个别群落表现为负关联。正关联结果指示群落作为一个整体与所处环境的协调性。路域的总体关联性低于林区,说明路域的稳定性低于林区,路域植物群落都受到一定破坏。⑵路域种对之间的关联性多低于林区,只有华山松群落乔木层和侧柏群落草本层路域种对之间的关联性高于林区。说明路域的稳定性低于林区。其中:乔木层中路域和林区四个群落多以正关联种对居多,只有华山松群落林区以负关联种对居多(路域侧柏群落除外);灌木层中路域和林区四个群落多以负关联种对居多,只有锐齿栎群落路域和华山松群落林区以正关联种对居多(路域侧柏群落除外);草本层中路域和林区四个群落多以负关联种对居多,只有侧柏群落路域和林区均以正关联种对居多。⑶四个群落中路域正关联程度多低于林区,负关联程度多高于林区。只有个别群落有所差异。其中:乔木层华山松群落路域正关联程度高于林区,负关联程度低于林区。乔木层油松群落路域和林区的独立程度较高。乔木层侧柏群落林区正负关联程度均较高(路域侧柏群落除外);灌木层中侧柏群落林区正负关联程度均较高(路域侧柏群落除外);草本层中华山松群落路域的正负关联强度均低于林区。侧柏群落路域的正负关联强度均高于林区。
[硕士论文] 冯波
环境工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:根据国家发改委《中长期铁路网规划2016》,我国高速铁路在未来十年仍将处于建设的高峰期。高速铁路施工建设给沿线带来巨大的生态风险,如不及时采取有效措施,将给沿线生态环境带来不可逆转的影响。目前,我国对采用哪些指标、何种数学模型计算高速铁路生态风险等级的研究不多,因此有必要对高速铁路生态风险评价展开更深入的研究,这对促进铁路沿线生态环境与人类社会协调发展具有重要意义。新建川南城际铁路内自泸线作为成渝经济圈的重要交通通道,其建设期生态风险方面还需要更详细的研究。
  本研究主要内容包括:⑴利用PSR(压力-状态-响应)模型引入高速铁路生态风险评价指标体系框架,应用该框架指导完成了高速铁路生态风险评价指标体系的构建。包括风险度指数、脆弱度指数、风险管理指数3个一级指标,滑坡风险、土地环境风险、水环境风险等10个二级指标。该指标体系能够高效反映铁路建设造成生态风险的所有重要信息。⑵结合上述指标体系,利用灰色多层次评价法建立了高速铁路生态风险评价量化模型。该模型不仅能够将专家经验给予量化,还能解决高速铁路生态风险评价中数据缺乏的问题。⑶分析了川南城际铁路内自泸线建设期的生态风险源和风险受体,对上述指标体系和量化模型进行了优化,建立了针对川南城际铁路内自泸线的指标体系和量化模型,并计算出该铁路建设期生态风险等级值为3.8841,表明川南城际铁路内自泸线建设期生态风险处于低风险和预警之间,需要重点关注滑坡、水土流失、景观破碎化等风险。
[硕士论文] 张莉
环境工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:为了获取定量的当地机动车颗粒物源成分谱,需要在真实的道路驾驶条件下进行实验研究,但是目前为止还没有任何一项关于测试郑州市机动车排放颗粒物化学组分的实验研究。本研究选取隧道实验,在郑州市京广北路隧道测定了机动车PM2.5,有机碳(OC),元素碳(EC),水溶性无机离子(Na+,NH4+, K+,Mg2+,Ca2+,F–,Cl–,NO3–和SO42–)和多达25种元素(Be、B、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Sr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb)的平均质量浓度和数浓度,以及这些机动车颗粒物化学组成成分的粒径分布特征。
  本研究中隧道采样点1和采样点2处的PM2.5的平均质量浓度分别是198.5±62.5μg m-3和246.6±44.9μg m-3。在隧道10 h采样期间总共有190451辆机动车穿过隧道,其中98%是轻型机动车。本次研究结果表明,在机动车PM2.5中含碳组分占有最大比例,其次是SO42-,然后是NO3-,这种结果与分级颗粒物(PM<0.4, PM0.4-0.7,PM0.7-1.1,PM1.1-2.1,PM2.1-3.3,PM3.3-4.7,PM4.7-5.8,PM5.8-9,PM9-10)分析测试得出的结果一致。平均来说,隧道内机动车颗粒物质量主要集中在1.1-2.1μm粒径范围内,SO42-也是同样,而OC、NH4+和NO3-主要集中在更小的粒径范围0.7-1.1μm。隧道内混合车型机动车PM2.5、OC和EC的平均排放因子分别是36.0 mg veh-1 km-1、10.2 mg veh-1 km-1和4.0 mg veh-1 km-1。从颗粒物数浓度角度来说,大多数颗粒物聚集在核模态范围,峰值现象主要出现在早上6点和晚上6点,这与机动车交通高峰期是一致的。元素分析中,K元素含量最高, Zn元素可能与刹车磨损有关,Al,Ca和Fe更易受道路扬尘的影响,Pb含量降低主要是国家推广使用无铅汽油政策的原因。通过与国内外隧道实验结果对比可知,国内隧道的机动车颗粒物污染情况要比国外严重的多,中国大陆隧道的颗粒物污染情况要比中国台湾严重的多,改善机动车颗粒物污染状况势在必行。
[硕士论文] 任艺彬
环境科学与工程 西北师范大学 2017(学位年度)
摘要:植物群落的多样性研究是目前生物科学和环境之间关系研究中的重要基础领域之一。近年来,由于人类活动区域范围增大,对自然环境破坏严重,生物多样性丧失已经成为全球重大环境问题之一,重要区域或重要物种的识别是制定和实施保护计划的首要步骤,生物多样性保护的优先性研究成为保护生物学研究的焦点之一。集中力量优先保护一些重要的地区是目前生物多样性保护较为现实和高效的途径。高速公路是最具有代表性的人类工程之一,在人类生产生活中起到重要作用,但是在修建及运营过程中会对周边环境造成一定的影响。协调二者之间的关系,探讨如何使二者相辅相成共同为人类发展服务具有十分重要的现实意义。
  本研究通过使用重要值所得出的shannon-wiener多样性指数、pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、丰富度指数,对所选取宝(鸡)天(水)高速公路路域和小陇山天然林林区油松群落(Pinus tabulaeformis Carr.)、华山松群落(Pinus armandii Franch)、锐齿栎群落(Quercus aliena Bl.var.acuteserrata Maxim.)、马氏槭群落(Acer maximowiczii Pax)和侧柏群落(Platycladus orientalis)的物种多样性分别进行对比分析,绘制并分析了各生长型多样性指数图、空间分布图、时间分布图、发育阶段模式图等图表,探讨了路域与林区内共5个植物群落的多样性变化,得出了其多样性与各物理环境的关系。研究结果表明:(1)总体上各植物群落不同生长型物种多样性指标结果为林区内大于路域。路域中多样性指数:草本层>乔木层>灌木层;均匀度指数:草本层>灌木层>乔木层;丰富度指数:乔木层>灌木层>草本层;优势度指数:乔木层>草本层>灌木层。林区内多样性指数:灌木层>草本层>乔木层;均匀度指数:灌木层>草本层>乔木层;丰富度指数:灌木层>草本层>乔木层;优势度指数:乔木层>草本层>灌木层。(2)对比多样性空间分布,阴坡的各多样性指数总体上普遍略高于阳坡,证明在该研究区中,阴坡更利于植物群落的生长,路域的群落表现出的规律比较散乱,变化趋势不是很明晰,植物群落稳定性差,林区内植物群落稳定性较好。(3)多样性发育阶段模式,发现老龄林中的变化趋势路域与小陇山林区的变化图形较为相似,总体上趋势相同,但是在中龄林中变化趋势基本相反,皆不相同,中龄林中丰富度指数明显升高。说明公路建设对林区内的植物群落影响比较显著。
[硕士论文] 郭荣利
机械工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:全球汽车保有量正在迅速增长,由此而来的报废汽车三元催化器也在逐步增长,然而对应的传统回收已不能更好地适应废三元催化器的回收,再加上信息化时代的到来,建立一个信息化回收模式很有必要,要实现信息化与控制化回收,需要一种新型的回收系统。本文对汽车三元催化器的回收系统进行了设计与研究,实现了三元催化器回收系统的信息化。所做主要工作包括:
  ①对当前报废汽车三元催化器的回收模式以及回收自动化信息化的需求进行了调研,在此基础上明确了控制化信息化的功能需求。
  ②结合相关需求,对三元催化器回收装置进行控制功能设计,采用机电一体化技术对回收装置控制电路与主要运动机械结构进行设计,并对回收装置上的嵌入式系统进行信息传输功能进行设计。
  ③结合相关需求,对三元催化器回收管理信息平台进行功能设计,并根据功能结构设计回收管理平台数据库,最后对回收管理平台进行开发。
  ④结合前面三元催化器回收系统的设计,对回收装置进行了样机制作,并以此样机与回收管理平台进行了集成测试。经过初步的测试,系统较好的满足了控制化信息化的业务要求。
[硕士论文] 杨斌
环境科学与工程 西北师范大学 2017(学位年度)
摘要:由于人类大型工程和生产生活的影响,自然植被不断被压缩,各种野生植物的生长规律和种群动态特征均发生较大的变化。本文选取宝天高速公路路域(以下简称路域)与小陇山林区(以下简称林区)油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、山榆(Ulmus macrocarpa)和马氏槭(Acer maximowiczii)6个具有代表性的植物群落,绘制并分析了种群年龄结构图、静态生命表及生存函数曲线;同时采用谱分析与时间序列预测模型探讨了6个种群的波动周期与未来5年、10年、20年的发展状态,以期为路域种群保护与发展提供理论依据。
  本研究主要内容包括:⑴结合种群年龄结构与存活曲线特征,可知:路域华山松、锐齿栎、山榆3个种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,年龄结构表现为衰退型;华北落叶松、马氏槭2个种群存活曲线趋于 Deevey-Ⅱ型,年龄结构表现为稳定型;油松种群存活曲线趋于 Deevey-Ⅲ型,年龄结构表现为增长型。林区油松、华山松、锐齿栎、山榆4个种群存活曲线趋于 Deevey-Ⅱ型,年龄结构表现为稳定型,马氏槭种群存活曲线趋于 Deevey-Ⅲ型,年龄结构表现为增长型;华北落叶松种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,年龄结构表现为衰退型。总体上,路域植被衰退型为主,林区植被种群稳定增长型为主。⑵由死亡率与消失率曲线可知:路域种群死亡率与消失率的峰值在2、3、5和7、8、9龄级集中出现,除油松外其它5个种群在1径级死亡率与消失率为最小值。林区6个种群中除华北落叶松外,其余5个种群在1龄级死亡率与消失率为最大值,不同种群在3、4、5龄级和7、8、9龄级也呈现出死亡率和消失率较高的现象;其中华北落叶松的死亡率和消失率曲线与林区其他种群的不一致,表现为单调上升的趋势。⑶由4个生存函数分析可知:路域6个种群生存函数与累计死亡率函数曲线均在函数值0.5处相交,交点之前生存率大于累积死亡率,交点之后生存率小于累积死亡率。林区6个种群中除华北落叶松外,其余5个种群生存曲线与累计死亡率曲线均未相交,生存函数始终小于累计死亡率函数。结合死亡密度函数与危险率函数可知,路域种群在生长前期表现为增长状态,但在中后期表现出衰退的状态;林区种群生长初期个体数量迅速减小,但在中后期表现出稳定增长的状态。⑷由谱分析可知:路域和林区6种植物种群都受到基波的影响,路域锐齿栎、山榆、华北落叶松和马氏槭4个种群与林区油松、华山松、锐齿栎、华北落叶松和马氏槭5个种群均受基波的影响较为显著,同时在基本周期的基础上还出现了中小周期的波动,但路域油松和华山松种群以及林区山榆种群受1/2基本周期长度的波动影响较为显著。林区种群基波振幅除山榆外皆大于路域种群基波振幅,说明小陇山林区比较稳定的环境中自然林周期性波动更多受到种群本身的生物学生态学特性的影响。⑸通过时间序列预测可知:路域6个植物种群个体数会随时间逐渐减少,林内环境干燥、种子萌发率低、幼苗幼树生长受到抑制是主要原因,20年后华北落叶松种群会率先衰退,其他种群也同样出现个体锐减的情况,路域森林植被总体处于衰退之中。而林区油松、华山松、锐齿栎和马氏槭种群在20年后个体数量会在当前的基础上有少量增加,呈现稳定增长的状态。
[硕士论文] 彭结林
机械电子工程 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,电动汽车呈现出快速发展的趋势,随之将会产生大批量的报废动力电池。这些报废动力电池如果处理不当,将会给环境带来严重的破坏,同时造成大量的资源浪费。现阶段,我国还没有工业化回收再利用报废动力电池的技术,因此,对报废动力电池回收预处理方案及其技术进行研究,具有十分重要的社会意义和经济意义。
  本文以报废动力电池为研究对象,建立其回收预处理方案,并对回收预处理过程中的技术进行研究。首先采用斯坦福模型估算未来几年动力电池的报废量,并分析目前国内外报废动力电池回收处理国情,建立生产者责任制度下的报废动力电池回收体系,在此基础上,提出了可行的三种报废动力电池回收预处理方案。其次采用经济属性指标、环境属性指标、工艺属性指标建立报废动力电池回收预处理方案评价体系,通过对不同报废动力电池回收预处理方案进行模糊综合评分选择最佳方案。
  最后根据所选择的回收预处理方案对其中的技术进行研究,采用集拆解切割外壳与内芯分离于一体的机械方法,设计报废动力电池拆解去芯装置并进行三维建模,选择合适的破碎方式,并对该种破碎方式下报废动力电池的力学特性进行测定,同时对报废动力电池进行破碎实验,对破碎产物进行分析。
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