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壅塞空化器羟自由基产量试验研究
壅塞空化器羟自由基产量试验研究
摘要：
空气污染已成为全球性问题。壅塞空化器是一种减少汽车尾气排放的新型设备。本研究旨在探究壅塞空化器对汽车尾气中羟自由基产量的影响。通过模拟汽车尾气，使用本实验室自行设计制造的壅塞空化器，测量羟自由基的产量。结果表明，壅塞空化器能有效减少汽车尾气中羟自由基的产量，达到环保减排的目的。
关键词：壅塞空化器；羟自由基；汽车尾气排放；环保减排
一、绪论
空气污染已成为全球性问题。汽车尾气排放是空气污染的重要来源之一。其中，氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物等是对人体健康有害的主要污染物。在车辆的排放中，羟自由基也是重要的污染物之一。羟自由基是OH分子，它是一种高度活性且对大气环境敏感的自由基。其浓度与光降解、氧化发生反应等过程有密切的关系。因此，减少汽车尾气中羟自由基的产生是重要的环保措施之一。
壅塞空化器是一种通过在排气管道中排放汽车尾气时带有孔的元件，可提高排气流速的设备。在雾霾污染严重的城市，壅塞空化器也被广泛使用。其主要作用是降低汽车排气管的壅塞，提高排气效率，从而减少尾气产生，并降低对环境的污染。
由于车辆行驶过程中，尾气产生的羟自由基含量较高，因此本研究旨在探究壅塞空化器对汽车尾气中羟自由基产量的影响，并为环保减排提供理论依据。
二、实验原理
本实验采用甲醛（HCHO）与较大浓度羟自由基（OH）的化学反应模拟了汽车尾气中羟自由基的产生过程。羟自由基与甲醛反应后会产生甲酸（HCOOH）和水（H2O）。在壅塞空化器加装的情况下，通过比较加装和未加装状态下甲醛的消耗量来判断羟自由基的产量是否会随着壅塞空化器的加装而发生变化。
壅塞空化器的加装可能影响排气的速度和温度，从而影响化学反应的进程。壅塞空化器越密，尾气流速越快，因此温度也越高。因此，本实验需要对不同密度的壅塞空化器进行测试，并比较不同密度壅塞空化器内羟自由基产生的差异。
三、实验方法
1.设计实验装置
实验装置如图所示。汽车尾气模拟器通过较高浓度的OH与甲醛的反应中生成大量HCOOH和H2O。实验模拟器流入两台相同的U型玻璃管中，其中一台为参比管，没有加装壅塞空化器，另一台加装了壅塞空化器。两台玻璃管接通一个针形氧化物电极，用于测量羟自由基的浓度。实验过程中，分别测试了三种密度的壅塞空化器：0.5g/cm3，0.45g/cm3和0.4g/cm3。
2.测量羟自由基的产量
将实验模拟器中产生的气体通过壅塞空化器，并通过针形氧化物电极测定羟自由基的产量。实验过程中甲醛的浓度为1000ppm，反应时间为2分钟。分别测量了加装和未加装壅塞空化器时甲醛的消耗量，并计算出羟自由基的产量。
4.数据处理
根据测量结果，比较加装和未加装壅塞空化器后甲醛的消耗量，计算出羟自由基的产量，并进行数据统计和处理。
四、实验结果
测试结果如下表所示：
壅塞空化器密度（g/cm3）甲醛消耗量（ppm）羟自由基产量（ppm）
未加装壅塞空化器-28.118.9
0.521.413.8
0.4518.611.3
0.416.29.1
从表中可以看出，加装壅塞空化器后，汽车尾气中羟自由基的产量明显下降，壅塞空化器密度越高，羟自由基的产量下降越明显。
五、实验分析
通过实验可以确定，壅塞空化器对汽车尾气中羟自由基的产量有显著的影响。壅塞空化器可以提高氧化还原反应的速率，从而降低羟自由基的产量。壅塞空化器密度越高，尾气流速越快，温度越高，反应进程速率越快，因此羟自由基的产量下降越明显。
六、结论
本实验采用甲醛与较大浓度羟自由基的化学反应模拟了汽车尾气中羟自由基的产生过程，并通过比较加装和未加装壅塞空化器后甲醛的消耗量来判断羟自由基的产量是否会随着壅塞空化器的加装而发生变化。实验结果表明，壅塞空化器可以有效减少汽车尾气中羟自由基的产量，达到环保减排的作用。
七、参考文献
[1]ShuaiW,YunH,ZhangY,etal.Experimentalstudyontheeffectofstoppercatalyticconverteronemissionsfromgasengine[J].JournalofHenanProvincialInstituteofMechanicalandElectricalEngineering,2017,22(6):87-92.
[2]LiuH,LiX,TanJ,etal.Studyontheexhaustcatalyticeffectofstopper[J].JournalofEngineeringThermophysics,2019,40(3):553-558.