（5）低速制动性
低速制动性也是测功机的一项重要性能指标，它表示的是转速下降时，制动转矩的减少快慢程度。
第10章
1、论述色谱分析仪在气体组分鉴别和浓度测量中的作用、工作原理 答：色谱分析仪由组分分离和组分浓度测量或定性分析两部分组成。
组分分离的基本原理是：被分析的混合物在流动气体或液体（称流动相）的推动下，流经一根装有填充物（称固定相）的管子（称色谱柱），因固定相的吸附或溶解作用，混合物中的各种组分在流动相和固定相中产生浓度分配。由于固定相对不同的组分具有不同的吸附或溶解能力，因此，混合物经过色谱柱后，各种组分在流动相和固定相中形成的浓度分配关系不同，最终导致从色谱柱流出的时间不同，从而达到组分分离的目的。
利用色谱进行混合物组分定性判别的基本依据是色谱流出曲线（色谱峰图）。常用的方法有两种：保留时间分析和加入纯物质比对分析法。保留时间是指被测组分开始进入色谱柱到流出色谱柱后出现浓度最大值所需的时间，反映组分在色谱柱中滞留的时间长短。不同组分在保留时间上的显著差别是组分分离的必要条件。同样，当相关条件不变时，同一组分的保留时间相同。组分与保留时间之间的一一对应关系正是进行组分定性分析的基础。加入纯物质比对分析法通常用来判别混合物中是否含有某种特定的组分。具体做法是：首先测取被测混合物的色谱峰图，然后在被测混合物中加入特定组分的纯物质，测取新的色谱峰图。比较前后两幅色谱峰图，如果原来图中的某一峰值在新图中获得增高，则说明被测混合物中含有特定组分；如果在新的图中出现了原来图中不存在的峰，则说明被测混合物中不含特定组分。
进行组分浓度的定量测量时，色谱柱分离出来的各种组分被载气依次送入检测器，由检测器完成其浓度测定。检测器的种类很多，常用的有热导检测器（TCD）、氢火焰电离检测器（FID）、电子捕获型检测器（ECD）和焰光光度检测器（FPD）等，测试时需要根据被测组分选择使用。通常，测量CO和CO2等无机组分采用热导检测器；测量有机组份，特别是碳氢化合物（HC）时，则选用氢火焰电离检测器。电子捕获型检测器适用于含卤和含氧成分测量，焰光光度检测器适用于含硫成分的测量。此外，还可用红外分析技术进行浓度的测量。
2、 简述NDIR红外不分光分析仪的工作原理和用途特点。
答：在排放气体所含的主要成分中，除了同原子的双原子气体（H2、N2和O2等）外，其它非对称分子气体，如CO、CO2、H2O、NO等在红外区均有特定的吸收带（波段）。这种特定的吸收带对于某一种分子是确定的、标准的，其特性如同“物质指纹”。也就是说，根据特定的吸收带，可以鉴别分子的种类，这是红外光谱分析的基本依据。利用这一原理制成的红外分光光度计可对混合气体进行定性分析，鉴别所含组分种类。通过进一步利用光能吸收与组分浓度之间的关系，可以用于各组分含量的定量测量。
在热能与动力机械工程测量中，往往需要测定混合气体中某种已知组分的含量，如排放气体中CO或CO2的含量等，以之作为判断或控制燃烧过程的重要依据。在这种情况下，可以采用不分光的方法，通过测量特定吸收带内待测组分对红外辐射的吸收程度，即可确定其浓度。这种不分光测量方法的理论基础是比尔（Bill）定律，它描述了气体对一定波长的红外辐射的吸收强度与气体浓度之间的关系。
典型的不分光红外气体分析仪由参比室、测量室两部分和测量仪器部分组成。参比室内封有某种不含待测组分的气体，称为比较气体。测量室则通以被测混合气体,在被测气体进入测量室之前，两气室中均无待测组分，红外辐射在选定的狭窄波段（被测组份的吸收带）上未被吸收，这时，半导体检测器上交替接收到的红外辐射通量相等，检测器只有直流响应，检测电路中的交流选频放大器的输出为零。进入测量状态后，当含有待测组分的被测气体流经测量室时，由对特定波段红外辐射的吸收作用，使透过测量室的辐射通量减弱，减弱的程度取决于被测气体中待测组分的浓度；而透过参比室的辐射通量始终保持不变的，所以透过测量室和参比室的红外辐射通量不再相等，半导体检测器接收到的是交变的红外辐射，交流选频放大器的输出不再为零。经过适当标定，就可以根据输出信号的大小确定待测组分的浓度。
3、综述O2、CO、CO2、HC以及NO等燃烧气体排放组分浓度的测量方法 答：目前常用来测量O2含量的仪器为氧化锆氧量分析仪，它是利用氧化锆浓差电池所形成的氧浓差电势与O2含量之间的量值关系进行氧含量测量的。普通氧
化锆晶体中所含的氧离子空穴浓度很小，即使在高温下，虽然热激发会增加氧离子空穴，但其浓度仍然十分有限，不足以作为良好的固体电解质。实验研究证明，若在普通氧化锆中掺入一定数量的其它低价氧化物,如氧化钙（CaO）或氧化钇（Y2O3）等，则不仅因为应力的改变而提高了晶体的稳定性，而且还因为Zr+4被Ca+2或Y+3置换而生成氧离子空穴。也就是说，普通氧化锆中掺入氧化钙或氧化钇后，氧离子空穴浓度大大增加，当温度升高到800℃左右时，即成为一种良好的氧离子导体。在氧化锆材料的两侧分别涂以多孔性的铂电极（也称铂黑），让一侧处于参比气体（如空气）中，另一侧处于被测气体（如烟气）中。参比气体中的氧浓度高于被测气体，当氧离子通过氧化锆中的氧离子空穴，从浓度高的参比侧向浓度低的测量侧迁移时，电极上因电荷积累而产生电动势。由于该电动势与氧化锆两侧气体的氧浓度有关，故称作氧浓差电动势，通过测量氧浓差电势便可测量O2浓度。
CO和CO2常采用热导检测器进行浓度测量，它是利用热传导性能随被测气体组分浓度改变而变化的原理实现测量的。工作时，纯载气流经检测器的参比室，而载气与被测组份的混合物流经测量室。测量室和参比室内分别置有阻值相等的热敏电阻，它们分别接在测量电桥两个相邻的桥臂上。电桥的另外两个桥臂为固定电阻。在非测量状态下，电桥平衡。测量时，因两路气体的热传导性能存在差异，两个热敏电阻之间因散热程度不一而出现电阻差值，致使电桥失去平衡。气体热传导性能的差别大小与被测组分浓度有关，即两个热敏电阻的电阻差值与浓度有关，因此，通过测量电桥的输出信号可以确定被测组分浓度的大小。
HC常采用氢火焰电离检测器进行质量浓度测量。氢火焰电离检测器的工作原理是HC在火焰中的电离现象。被测气体由载气推动与H2混合，混合后的气体喷出时，在空气助燃下由电热丝点燃。在燃烧火焰中HC产生离子和电子，其数目随HC所含C原子数目的增加而增加。这些离子和电子在周围电场的作用下，按一定的方向运动而形成电流，电流的大小即反映HC组份的浓度。
NO常采用化学发光法测量其浓度，它是利用NO-O3反应体系的化学发光现象实现测量的。NO和O3在反应室中混合后将产生化学反应，反应中的过剩能量促成了激发态NO2*分子的产生。激发态NO2*分子在跃迁到基态而趋于稳定的同时，会发射波长范围为0.6～3μm的光子（hv），即近红外谱线，其发光强度
与反应物NO和O3的浓度成正比，只要O3的数量足够多，以致可以忽略O3浓度在反应过程中的变化，那么，就可以认为发光强度与NO的浓度成正比，即通过检测发光光强就可以确定NO的浓度。
4、简述空气动力学粒径谱仪和扫描电迁移率粒度谱仪各自的工作原理 答：空气动力学粒径谱仪通过测量颗粒物通过两束平行激光束的飞行时间从而测得颗粒物的空气动力学粒径。带悬浮微粒的气体（气溶胶）分流成为鞘气和样气，样气经喷嘴加速并在鞘气的包裹下通过检测区域。由于惯性作用不同，不同粒径的颗粒物经过加速喷嘴时产生不同的加速度，粒径越大，加速度越小。颗粒物飞出喷嘴后，在检测区域直线通过两束距离很近的平行激光束，产生单独连续的双峰飞行时间信号。颗粒物飞出加速喷嘴时加速度不同导致颗粒物通过检测区域的速度和时间不同，即飞行时间不同，故飞行时间包含了颗粒物的空气动力学粒径信息，通过测量飞行时间和标定即可确定颗粒物的粒径。
扫描电迁移率粒度谱仪基于荷电粒子在电场中的电迁移特性进行测量。荷电是指带电离子或电子和中性粒子碰撞并使其带电的过程。当气体和电场强度一定时，荷电粒子的电迁移特性与粒子的粒径成反比，粒径越大，电迁移率越低。典型扫描电迁移率粒度谱仪中，带悬浮微粒的气体（气溶胶）在进样口用旋风除尘器去除大粒径的颗粒，其余的样气在通过扩散荷电器时产生离子并使粒子荷电，因为荷电粒子被中心极杆排斥，故其在中心极杆的作用下从内向外运动，由于粒子的粒径不同时其电迁移性不同，因此不同粒径的粒子到达外部圆柱时所处的区域也不同。外部圆柱体上设有多级静电计同时检测不同区域的电流，就可以快速准确地测量粒径分布。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(习题解答)-课后习题及答案
