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【技术实现步骤摘要】
本申请涉及碳排放计算领域,尤其是涉及一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法。
技术介绍
1、增材制造技术是一类新型的制造技术,具有低成本、高效率、加工自由度高等优势。其中,低压冷喷涂技术是一种以空气或惰性气体为加速介质,使固态粒子高速撞击基板进而产生强烈塑性变形与沉积的新兴增材制造技术。该技术与传统的热喷涂、焊接技术相比,对基体的热影响小,已广泛用于金属零部件的再制造与修复。
2、目前,针对增材制造技术的碳排放研究已有少量先例,其中,针对激光增材制造技术的碳排放研究较多,主要集中于激光定向能量沉积技术与选区激光熔化技术。然而,这些研究建立的模型普适性较低,无法广泛运用于大部分激光增材制造技术的碳排放模型的建立。
3、针对低压冷喷涂技术的碳排放研究有助于减少制造过程的碳排放,且对工业生产中零部件的选材与尺寸设计有着参考价值,然而目前尚没有针对低压冷喷涂技术的碳排放展开研究。
技术实现思路
1、为了改善目前针对低压冷喷涂技术缺乏碳排放研究的问题,本申请提供一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法。
2、本申请提供的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法采用如下的技术方案:
3、一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,包括以下步骤:
4、确定低压冷喷涂工艺过程中二氧化碳来源;所述二氧化碳来源包括电能部分和物料部分,其中,电能部分包括前处理子系统、气体压缩子系统、干燥子系统和喷涂子系统;物料部分包括使用的基板、气体和金属粉末;
5、分别
6、进一步地,所述前处理子系统的碳排放公式为:
7、cp=cce×(pps×tps+ppw×tpw)
8、式中,cp为前处理子系统碳排放,cce为电力生产碳排放因子,pps为前处理子系统待机功率,tps为前处理子系统待机时间,ppw为前处理子系统工作功率,tpw为前处理子系统工作时间;
9、其中,前处理子系统工作时间tpw的计算公式为:
10、
11、式中,ssu为基板面积,sp为前处理子系统每秒处理的面积;当前处理设备为激光清洗机时,sp与激光清洗机的扫描形状有关:
12、
13、式中,r为扫描形状为点时的点半径,vp为扫描速度,lp为扫描形状为线段时的线段长度。
14、进一步地,所述气体压缩子系统的碳排放公式为:
15、cgc=cce×(pgcs×tgcs+pgcw×tgcw)
16、式中,cgc为气体压缩子系统碳排放,pgcs为气体压缩子系统待机功率,tgcs为气体压缩子系统待机时间,pgcw为气体压缩子系统工作功率,tgcw为气体压缩子系统工作时间。
17、进一步地,所述干燥子系统的碳排放公式为:
18、cd=cce×(pds×tds+pdw×tdw)
19、式中,cd为干燥子系统碳排放,pds为干燥子系统待机功率,tds为干燥子系统待机时间,pdw为干燥子系统工作功率,tdw为干燥子系统工作时间。
20、进一步地,所述喷涂子系统的碳排放公式为:
21、csp=cce×(psps×tsps+pspw×tspw)
22、式中,csp为喷涂子系统碳排放,psps为喷涂子系统待机功率,tsps为喷涂子系统待机时间,pspw为喷涂子系统工作功率,tspw为喷涂子系统工作时间;
23、其中,喷涂子系统工作时间tspw的计算公式为:
24、
25、式中,th为利用喷枪加热的时间,tsp-total为冷喷涂工作的时间,l为喷涂一道的距离,v为喷枪的前进速度,n为喷涂道数。
26、进一步地,使用的基板碳排放为:
27、csu=ccsu×msu
28、式中,csu为使用的基板碳排放,ccsu为基板生产碳排放因子,msu为消耗基板质量。
29、进一步地,使用的气体碳排放为:
30、cga=cega×qga×tga
31、式中,cga为使用的气体碳排放,cega为所消耗气体碳排放因子,qga为消耗气体流量,tga为气体流动时间。
32、进一步地,金属粉末分为可回收的单质粉末和不可回收的混合粉末,使用的金属粉末碳排放为:
33、
34、其中,cm为使用的金属粉末碳排放,cemi为不同金属粉末碳排放因子,mmi为不同金属粉末添加量,cem为金属单质粉末碳排放因子,mm为金属单质粉末使用量。
35、进一步地,低压冷喷涂技术的总碳排放公式为:
36、
37、本申请还提供一种由上述建模方法构建得到的低压冷喷涂技术的碳排放模型。
38、综上所述,本申请包括以下有益技术效果:
39、本申请基于低压冷喷涂技术的工艺过程,构建了能够适用于各类设备、各部分碳排放建模方法,为增材制造过程的低碳研究与制造业的低碳、节能发展提供了理论基础;本申请提供的建模方法在采用具体设备及工艺参数的情形下,能够对具体案例的碳排放量进行估算预测,实现快速评估。
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1.一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述前处理子系统的碳排放公式为:
3.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述气体压缩子系统的碳排放公式为:
4.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述干燥子系统的碳排放公式为:
5.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述喷涂子系统的碳排放公式为:
6.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:使用的基板碳排放为:
7.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:使用的气体碳排放为:
8.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:金属粉末分为可回收的单质粉末和不可回收的混合粉末,使用的金属粉末碳排放为:
9.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:
10.一种低压冷喷涂技术的碳排放模型,其特征在于:由权利要求1-9任一项所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法构建得到。
...【技术特征摘要】
1.一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述前处理子系统的碳排放公式为:
3.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述气体压缩子系统的碳排放公式为:
4.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述干燥子系统的碳排放公式为:
5.根据权利要求1所述的一种低压冷喷涂技术的碳排放建模方法,其特征在于:所述喷涂子系统的碳排放公式为:
6.根据权利要求1所述的一种低压...
【专利技术属性】
技术研发人员:张国栋,毛华恺,崔畅,刘念,李孟钊,黄龙,高森奥,王桐新,王麒瑜,李成林,梅青松,杨兵,
申请(专利权)人:武汉大学,
类型:发明
国别省市:
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