本申請涉及碳排放計算領(lǐng)域，尤其是涉及一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法。

背景技術(shù)：

1、增材制造技術(shù)是一類新型的制造技術(shù)，具有低成本、高效率、加工自由度高等優(yōu)勢。其中，低壓冷噴涂技術(shù)是一種以空氣或惰性氣體為加速介質(zhì)，使固態(tài)粒子高速撞擊基板進而產(chǎn)生強烈塑性變形與沉積的新興增材制造技術(shù)。該技術(shù)與傳統(tǒng)的熱噴涂、焊接技術(shù)相比，對基體的熱影響小，已廣泛用于金屬零部件的再制造與修復(fù)。

2、目前，針對增材制造技術(shù)的碳排放研究已有少量先例，其中，針對激光增材制造技術(shù)的碳排放研究較多，主要集中于激光定向能量沉積技術(shù)與選區(qū)激光熔化技術(shù)。然而，這些研究建立的模型普適性較低，無法廣泛運用于大部分激光增材制造技術(shù)的碳排放模型的建立。

3、針對低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放研究有助于減少制造過程的碳排放，且對工業(yè)生產(chǎn)中零部件的選材與尺寸設(shè)計有著參考價值，然而目前尚沒有針對低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放展開研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了改善目前針對低壓冷噴涂技術(shù)缺乏碳排放研究的問題，本申請?zhí)峁┮环N低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法。

2、本申請?zhí)峁┑囊环N低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，包括以下步驟：

4、確定低壓冷噴涂工藝過程中二氧化碳來源；所述二氧化碳來源包括電能部分和物料部分，其中，電能部分包括前處理子系統(tǒng)、氣體壓縮子系統(tǒng)、干燥子系統(tǒng)和噴涂子系統(tǒng)；物料部分包括使用的基板、氣體和金屬粉末；

5、分別建立電能部分各子系統(tǒng)的碳排放公式，以及各物料的碳排放公式，將電能部分各子系統(tǒng)的碳排放公式與各物料的碳排放公式累加，得到低壓冷噴涂技術(shù)的總碳排放公式。

6、進一步地，所述前處理子系統(tǒng)的碳排放公式為：

7、cp＝cce×(pps×tps+ppw×tpw)

8、式中，cp為前處理子系統(tǒng)碳排放，cce為電力生產(chǎn)碳排放因子，pps為前處理子系統(tǒng)待機功率，tps為前處理子系統(tǒng)待機時間，ppw為前處理子系統(tǒng)工作功率，tpw為前處理子系統(tǒng)工作時間；

9、其中，前處理子系統(tǒng)工作時間tpw的計算公式為：

10、

11、式中，ssu為基板面積，sp為前處理子系統(tǒng)每秒處理的面積；當前處理設(shè)備為激光清洗機時，sp與激光清洗機的掃描形狀有關(guān)：

12、

13、式中，r為掃描形狀為點時的點半徑，vp為掃描速度，lp為掃描形狀為線段時的線段長度。

14、進一步地，所述氣體壓縮子系統(tǒng)的碳排放公式為：

15、cgc＝cce×(pgcs×tgcs+pgcw×tgcw)

16、式中，cgc為氣體壓縮子系統(tǒng)碳排放，pgcs為氣體壓縮子系統(tǒng)待機功率，tgcs為氣體壓縮子系統(tǒng)待機時間，pgcw為氣體壓縮子系統(tǒng)工作功率，tgcw為氣體壓縮子系統(tǒng)工作時間。

17、進一步地，所述干燥子系統(tǒng)的碳排放公式為：

18、cd＝cce×(pds×tds+pdw×tdw)

19、式中，cd為干燥子系統(tǒng)碳排放，pds為干燥子系統(tǒng)待機功率，tds為干燥子系統(tǒng)待機時間，pdw為干燥子系統(tǒng)工作功率，tdw為干燥子系統(tǒng)工作時間。

20、進一步地，所述噴涂子系統(tǒng)的碳排放公式為：

21、csp＝cce×(psps×tsps+pspw×tspw)

22、式中，csp為噴涂子系統(tǒng)碳排放，psps為噴涂子系統(tǒng)待機功率，tsps為噴涂子系統(tǒng)待機時間，pspw為噴涂子系統(tǒng)工作功率，tspw為噴涂子系統(tǒng)工作時間；

23、其中，噴涂子系統(tǒng)工作時間tspw的計算公式為：

24、

25、式中，th為利用噴槍加熱的時間，tsp-total為冷噴涂工作的時間，l為噴涂一道的距離，v為噴槍的前進速度，n為噴涂道數(shù)。

26、進一步地，使用的基板碳排放為：

27、csu＝ccsu×msu

28、式中，csu為使用的基板碳排放，ccsu為基板生產(chǎn)碳排放因子，msu為消耗基板質(zhì)量。

29、進一步地，使用的氣體碳排放為：

30、cga＝cega×qga×tga

31、式中，cga為使用的氣體碳排放，cega為所消耗氣體碳排放因子，qga為消耗氣體流量，tga為氣體流動時間。

32、進一步地，金屬粉末分為可回收的單質(zhì)粉末和不可回收的混合粉末，使用的金屬粉末碳排放為：

33、

34、其中，cm為使用的金屬粉末碳排放，cemi為不同金屬粉末碳排放因子，mmi為不同金屬粉末添加量，cem為金屬單質(zhì)粉末碳排放因子，mm為金屬單質(zhì)粉末使用量。

35、進一步地，低壓冷噴涂技術(shù)的總碳排放公式為：

36、

37、本申請還提供一種由上述建模方法構(gòu)建得到的低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放模型。

38、綜上所述，本申請包括以下有益技術(shù)效果：

39、本申請基于低壓冷噴涂技術(shù)的工藝過程，構(gòu)建了能夠適用于各類設(shè)備、各部分碳排放建模方法，為增材制造過程的低碳研究與制造業(yè)的低碳、節(jié)能發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)；本申請?zhí)峁┑慕７椒ㄔ诓捎镁唧w設(shè)備及工藝參數(shù)的情形下，能夠?qū)唧w案例的碳排放量進行估算預(yù)測，實現(xiàn)快速評估。

技術(shù)特征：

1.一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：所述前處理子系統(tǒng)的碳排放公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：所述氣體壓縮子系統(tǒng)的碳排放公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：所述干燥子系統(tǒng)的碳排放公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：所述噴涂子系統(tǒng)的碳排放公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：使用的基板碳排放為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：使用的氣體碳排放為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：金屬粉末分為可回收的單質(zhì)粉末和不可回收的混合粉末，使用的金屬粉末碳排放為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其特征在于：低壓冷噴涂技術(shù)的總碳排放公式為：

10.一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放模型，其特征在于：由權(quán)利要求1-9任一項所述的一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法構(gòu)建得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及碳排放計算領(lǐng)域，具體公開了一種低壓冷噴涂技術(shù)的碳排放建模方法，其包括以下步驟：確定低壓冷噴涂工藝過程中二氧化碳來源；二氧化碳來源包括電能部分和物料部分，其中，電能部分包括前處理子系統(tǒng)、氣體壓縮子系統(tǒng)、干燥子系統(tǒng)和噴涂子系統(tǒng)；物料部分包括基板、氣體和金屬粉末；分別建立電能部分各子系統(tǒng)的碳排放公式，以及物料部分的碳排放公式，累加得到低壓冷噴涂技術(shù)的總碳排放公式。本申請基于低壓冷噴涂技術(shù)的工藝過程，構(gòu)建了能夠適用于各類設(shè)備的碳排放建模方法，為增材制造的低碳、節(jié)能發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：張國棟,毛華愷,崔暢,劉念,李孟釗,黃龍,高森奧,王桐新,王麒瑜,李成林,梅青松,楊兵
受保護的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9