Реферат Курсовая Конспект
ЛЕКЦІЯ № 7 ШКІДЛИВІ ВИКИДИ АВТОМОБІЛІВ - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З дисципліни ОСНОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ Шкідливі Компоненти, Що Забруднюють Довкілля...
|
Шкідливі компоненти, що забруднюють довкілля. Ми спалюємо паливо, щоб зробити корисну роботу. Що при цьому відбувається з погляду хімії й фізики? Паливо – це суміш вуглеводнів. Приймемо для простоти, що всі вони алкани (тобто насичені вуглеводні) із загальною формулою CnH2n+2. Горіння – це окиснення, тобто з’єднання з киснем:
Для окиснення одного моля палива ми витратили 1,5n+0,5 моля кисню, а він потрібний для дихання людям, тваринам і рослинам. Ми викинули в атмосферу велику кількість тепла Q1 – 43...44 МДж на кожен кілограм згорілого палива, та ще 2...2,5 МДж/кг виділилося при конденсації водяної пари (Q2). Останні два сторіччя техногенне нагрівання атмосфери неухильно зростає, і кліматологи б'ють тривогу: уже відзначене зменшення льодових полярних шапок Землі, а це грозить підйомом рівня світового океану й затопленням величезних ділянок суши, що населені і обробляються. Катастрофу наближає водяна пара й вуглекислий газ, що створють парниковий ефект: сонячні промені, проходячи крізь шар CO2, нагрівають поверхню Землі, але тепло не може піти в космос, CO2 і водяні пари поглинають тепло, тобто працюють як ковдра.
У грудні 1997 р. був прийнятий міжнародний документ – Кіотський протокол. Він зобов'язує скоротити або стабілізувати викиди парникових газів. Мета – знизити в 2008-2012 р. сукупний середній рівень викидів 6 типів газів (CO2, CH4, гідрофторвуглеводні, перфторвуглеводні, N2O, SF6) на 5,2 % у порівнянні з рівнем 1990 р. Росія й Україна зобов’язалися зберегти середньорічні викиди в 2008-2012 р. на рівні 1990 р.
У Європі автомобільний транспорт є причиною близько 20% всіх викидів СО2, у тому числі легкові автомобілі – близько 12%. І ці цифри ростуть: від 21% в 1990 році до 28% в 2004 році. ЄС поставив мету знизити викид СО2 до 120 г/км для всіх нових легкових автомобілів до 2012 р. Однак домоглися в 2005 році лише 160 г/км (від 186 г/км в 1995), однак зараз звітні дані наближаються до наміченого.
З іншого боку, усе більше нафти потрібно для виробництва синтетичних матеріалів, у тому числі й білкових препаратів, використовуваних як добавки в корм худобі. Те, що ми спалюємо у двигунах сьогодні, не зможуть з'їсти наші онуки завтра. Що ж робити?
1) удосконалювати конструкцію автомобілів і двигунів, щоб підвищити ККД і знизити нагрівання атмосфери; 2) шукати заміну вуглеводневому паливу, щоб зменшити парниковий ефект. Цим інтенсивно займаються вчені й інженери в усьому світі, намічені цікаві перспективи, досягнуті певні успіхи. У числі інших заходів, новий закон Євросоюзу обмежує опір коченню шин. До 2014 року він має становити не більше 0,0105. Це допоможе заощаджувати бензин і зменшувати, тим самим, шкідливі викиди. Усе більше стає гібридних автомобілів. На нових автомобілях широко застосовуються наддування, системи стоп-старт і рекуперація енергії гальмування. А що робити нам, експлуатаційникам? Використати всі доступні засоби, щоб зменшувати витрату палива.
Але крім проблем завтрашніх, існують і проблеми сьогоднішні: відпрацьовані гази (ВГ) містять не тільки невинні СО2 і воду, але й безліч домішок, у тому числі токсичних (отруйних). Насамперед , це продукти неповного згоряння палива (170 речовин з 200, що входять в ВГ) – монооксид вуглецю CO (окис вуглецю), незгорілі вуглеводні, незгорілий вуглець (сажа) і ін. Утворюються й інші токсичні з'єднання, наприклад, альдегіди й бенз[а]пірен. Під впливом CO еритроцити крові втрачають здатність брати участь у газовому обміні. Наступає кисневе голодування, яке насамперед впливає на мозок. Людина відчуває головний біль, засипає, а при великій дозі CO – назавжди. Багато які вуглеводні токсичні: метан, етан, пропан (популярне в детективах отруєння побутовим газом), етилен, ацетилен, бензол. Тому припустима концентрація пари бензину в повітрі – 1,5 мг/м3, усього в 1,5 рази більше припустимої концентрації CO. Альдегіди (формальдегід, акролеїн) шкідливо діють на нервову систему й органи дихання. Особливо отруйний акролеїн, уже при концентрації 0,002% він викликає сильне подразнення слизових оболонок. Сажа безпечна сама по собі, але на її частках адсорбуються молекули різних з'єднань, наприклад, бенз[а]пірена – а це типовий хімічний канцероген, він небезпечний для людини навіть при малій концентрації, оскільки має властивість біоакумуляції – накопичування в організмі).
Висновок: необхідно домагатися повнішого згоряння палива. Якими способами?
Насамперед, слід ширше використати режими роботи при збідненій суміші (a>1): чим більше повітря, тобто кисню в паливо-повітряній суміші, тим повніше згоряння. Коефіцієнт надлишку повітря a – відношення фактичної кількості повітря в суміші до теоретично необхідного, тобто такого, при якому кисню в суміші рівно стільки, скільки необхідно для повного згоряння палива без залишку (тоді a =1). Найбільш повне згоряння відбувається, якщо суміш складається з 14,7 частини повітря й однієї частини пари бензину. Таке співвідношення "повітря-паливо" називається стехіометричним.
Менше працювати на холостому ході.
Домагатися поліпшення сумішоутворення – гомогенності (однорідності) суміші, тобто такого стану, коли паливо розпилене в повітрі дрібними, приблизно однаковими краплями, рівномірно розподіленими по обсязі. Для цього застосовують різні вставки між фланцями карбюратора й впускного колектора у вигляді сіток, лопатей і т.п. Вони збільшують турбулентність потоку й сприяють перемішуванню суміші, однак, будучи перешкодами на шляху потоку, зменшують його швидкість, погіршують наповнення камери згоряння й знижують потужність. Набагато краще створений у ХАДІ ультразвуковий гомогенізатор. Ультразвук роздроблює великі краплі й розриває плівки палива. Гомогенізатор не є перешкодою для потоку, тому не знижує потужність. Завдяки повнішому згорянню не тільки зменшується вміст CO і CnHm у ВГ, але й зменшується на 5...10% витрата палива.
У сучасних ДВЗ із упорскуванням палива сопла форсунок забезпечують необхідну якість розпилення палива й гомогенність суміші.
Однак всі описані заходи мають і зворотний бік. Зі збільшенням a (під навантаженням і при середніх оборотах) підвищується температура й тиск у камері згоряння – і утворюється більше оксидів азоту. У звичайних умовах азот інертний і не вступає в реакції окиснення. Але ж він присутній, ми подаємо у двигун не чистий кисень, а повітря, у якому азоту 78%, тобто в 3,7 рази більше, ніж кисню, якого 21%. Строго кажучи, нашу хімічну реакцію треба було записати так:
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Харківський національний автомобільно дорожній університет... ХНАДУ Факультет транспортних систем...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЛЕКЦІЯ № 7 ШКІДЛИВІ ВИКИДИ АВТОМОБІЛІВ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов