Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Источниками выбросов вредных веществ в ДВС е отработавших, картерные газы и пары топлива. Всего вредных веществ выделяется из отработавших газами.

 

В настоящее время для питания автомобильных двигателей наиболее широко используются жидкое и газовое топлива

, основными составляющими которых являются углеводороды. В процессе сгорания образуются как нетоксичные (водяной пар, углекислый газ), так и токсичные вещества. Последние являются продуктами неполного сгорания или побочных реакций, имеющих место при высоких температурах. Кроме того, некоторые вредные вещества содержатся в топливе и при работе двигателя выбрасываются в окружающую среду. Используемый в двигателях способ сумишеутворення и зажигания топливовоздушной смеси значительно влияет на количество и состав вредных выбросов, поэтому целесообразно отдельно рассматривать вредные вещества, выбрасываемые различными типами автомобильных двигателей.

 

В бензиновых двигателях с искровым зажиганием,

 

в которых осуществляется внешнее сумишеутворення, как было показано выше, теоретически (а = 1,0) для сгорания одного килограмма бензина необходимо 14,95 кг воздуха. Однако регулировка карбюратора на такой состав смеси приведет к неустойчивой работе двигателя в режимах малых нагрузок, холостого хода, в режимах разгона и не обеспечит максимальных энергетических показателей при полных нагрузках. Все это обусловливает использование в этих ДВС обогащенной топливовоздушной смеси. Недостаточное количество кислорода является основной причиной повышения выбросов из отработавших газами бензиновых двигателей продуктов неполного сгорания, в первую очередь оксида углерода CO и углеводородов CnHm, представляющие собой газообразные части топлива, которое не сгорело. При обеднении смеси количество углеводородов уменьшается, а затем резко увеличивается. Минимум углеводородов соответствует наиболее стабильной работе двигателя и, как правило, лучшей экономичности.

 

Часто причиной повышенных выбросов CnHm является неудовлетворительная работа системы зажигания. Особенно много углеводородов выбрасывается в режимах холостого хода.

 

Основные направления снижения выбросов этих веществ-обеднения смеси и стабилизация ее зажигания. Однако в этих условиях в отработав газах двигателя увеличивается содержание оксидов азота NO и NO2, что объясняется повышение температуры в зоне реакции и наличием избыточного кислорода, который вступает в реакцию с азотом, который является составной воздуха, и инертным газом в обычных атмосферных условиях. Окисления азота начинается при температуре выше 1600 К, а с повышением ее время реакции резко сокращается. Поэтому в режимах частичных нагрузок и холостого хода, вследствие снижения температуры в зоне реакции, количество оксидов азота резко снижается. Концентрация их в отработавших газах достигает максимального значения в режимах высоких частот вращения при нагрузках, предшествующих началу работы економайзерного устройства.

 

Рассмотрены вредные вещества-продукты реакций углеводородов топлива и составляющих воздуха. Наряду с этими веществами в отработавших газах содержатся вредные вещества, образующиеся из примесей бензина. К ним относится диоксид серы. В бензине содержание серы не превышает 0,15%. В цилиндре двигателя сера окисляется и в виде диоксида выбрасывается в окружающую среду.

 

В процессе сгорания топливовоздушной смеси, особенно при работе, когда имеет место детонационное сгорания, образуются промежуточные соединения-недоокисленные углеводороды, известные под названием альдегиды. Последние образуются в основном в виде формальдегида (Н2С = О) и акролеина (СН2 = СН = СН = 0).

 

В бензине содержатся полициклические ароматические углеводороды, например, бенз-а-пирен (С2оНИ2), которые обладают канцерогенными свойствами. Кроме того, полициклические углеводороды образуются и в рабочей полости двигателя.

 

Для обеспечения бездетонационное сгорания бензина при высоких ступе-нях сжатия, т.е. для повышения октанового числа в бензин добавляют антидетонаторы. Наиболее распространенной в настоящее время веществом, обеспечивающей повышение октанового числа бензина, является этиловая жидкость, состоящая из тетраетилосвинцю - антидетонатора и виносника (хлорнафталины, диброметен и др.)., Что предотвращает отложение свинца на деталях двигателя. Около 70% соединений свинца при работе двигателя выбрасываются в атмосферу.

 

Кроме отработавших газов, источником загрязнения окружающей среды при эксплуатации бензиновых двигателей является картерные газы и пары топлива. По отношению к выбросам из випрацювавшимы газами выбросы с картерными по CO составляют 2 ... 8%, СнНм-150 ... 300%, ШХ-до 2% [3, 10]. В окружающую среду пары попадают из топливного бака и карбюратора. Опыты [11] показывают, что в воздухе городов состав углеводородов более близок к составу топлива, чем отработавших газов указывает на значительные размеры испарений.

 

В дизелях для сгорания одного килограмма дизельного топлива теоретически (а = 1,0) необходимо 14,3 кг воздуха. Однако при таком составе смеси энергетические показатели дизеля будут неудовлетворительными, наиболее высоких значений они достигают на обедненной (а> 1,3 ... 1,4) смеси. По мере снижения нагрузки в дизеле смесь обедняется. В этом и заключается одно из преимуществ дизеля по сравнению с бензиновым двигателем. По мере снижения нагрузки вследствие обеднения смеси концентрация CO уменьшается и только в режимах малых нагрузок и холостого хода несколько повышается, что является следствием снижения температуры и замедления окислительных реакций, а также снижение качества сумишоутвопення.

 

Содержание CnHm в отработавших газах в результате работы на значительно обедненной смеси также значительно меньше по сравнению с бензиновым двигателем, а изменение его от нагрузки аналогичная изменении оксида углерода.

 

Избыток кислорода в цилиндрах дизеля, а также высокая температура в процессе сгорания способствуют образованию в цилиндрах оксидов азота, которые выбрасываются из отработавших газами дизеля. Концентрация NOx по мере увеличения нагрузки дизеля повышается, хотя при приближении к полной нагрузки интенсивность роста замедляется.

 

В дизелях процесс сумишеутворення занимает слишком малый промежуток времени и при общем для цилиндра избытка воздуха есть отдельные участки в камерах сгорания, где кислорода не хватает, в частности в ядре факела топлива впрыскивается. При недостаточной концентрации кислорода в условиях высоких давления и температуры имеет место пиролиз топлива с выделением чистого углерода (сажи). Углерод выделяется и в местах, где есть избыток кислорода, но в дальнейшем он здесь полностью сгорает [3]. Количество сажи в отработавших газах дизеля увеличивается с повышением нагрузки и обогащением смеси. Особенно много сажи выбрасывается в окружающую среду при наличии неисправностей в системе топливоподачи (увеличенная цикловая подача топлива, некачественное его распыления форсунками, неправильный угол опережения впрыска и др..).

 

В процессе самовоспламенения дизельного топлива образуются промежуточные соеди-нения-альдегиды в основном, как и в бензиновом двигателе, выбрасываются из отработавших газами в виде формальдегида и акролеина.

 

В дизельном топливе в значительно большем количестве, чем в бензине, содержится сера (до 0,5%). При наличии избыточного кислорода в процессе сгорания она окисляется до диоксида и выбрасывается из отработавших газами.

 

Есть в отработавших газах дизеля и полициклические углеводороды, которые в значительном количестве адсорбируются развитой поверхностью сажи и перемещаются с ее частицами.

 

Количество вредных веществ, выбрасываемых с картерными газами дизеля меньше, чем у бензинового двигателя. Выбросы NOx составляют 0,2%, CO-0,3 ... 0,5%, углеводородов-0, 1 ... 3,0% вредных выбросов из отработавших газами [10].

 

Значительно меньше по сравнению с бензиновым двигателем при эксплуатации дизеля выделяется в окружающую среду испарений топлива.

 

В газовых двигателях, как с искровым зажиганием, так с воспламенением от сжатия токсичность значительно снижается. При работе двигателя с искровым зажиганием на сжатом природном газе, если степень сжатия такая же, как на бензине, концентрация CO в отработавших газах в несколько раз ниже по сравнению с бензином, а концентрации углеводородов и оксидов азота находятся примерно на том же уровне, что и при использовании бензина.

 

При использовании сжатого природного газа для питания дизеля (газодизеля) значительно уменьшаются выбросы CO и S02, а также дымность отработавших газов, окислы азота остаются практически на том же уровне, что и для дизельного топлива, а концентрация углеводородов несколько повышается за счет метана, который имеет невысокую токсичность по сравнению с другими углеводородами.


Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии