Способы и технические средства снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей мобильных энергетических средств при работе в помещениях сельскохозяйственного назначения

• Автор: Тришкин, Иван Борисович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Мичуринск
• Количество страниц: 439 с. : 63 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
РЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ способов и технических средств обеспечения экологической безопасности при работе мобильных энергетических средств с двигателем внутреннего сгорания в помещениях сельскохозяйственного назначения
1.1. Сельскохозяйственные производственные здания и сооружения, основные виды механизированных работ и применяемое технологическое оборудование
1.2. Анализ способов и средств обеспечения воздухообмена в помещениях при работе в них мобильных энергетических средств с двигателем внутреннего сгорания
1.3. Экологические и экономические аспекты загрязнения воздушной среды сельскохозяйственных производственных помещений отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания мобильных энергетических средств и влияние их на условия труда обслуживающего персонала и качество сельскохозяйственной продукции

1.4. Состав отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

1.5. Токсичность отработавших газов дизельного двигателя. Их воздействие на организм человека. Предельно допустимые концентрации токсичных веществ в атмосфере сельскохозяйственных производственных помещений
1.6. Анализ способов и средств снижения токсичности выхлопа дизельного двигателя мобильного энергетического средства

1.6.1. Удаление токсичных компонентов отработавших газов дизельного двигателя

1.6.2. Нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов дизельного двигателя
1.6.3. Совершенствование рабочего процесса и конструкции дизельного двигателя как способ снижения токсичности выхлопа
1.6.4. Применение альтернативных видов топлива
1.6.5.Впрыск воды и применение топливо-водяных эмульсий
1.6.6. Озонирование воздушного заряда на впуске
1.7. Постановка проблемы, цель работы и задачи научного исследования
ГЛАВА 2. Исследование процесса обогащения воздушного заряда сжиженным газом с целью снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания
2.1. Определение состояния микроклимата в помещениях теплиц при проведении энергоемких сельскохозяйственных операций
2.2. Результаты измерений параметров микроклимата в помещениях теплиц при проведении энергоемких сельскохозяйственных операций
2.3. Теоретический анализ динамики состояния вентилируемой воздушной среды теплиц при выполнении в них механизированных работ машинно-тракторным агрегатом
2.4. Обогащение воздушного заряда присадкой сжиженного газа как средство снижения токсичности выхлопа дизельного двигателя
2.5. Устройство по обогащению воздушного заряда присадкой сжиженного газа
2.6. Лабораторные исследования способа подачи двух видов топлива как средства снижения токсичности отработавших газов
2.6.1. Программа и методика лабораторных исследований дизельного двигателя Д-21 А и модернизированного трактора Т-25А
2.6.1.1 Установка для лабораторных исследований двигателя Д-21 А
2.6.1.2. Методика исследования токсичности выхлопа тракторного дизеля Д-21А с присадкой сжиженного газа
2.6.2 Методика проведения многофакторного эксперимента
2.6.2.1 Статистическая проверка результатов эксперимента, проверка однородности дисперсий
2.6.2.2 Раскодирование уравнения регрессии
2.6.3 Результаты испытаний на лабораторной установке двигателя Д-21А
2.7. Производственная проверка эффективности работы газоподающей аппаратуры и экономический эффект от ее внедрения
2.7.1. Программа и методика производственной проверки
2.7.2. Результаты производственной проверки эффективности работы трактора с газоподающей аппаратурой при выполнении энергоемких операций по основной
обработке тепличного грунта
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Влияние рабочего процесса пароозонирующего устройства на снижение токсичности и дымности отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания
3.1. Теоретические исследования рабочего процесса пароозонирующего устройства
3.1.1. Конструктивно-технологическая схема системы подачи облученной паровоздушной смеси во впускной коллектор дизельного двигателя
3.1.2. Обоснование основных геометрических параметров устройства для обработки паровоздушной смеси ультрафиолетовым излучением
3.2 Лабораторные и производственные исследования способа подачи облученной паровоздушной смеси во впускной коллектор для снижения токсичности отработавших
газов дизельного двигателя
3.2.1. Экспериментальная установка для лабораторных исследований двигателя Д
3.2.2. Программа испытаний
3.2.3. Методика экспериментальных исследований, определение токсичности отработавших газов дизельного двигателя Д-243 при подаче облученной паровоздушной смеси во впускной коллектор
3.2.4. Методика проведения многофакторного эксперимента
3.3. Результаты лабораторных исследований
3.3.1. Результаты исследований влияния количества подаваемого водяного пара и мощности потока ультрафиолетового излучения на эффективные показатели работы дизельного двигателя
3.3.2. Результаты исследования влияния количества подаваемого водяного пара и мощности потока ультрафиолетового излучения на концентрацию токсичных компонентов отработавших газов дизельного двигателя
3.3.3. Результаты стендовых испытания дизельного двигателя Д-243 с системой высокоточной подачи облученной паровоздушной смеси во впускной коллектор
3.3.4. Результаты исследования и оценка влияния на токсичность отработавших газов дизельного двигателя способов подачи облученной паровоздушной смеси во впускной коллектор двигателя
3.3.5. Производственная проверка
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Исследование устройства по очистке отработавших газов от сажи с помощью электрического фильтра на выпуске дизельного двигателя
4.1. Теоретические исследования устройства по очистке отработавших газов от сажи дизельного двигателя
4.1.1. Конструктивно - технологическая схема электрического фильтра для улавливания частиц сажи в системе выпуска дизеля
4.1.2. Теоретический анализ действия сил в электрофильтре на взвешенную в потоке отработавших газов частицу сажи
4.1.3. Обоснование основных параметров электрофильтра
4.1.3.1. Выбор геометрических параметров электрического фильтра
4.1.3.2. Выбор основных электрических параметров работы электрофильтра
4.1.3.3. Обоснование степени очистки от сажи отработавших газов дизельного двигателя
4.1.3.4. Определение жесткости пружины маслоуловителя электрофильтра
4.1.3.5. Определение газодинамического сопротивления отработавших газов двигателя
трактора в электрическом фильтре
4.2. Лабораторные исследования способа снижения дымности отработавших газов

Таблица 1.6 — Выделения ВВ бензиновых и дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива при работе на номинальной мощности,
г/кВт-ч
Выделяемые вещества Дизельные двигатели Бензиновые двигатели
Четырехтактные без наддува Четырехтактные с над дувом Двухтактные
Ре<0,5 МПа Ре>0,5 МПа
Сернистый ангидрид 0,95 0,95 0,90 1,00 0
Оксид углерода 4,1 5,4 4,8 11,0 50,0-130
Альдегиды (в пересчете на акролеин) 0,13 0,20 0,20 ,0,34 3
Оксид азота (в пересчете на 140х) 12,0 19,0 16,3 19,0 27
Углеводороды (в пересчете на С) 2,0 4,1 3,4 8,2 10,0-100
Сажа 1,4 2,0 1,4 1,2 0
Бенз/а/пирен 1,40 2,00 1,40 1,14 20
Действие ТК ОГ на человеческий организм разнообразно, от инициации незначительных неприятных ощущений до онкологических заболеваний. Степень их воздействия зависит от концентрации в атмосфере и индивидуальных особенностей человека.
Нормирование токсичности ОГ является главным стимулом к созданию автомобилей с требуемыми экологическими показателями. Впервые нормирование токсичности ОГ и картерных газов было введено в 1959 г. в штате Калифорния в США. В 1964 г. в этом же штате для автомобилей, начиная с выпуска 1966 г. была введена система контроля токсичности ОГ, а в 1970 г. в США был утвержден Государственный (федеральный) стандарт, основой которого явился Калифорнийский стандарт. С 1970 г. Европейской Экономической комиссией ООН рекомендованы единые для государств Европы Правила оценки токсичности ОГ и картерных газов (Правила №15 и №49). С 2000 г. в странах ЕЭС должны выполняться Правила №83.03, Правила №49 и Правила №24.
В нашей стране нормирование токсичности ОГ началось в 1970 г. утвержден специальный ГОСТ 16533-70. В настоящее время существуют