Снижение вредных выбросов дизельных двигателей мобильных энергетических средств за счёт применения фильтра-нейтрализатора отработавших газов

• Автор: Божко, Артём Викторович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Воздействия автотракторной техники на окружающую среду

1.2. Состав отработавших газов дизельных двигателей и их токсикологическое действие на экологию.

1.3. Методы и средства снижения вредных выбросов дизельных двигателей.

1.4. Анализ устройств для очистки отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей.

1.4.1. Нейтрализаторы отработавших газов.

1.4.2. Сажевые фильтры отработавших газов дизельных двигателей

1.4.3. Способы регенерации фильтрующих элементов.

1.5. Выводы. Цель и задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ФН И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЕГО РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
2.1 Функциональная схема системы ФН для математического моделирования
2.2. Определение дисперсного состава сажи в ОГ дизеля
2.3. Методика расчта эффективности очистки отработавших газов дизельного двигателя в ФН от тврдых частиц
2.4. Математическая модель определения гидравлического сопротивления ФН.
2.5. Математическая модель определения сажемкости ФН
2.6. Математическая модель определения рациональных параметров
2.7. Выводы
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Задачи исследований.
3.2. Программа исследований
3.3. Объект исследований
3.4. Методика лабораторных исследований
3.4.1. Применяемое оборудование и приборы
3.4.2. Испытания ФН на дымность и токсичность.
3.4.3. Определение влияния сопротивления на показатели работы дизельного двигателя.
3.4.4. Испытания трактора с серийным глушителем и фильтромнейтрализатором на шум
3.5. Методика эксплуатационных испытаний.
3.6. Обработка результатов испытаний, оценка точности полученных результатов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЛЬТРАНЕЙТРАЛИЗАТОРА
4.1. Исследования техникоэкономических показателей дизеля Д3.
4.2. Результаты исследований эффективности работы
фильтранейтрализатора.
4.3. Результаты исследований сопротивления
фильтранейтрализатора.
4.4. Результаты исследований влияния сопротивления в выпускной системе двигателя на эффективные показатели его работы.
4.5. Результаты определения сажемкости фильтранейтрализатора
4.6. Результаты определения рациональных конструктивных
параметров ФН
4.7. Результаты измерений уровня шума трактора МТЗ.1 с
серийным глушителем и ФН.
4.8. Выводы
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ФИЛЬТРАНЕЙТРАЛИЗАТОРА НА ТРАКТОРЕ МТЗ.1
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При истирании тормозных колодок в воздух и почву попадают медь, ванадий, молибден, никель, хром, а при износе покрышек кадмий, свинец, цинк. Поддержание транспортного средства в технически исправном состоянии способствует снижению выброса вредных веществ. Особая опасность этих выбросов заключается в том, что в них содержится сажа, способствующая глубокому проникновению тяжелых металлов в организм человека. Из анализа литературных источников следует, что на долю автотракторной техники приходится выбросов, загрязняющих атмосферу. Отработавшие газы дизельных двигателей представляют собой сложную многокомпонентную смесь газов, паров, капель жидкостей и дисперсных твердых частиц, всего около 0 компонентов. Усредннный состав ОГ приведн в таблице 1. ОГ содержат азот 2 и кислород О2, продукты полного сгорания топлива диоксид углерода СО2 и водяной пар Н2О, вещества, образующиеся в результате термического синтеза из воздуха при высоких температурах оксиды азота ИОх, продукты неполного сгорания топлива оксид углерода СО, углеводороды СНХ, дисперсные твердые частицы, основным компонентом которых является сажа, а также оксиды серы, альдегиды, продукты конденсации и полимеризации табл. Кроме продуктов сгорания топлива в ОГ дизелей присутствуют продукты сгорания смазочного масла и вещества, образующиеся из присадок к топливу и маслу. В незначительных количествах 12 ОГ содержат водород Н2 и инертные газы аргон Аг и др. Из данных, приведнных в таблице 1. ОГ являются атмосферный азот, диоксид углерода углекислый газ, пары воды и избыточный кислород. На большинстве эксплуатационных режимов их суммарный объем в ОГ составляет . В общем случае содержание газообразных продуктов неполного сгорания топлива СО, СНХ в ОГ дизеля существенно ниже, чем в ОГ бензинового двигателя, что обусловлено главным образом работой с большим коэффициентом избытка воздуха а по сравнению с бензиновыми двигателями . Дизель имеет также заметное преимущество по выбросам альдегидов. Содержание в ОГ оксидов азота обычно выше у бензиновых двигателей. Но у дизелей больше расход воздуха выше а и выхлопных газов по сравнению с бензиновыми двигателями. Поэтому выбросы оксидов азота Жх у этих двух типов двигателей соизмеримы. Таблица 1. Дизельные двигатели отличаются большими выбросами оксидов серы. Дымность ОГ содержание сажи С также выше у дизеля. Это связано в основном с более тяжелым фракционным составом дизельных топлив. Другими причинами повышенного дымления дизелей являются недостаток воздуха на переходных режимах работы, вызванный инерционностью системы турбонаддува, а также недостаток воздуха на режимах с пониженной частотой вращения и полной нагрузкой и ухудшением качества распыливания топлива на этих режимах. Все токсичные компоненты, содержащиеся в ОГ дизеля, по природе их возникновения можно разделить на две основные группы ,. К первой группе относятся продукты неполного сгорания углеводородов топлива оксид углерода, углеводороды, альдегиды, сажа. Токсичные компоненты второй группы представляют собой продукты окисления химических элементов, входящих в состав топлива и воздуха, оксиды азота и серы. Более оксидов азота приходится на долю Доля 0 в суммарных токсичных выбросах составляет по массе и по эквивалентной токсичности . Диоксид азота Ы газ красноватобурого цвета, который при больших концентрациях обладает удушливым запахом. Оксиды азота представляют серьезную опасность для здоровья человека. Они воздействуют на слизистые оболочки глаз и носа, а также на нервную и сердечно сосудистую системы человека, кроветворные органы и печень. Оксиды азота, взаимодействуя с парами воды в воздухе, образуют азотистую НГТО2 и азотную НЫОз кислоты, которые разрушают легочную ткань, вызывая хронические заболевания. Небольшие концентрации оксидов азота в атмосфере приводят к постепенному отравлению организма, причем какихлибо нейтрализующих средств нет. При концентрациях в воздухе более 0, Жх действуют как острый раздражитель слизистых оболочек, а при концентрациях 0,40,8 могут вызвать отек легких .