Снижение вредных выбросов при эксплуатации дизелей путем воздействия на рабочий процесс двигателя и совершенствования средств очистки отработавших газов

• Автор: Истомин, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.20.03, 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 364 с. : ил.

1.1. Масштабы и факторы воздействия автотракторного парка

на природную среду.

1.2. Состав и образование основных токсичных компонентов

отработавших газов дизелей.

1.3. Токсичность основных компонентов отработавших газов дизелей.

1.4. Оценка и нормирование вредных выбросов дизелей.

1.4.1. Отечественные и международные природоохранные стандарты

1.4.2. Методы и приборы для анализа отработавших газов

1.5. Основные направления снижения вредных выбросов дизелей при эксплуатации

1.5.1. Средства воздействия на рабочий процесс двигателя

1.5.2. Средства очистки отработавших газов в выпускной системе двигателя

1.6. Выводы. Цель и задачи исследования.
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Программа исследований.
2.2. Методика теоретических исследований
2.3. Методика экспериментальных исследований
2.3.1. Оборудование и приборы для экспериментальных исследований.
2.3.2. Особенности используемых методик экспериментальных исследований.
2.3.3. Тарировка приборов и оборудования, оценка точности и ошибок
экспериментальных исследований.
2.4. Выводы.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ДИЗЕЛЯ И СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ.
3.1. Модели рабочих процессов в цилиндре дизеля 2
3.1.1. Модели индикаторного процесса дизеля.
3.1.2. Модель тепловыделения в цилиндре дизеля с различными средствами снижения токсичных веществ
3.2. Теоретическое обоснование и моделирование средств воздействия
на рабочий процесс дизеля
3.2.1. Устройство и принцип работы разделенной системы
ф топливоподачи дизеля
3.2.2. Моделирование разделенной системы топливоподачи дизеля
3.2.3. Определение цикловой подачи топлива при использовании разделенной системы топливоподачи.
3.2.4. Устройство и принцип работы системы рециркуляции отработавших газов дизеля.
3.2.5. Модели молекулярных теплоемкостей
3.2.6. Выбор химического соединения для антидымной присадки,
способ ее получения
3.2.7. Теоретическое обоснование механизма действия антидымной
присадки на основе гидроксида железа III.
3.3. Теоретическое обоснование и моделирование процессов
в средствах очистки отработавших газов в выпускной системе дизеля.
3.3.1. Устройство и принцип работы термического нейтрализатора
3.3.2. Функциональная схема моделирования процессов в термическом
Ф нейтрализаторе
3.3.3. Анализ возможных химических реакций в термическом
нейтрализаторе и их кинетика
3.3.4. Тепловой баланс термического нейтрализатора, определение оптимальной толщины его теплоизоляции.
Ф 3.3.5. Сепарация сажи в циклоне термического нейтрализатора.
3.3.6. Параметры газодинамического сопротивления термического нейтрализатора.
3.3.7. Устройство и принцип работы сажевого фильтра
3.3.8. Функциональная схема моделирования процессов в сажевом фильтре.
3.3.9. Математическая модель движения потока отработавших газов в
сажевом фильтре.
3.3 Модель динамики движения и сепарации сажи в закрученном
потоке сажевого фильтра
3.3 Моделирование дисперсного состава сажи в отработавших газах дизеля
3.4. Оценивание параметров, точности и адекватности разработанных математических моделей
3.5. Выводы.
4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ
ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ
ГОДОВОЙ ТОКСИЧНОСТИ ПРИ ИХ УСТАНОВКЕ НА ДВИГАТЕЛЬ
4.1. Задачи параметрической оптимизации средств снижения токсичных
веществ.
4.2. Формирование критериев эффективности и оптимальности средств
снижения токсичных веществ
4.3. Моделирование суммарной годовой токсичности дизеля, ф оборудованного средствами снижения токсичных веществ, в условиях
эксплуатации
4.4. Выводы.
5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В СРЕДСТВАХ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ.
5.1. Процессы сгорания в цилиндре дизеля с различными средствами снижения токсичных веществ
5.2. Газодинамические процессы в средствах очистки отработавших
газов.
5.2.1. Газодинамическое сопротивление
5.2.2. Особенности распределения и неравномерности потока отработавших газов
5.3. Гидравлические характеристики разделенной системы топливоподачи.
5.4. Исследование показателей эффективности дизеля с различными средствами снижения токсичных веществ.
5.4.1. Дымность отработавших газов
5.4.2. Концентрации оксида углерода.
5.4.3. Концентрации оксидов азота.
5.4.4. Результаты измерений уровня шума дизеля с сажевым
фильтром
5.5. Результаты параметрической оптимизации средств снижения токсичных веществ.
5.6. Результаты эксплуатационных исследований.
5.7. Выводы.
6. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ.
6.1. Суммарная годовая токсичность выбросов дизеля с различными
ф средствами снижения токсичных веществ в условиях эксплуатации
6.2. Оценка техникоэкономических и экологических показателей
средств снижения токсичных веществ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Следовательно, окисление СО зависит от концентрации водорода и гидроксила в продуктах сгорания. Максимальные концентрации СО в камере сгорания дизеля могут достигать нескольких процентов по объему, но в ОГ их не более 0,2 . Это объясняется интенсивным догоранием СО в такте расширения и выпуска при общем избытке воздуха. В ОГ дизелей содержится свыше 0 различных углеводородов, основными из которых являются этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен , ,,. Углеводороды в ОГ дизеля состоят из исходных и промежуточных соединений углеводородов топлива. Данные зоны . Как показывают исследования, углеводороды в дизелях образуются также в результате вторичного впрыскивания топлива в камеру сгорания, в зонах срыва пламени, в ядре и хвосте струи, на топливной пленке . Отработавшие газы дизеля содержат порядка 0 различных альдегидов . Из них преобладающими являются формальдегид и акролеин. Образование альдегидов связано с протеканием предпламенных реакций в период подготовки топливовоздушной смеси к сгоранию, особенно при низких температурах процесса окисления топлива. В процессе сгорания, происходящем при высоких температурах, альдегиды могут сгорать. Оксиды серы БОх или г сернистый газ, БОз серный ангидрид и сероводород Н образуются при работе двигателя на топливах, содержащих сернистые соединения их наличие характерно для дизелей . Хорошо растворяется в воде с образованием слабой сернистой кислоты НгБОз. ЭОз бесцветная жидкость при комнатной температуре. На воздухе легко вступает в реакцию с парами воды и образует туман взвешенные в воздухе капельки серной кислоты. НгЭ сернистый водород, сероводород бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц, хорошо растворим в воде. Анализ состава и образования основных токсичных компонентов в цилиндре дизеля показал, что они делятся на две основные группы продукты неполного сгорания сажа, оксид углерода II, углеводороды и т. Это является определяющим при выборе способов воздействия на рабочий процесс двигателя и средств очистки ОГ в выпускной системе двигателя. Наиболее опасны для человека, животного и растительного мира следующие компоненты ОГ сажа, бензапирен, оксиды азота, альдегиды, оксид углерода II и углеводороды. Степень их воздействия на организм человека зависит от концентрации вредных соединений в атмосфере, состояния человека и его индивидуальных особенностей. В настоящее время воздействие токсичных компонентов ОГ на здоровье человека исследовано достаточно подробно 1, 4, 9, , , , , ,, ,,. По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности 1й вещества чрезвычайно опасные 2й вещества высокоопасные 3й вещества умеренно опасные 4й вещества малоопасные. Для каждого компонента ОГ существуют предельно допустимые концентрации ПДК, определяемые из принципа полного отсутствия их воздействия на человека. ПДК основных токсичных компонентов ОГ и их классы опасности представлены в таблице 1. Таблица 1. Значительное повышение ПДК наблюдается в зонах работы сельскохозяйственной техники. Особенно это касается производственных помещений складов, ферм, теплиц и т. Исследования показывают, что при использовании техники для раздачи кормов и в складах необходимо увеличивать воздухообмен в 3. ПДК по концентрации вредных веществ в воздухе. Установленные на отечественных тракторах вентиляторы не обеспечивают в жаркое время года необходимого улучшения условий труда. Наличие токсичных компонентов ОГ в кабинах тракторов приводит к кислородному голоданию организма, и особенно вредно воздействуют на центральную нервную систему обслуживающего персонала . Загрязнение атмосферы кабин зерноуборочных комбайнов токсичными компонентами ОГ приводит к ухудшению условий труда комбайнеров, в результате чего производительность их труда может упасть до . Количественный состав токсичных веществ в комбайнах тракторов в условиях летней эксплуатации приведен в табл. Таблица 1. Т А ДА Выход рычагов 2иг 1. Ц5 4Д7 8. Т ДЕ Выход рычагов 2 8 0, 1 0. МТЗ Д0 Кабина трактора 7КГ 2, 0, 0,3 0. Т4 А АА Кабина трактора .