Контроль удельных выбросов оксидов азота при упрощенных измерениях на борту судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания

• Автор: Амбросов, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 05.22.19, 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Принятые сокращении и обозначения Введение

Глава 1. Обзор норм и требований к контролю токсичных выбросов судовых дизелей, способов их снижения, существующих методов измерений и расчетов 0. Задачи исследования

1.1. Общие сведения, обзор способов снижения вредных вы И

1.2. Тенденции в развитии норм на токсичные выбросы в отра боташпих газах

1.2.1. Нормы на токсичные выбросы отработавших газов судо вых дизелей различных регионов, сравнение, анализ и тенденции в развитии
1.2.2. Технические требования к анализаторам, используемым для определения компонентов газовых выбросов дизелей
1.3. Обоснование необходимости эпизодического контроля 0 в условиях эксплуатации и требования к контролю

1.4. Обзор методов определения выбросов 0X на судах

1.5. Анализ методов расчета выбросов 0X

Выводы по главе

Глава 2. Разработка метода оценки удельных выбросов 0X
при совместной работе дизеля и турбокомпрессора
2.1. Обзор методов совместной работы дизеля и турбокомпрес сора
2.2. Метод расчета параметров дизеля с турбонаддувом д.т.н., проф. Васильева Южина
2.2.1. Основные зависимости
2.2.2. Расчет совместной работы дизеля и турбокомпрессора
2.3. Расчет оксидов азота по методу д.т.н., проф. В.И. Толшина
2.4. Алгоритмы расчета
2.4.1. Алгоритм расчета совместной работы дизеля и турбоком прсссора
2.4.2. Алгоритм расчета выбросов 0X в цилиндре дизеля
2.7. блок схема для автоматизированного расчета выбросов
0 при проведении упрощенных замеров на борту судна
Выводы по главе
з
Глава 3. Влияние конструктивных и эксплуатационных
факторов на удельные выбросы 0 судовых дизелей. Упрощенная методика оценки удельных выбросов 1ЧОк на борту судна
3.1. Влияние различных факторов на выбросы Жх судового 4хтакного дизеля без наддува.
3.1.1. Влияние параметров рабочего процесса в цилиндре на выбросы
3.1.2. Влияние изменения температуры и влажности воздуха на удельные выбросы ЫОх 4хтактного дизеля без наддува
3.1.3. Влияние изменения влажности воздуха на концентрацию и удельные выбросы 0 на примере дизеля
3.1.4. Влияние степени сжатия на концентрацию 0 в цилинд
ре ДИЗеЛЯ При Ртах СОПБ
3.1.5. Влияние угла опережения подачи топлива на выбросы оксидов азота
3.2. Влияние изменения температуры окружающей среды ма
шинного отделения и КПД промежуточного охладителя воздуха на удельные выбросы ЫОх дизеля с турбонаддувом на примере расчета двигателя 6ЧН ,
3.2.1. Влияние изменения температуры окружающей среды
3.2.2. Влияние КПД охладителя на токсичные выбросы ЫОх
3.3. Оценка точности предложенного метода
3.4. Упрощенный метод определения удельных выбросов еОх в условиях эксплуатации
3.4.1. Определение емох при стандартных условиях
3.4.2. Определение емох в условиях, отличных от стандартных
Выводы по главе
Глава 4. Задачи экспериментальных исследований. Описа
пне экспериментальной установки, методики проведении эксперимента и обработка экспериментальных данных
4.1. Задачи экспериментальных исследований
4.2. Схема и описание экспериментального стенда
4.2.1. Схема экспериментального стенда
4.2.2. Судовой дизель
4.2.3. Штатные измерительные приборы
4.2.4. Дополнительные измерительные приборы
4.2.5. Пъезодатчик регистрации давления в камере сгорания ДО. Датчик давления в топливопроводе Т
4.2.6. Датчик кислорода в отработавших газах дизеля
4.2.7. Датчик верхней мертвой точки
1.2.8. Приборы для замеров компонентов выбросов отработав 6 ших газов дизеля
4.3. Методика проведения испытаний и обработка полученных 8 результатов
4.3.1. Режимы работы двигателя
4.3.2. Переоборудование дизель генератора ДГР с 9 двигателем для работы по винтовой характеристике
4.3. Методика обработки результатов измерений
4.4. Обработка результатов экспериментальных исследований
4.4.1. Результаты эксперимента на двигателе
4.4.2. Результаты испытаний датчика кислорода ДК
4.3.3. Изменение удельных выбросов ИОх при изменении на 7 грузки двигателя , температуры и влажности окружающей среды
4.4.4. Изменение удельных выбросов ЫОх при изменении на 1 грузки двигателя ,
4.4.5. Натурные испытания
4.4.6. Оценка погрешности расчета выбросов Жх судового
4тактного дизеля при упрощенных измерениях на борту судна Выводы по главе
Заключение и выводы
Список литературы


В отличие от автомобильных транспортных средств, где процедуры контроля в известной степени получили развитие, процедуры контроля и нормативная база для этой цели на отечественном речном и морском флоте находятся только в состоянии разработок. В связи с этим разработка упрощенного метода контроля удельных выбросов будет важным инструментом по определению и оценке удельных выбросов оксидов азота в отработавших газов судовых дизелей в условиях эксплуатации. Настоящая работа посвящена вопросу упрощенного контроля оксидов азота на борту судов внутреннего и смешанного рекаморе плавания, которые оснащены судовыми 4хтактными дизелями. Учитывая количество существующих дизелей мощностью свыше кВт, установленных на судах, использование газоанализаторов на каждом судне невозможно, а контроль удельных выбросов оксидов азота между тем должен осуществляться в процессе эксплуатации периодически, в том числе при замене и ремонте деталей топливной аппаратуры, турбонаддува, установки системы рециркуляции и т. Задачей работы было разработать альтернативный метод оценки удельных выбросов на борту судна в условиях эксплуатации без использования сложных дорогостоящих газоанализаторов. Настоящая работа посвящена контролю главных и наиболее опасных выбросов оксидам азота ЫОх. ГЛАВА 1. ОБЗОР НОРМ И ТРЕБОВАНИЙ К КОНТРОЛЮ ТОКСИЧНЫХ ВЫБРОСОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ, СПОСОБОВ ИХ СНИЖЕНИЯ, СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ x. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. В основе разработки требований к контролю токсичных выбросов отработавших газов судовых дизелей лежит характер их воздействия на человека и окружающую среду. Углеводороды НС и оксиды азота x приводят к образованию озона, который разрушает дыхательную систему и приводит к воспалению легких. Когда температура и уровни солнечного света являются высокими, а состояние воздуха застойным, то интенсивные химические реакции в которых участвуют x и НС ведут к накоплению озона. Озон может распространяться от источников загрязнений на сотни километров против ветра. Краткосрочные увеличения концентрации озона часа приводят к увеличению числа госпитализации людей в этих районах. Повторные воздействия озона могут ухудшить существующие болезни у человека, например, астмы. Возможны необратимые изменения в структуре легких и появление хронических болезней таких как бронхит. Озон неблагоприятно воздействует на урожайность, растительность и на рост леса, а также на долговечность материалов. Растения становятся более восприимчивыми к болезням. Озон приводит к повреждению листвы, травы, зерновых культур. Длительные воздействия озона даже при концентрации менее 0, 0, также вредны для окружающей среды. Другим отрицательным воздействием оксидов азота на окружающую среду является насыщение азотистыми соединениями почвы и воды эутрофискация. В число токсичных составляющих выхлопа дизелей входит угарный газ СО. Угарный газ оксид углерода С попадает в кровь через легкие и уменьшает поставку кислорода к органам тела и тканям. Основные компоненты токсичных выбросов отработавших газов ОГ дизелей водного транспорта по химическому составу являются такими же, как и для других видов транспорта оксиды азота ЫОх, окись углерода СО, углеводороды НС и твердые частицы. Для судовых дизелей морского транспорта, работающих на тяжелых сортах топлива, содержащих серу, дополнительно к числу наиболее токсичных компонентов, кроме ЫОх, также относится двуокись серы БОг В отличие от автомобильного транспорта, оснащенного высокооборотными двигателями, на водном транспорте используются в основном средне и ма
лооборотные дизели с частотой вращения п0 мин. Эти дизели работают большую часть времени в установившихся режимах, характер режимов работы и большие размеры камер сгорания, большие значения воздухотопливного отношения позволяют обеспечить полное сгорание топлива, т. НС, СО и твердых частиц. Однако высокие температуры и наличие избытка кислорода приводят к появлению оксида азота, ущерб от которого на порядок выше, чем от СО и НС. В табл. Таблица 1. Составляющие ОГ Количеств. Содержан. ОГ Класс Опас ности пдк мгм в рабочей зоне ПДК мгм3 максим. Окись углерода, 0. Окислы азота в пересчете на 0, 05 2 5 0. Углеводороды в пересчет на ме 0 1.