Расчёт выбросов загрязняющих веществ при исправной топливной аппаратуре

Вредное воздействие отработавших газов на окружающую среду. Влияние состава смеси на токсические выбросы автомобиля. Расчет выбросов загрязняющих веществ от легковых автомобилей с бензиновым двигателем при неисправности единичной форсунки двигателя.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 14.05.2013
Размер файла 204,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Экологическая безопасность

1.1 Вредное воздействие отработавших газов на окружающую среду

Источником токсичных выбросов является не автомобиль в целом, а непосредственно его двигатель, а концентрация токсичных выбросов определяется газоанализаторами (для бензиновых двигателей) и дымомерами (для дизельных двигателей).

С ежегодным увеличением автомобильного парка России также увеличиваются выбросы вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами. Их суммарная доля в некоторых регионах страны может достигать 80 % от всех загрязняющих выбросов. Ежегодно в процентном соотношении выбросы вредных веществ от автомобильного транспорта увеличивается на 2…5 процента [ ]. Из-за отсутствия фактического контроля компетентных органов за техническим состоянием автомобилей на дорогах можно встретить транспортные средства, которые по визуальному анализу можно отнести к источникам повышенной экологической опасности, т.е. выпускная система неисправна [ ], а некоторые автовладельцы могут снимать со своих автомобилей нейтрализаторы отработавших газов с целью увеличения мощностных характеристик своих автомобилей, тем самым увеличивая токсичные выбросы.

Основные воздействия продуктов сгорания топлива на сельскохозяйственные культуры и растения:

1. Особо чувствительны к загрязнению атмосферы свекла, злаки, бобы, салатные культуры, виноград и др. В частности, допустимая средняя концентрация NOx ,не приводящая к поражению листьев этих растений в течение 0,5 ч = 0,8 мг/м3. Кроме того, наличие NO2 в атмосфере приводит к протеканию фотохимических реакций и образованию в качестве вторичных продуктов озона (O3) и пероксиацитилнитрата (С3H3NO5), вредное действие которых на листья растений проявляется при более низких концентрациях NO2, чем исходная. Концентрация NO2 в воздухе в 4…6 мкг/м3 приводит к серьёзному повреждению растений, при концентрации до 2 мг/м3 и длительном воздействии происходит хлороз растений. Низкие концентрации NO2 в воздухе вызывают снижение роста.

2. Растения очень чувствительны к загрязнению воздуха диоксидом серы, разрушающей хлорофилл. Лиственные растения, ежегодно сбрасывающие листву, легче переносят загрязнение атмосферы диоксидом серы, а хвойные более болезненно реагируют на SO2. При концентрации SO2 в воздухе 0,015..0,035 мг/м3 прирост древесной массы хвойных деревьев составляет примерно 20% из-за снижения интенсивности фотосинтеза и дыхания хвои. При концентрации SO2 от 0,23 до 0,32 мг/м3 нарушение фотосинтеза и дыхания хвои вызывает усыхание сосны за 2…3 года. Концентрация SO2 в летнее время 0,08..0,1 мг/м3 и в зимнее время 0,2 мг/м3 приводит к постепенной гибели большинства растений.

3. Загрязнение атмосферы ОГ приводит к накоплению в сельскохозяйственных культурах канцерогенного бензапирена. Наибольшее его количество найдено в пробах кочанной капусты (15,6..24,5 мкг/кг), наименьшее - в пробах томатов (0,22 мкг/кг). В хлебном зерне бензапирена содержится в количестве от 0,68 до1,44 мкг/кг [ ].

1.2 Влияние состава смеси на токсические выбросы автомобиля

Важнейшее влияние на состав отработавших газов автомобильных двигателей оказывает качество топливо-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Состав смеси характеризует коэффициент избытка воздуха ? «лямбда» (в технической литературе её ещё можно встретить как коэффициент ? «альфа»). Коэффициент избытка воздуха - это отношение реального количества воздуха в смеси к теоретически необходимому, тому, что соответствует полному сгоранию. Идеальный случай когда ?=1, это означает что смесь состоит из 15 (14,7) частей воздуха и 1 части бензина (углеводородного топлива), последнее сгорает полностью и при этом образуется всего лишь 2 компонента - углекислый газ (СО2) и водяной пар (Н2О). При полном сгорании углеводородного топлива (бензина) концентрация СО2 будет наиболее максимальна. Обогащая смесь, т.е. увеличивая в ней содержание топлива (?<1), то при её воспламенении в связи с недостатком кислорода образуются продукты неполного сгорания углеводородного топлива (бензина) - оксид углерода (СО) и несгоревшие углеводороды (СН). Обедняя смесь (?>1) первоначально приведёт к понижению концентрации СО и СН в отработавших газах, а при ?=1,1 содержание СО и СН минимизируется. Последующее обеднение топливо-воздушной смеси, несмотря на избыток кислорода, ухудшает сгорание топлива, появляются задержки воспламенения, двигатель теряет устойчивую работу, в связи с чем в выхлопных газах доля продуктов неполного сгорания особенно СН - увеличивается. На практике же идеального процесса сгорания углеводородного топлива не бывает, поскольку незначительная часть углеводородного топлива оседает на стенках камеры сгорания (КС), да и по самому объёму камеры сгорания смесь однородно не перемешивается. Это говорит о том, что в составе отработавших газов (ОГ) постоянно присутствуют оксид углерода и углеводороды в некоторых концентрациях. Качество топливо-воздушной смеси влияет не только на состав отработавших газов, но и на основные технические характеристики двигателя - мощность и экономичность. Максимальную мощность двигателя обеспечивает богатая топливом смесь, а наибольшая экономичность проявляется при бедной топливо-воздушной смеси [ ].

Инерционность топливодозирующих систем не позволяет создать конструкцию карбюратора, полностью отвечающего всем требованиям точности дозирования для всех режимов работы двигателя, особенно переходных. Для преодоления недостатков карбюратора были разработаны так называемые «инжекторные» системы питания. В настоящее время уже всем понятно, что назначением электронной «инжекторной» системы управления подачей топлива является поддержание состава топливно-воздушной смеси в пропорции, наиболее соответствующей температурным условиям и нагрузке на двигатель, обеспечению паспортной мощности, должной динамики разгона, требованиям экономичности и защиты окружающей среды. Электронная система позволяет точно соизмерять количество подаваемого топлива с состоянием двигателя и условиями движения, гибко реагировать на изменение условий эксплуатации автомобиля и обеспечить должное соотношение между количествами воздуха и топлива. При анализе этой системы следует помнить, что «первичным» параметром управления двигателем является количество воздуха поступающего в цилиндры, а уже по его значению блок управления (БУ) «подает» соответствующее количество топлива. Конечно используя при этом различные поправки (температура, атмосферное давление, режим, и др.). загрязняющий вещество автомобиль токсический

Рисунок 1.1 Регуляторная характеристика бензинового ДВС с впрыском топлива.

Сегодня все большее распространение получают бесконтактные системы зажигания со статическим распределением высоковольтной энергии под управлением электронного блока, одновременно оптимизирующего топливоподачу и углы опережения зажигания [ ].

Таблица 1.1 Сравнение пробеговых выбросов современных легковых автомобилей, с улучшенными экологическими характеристиками

Рабочий

Удельные выбросы загрязняющих веществ (), г/км

объем

Тип

СО

СН

NOX

SO2

Pb

двигателя,

двигателя

АИ-93

А-92; А-76

л

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

Т

X

до 1,2

К

7,5

9,3

1,0

1,5

0,14

0,14

0,036

0,045

0,017

0,021

0,008

0,010

В

5,3

6,6

0,8

1,2

0,14

0,14

0,032

0,041

0,015

0,019

0,007

0,009

свыше 1,2 до 1,8

К

9,4

11,8

1,2

1,8

0,17

0,17

0,054

0,068

0,025

0,031

0,012

0,015

В

6,6

8,3

1,0

1,5

0,17

0,17

0,049

0,061

0,022

0,028

0,010

0,013

свыше 1,8 до 3,5

К

13,2

16,5

1,7

2,5

0,24

0,24

0,063

0,079

0,032

0,040

0,015

0,019

В

9,3

11,7

1,4

2,1

0,24

0,24

0,057

0,071

0,028

0,036

0,013

0,017

свыше 3,5

К

18,8

23,5

2,4

3,6

0,34

0,34

0,097

0,121

0,049

0,061

0,023

0,029

В

13,3

16,6

2,0

3,0

0,34

0,34

0,087

0,109

0,044

0,055

0,020

0,025

Примечания: 1 К - двигатели с карбюраторами, В - с системой впрыска топлива.

2. В переходный период значения выбросов CO, CH, C, SO2 и Pb должны умножаться на коэффициент 0,9 от значений холодного периода. Выбросы NOX, равны выбросам в холодный период.

3. Для автомобилей, оборудованных сертифицированными каталитическими нейтрализаторами и работающих на неэтилированном бензине, значения выбросов должны умножаться на коэффициенты:

для СО - на 0,2, СН и NOX - на 0,3 при установке 3-х компонентных нейтрализаторов;

для СО - на 0,2, СН - на 0,3 при установке 2-х компонентных нейтрализаторов с дополнительной подачей воздуха (окислительного типа)

Тип каталитического нейтрализатора определяется по техническому паспорту на нейтрализатор или инструкции по эксплуатации автомобиля.

1.3 Расчет выбросов загрязняющих веществ от легковых автомобилей с бензиновым двигателем с системой впрыска топлива

Легковые автомобили имеют объем двигателя 1,8-3,5 л.

При расчете выбросов загрязняющих веществ в атмосферу принято, что легковые автомобили оснащены 3-х компонентными каталитическими нейтрализаторами. Частота выездов и заездов из (в) боксов (боксы) гаража приняты по ОНТП-01-91 «Общественные нормы технологического проектирования предприятий автомобильного транспорта».

Таблица 1.2 Исходные данные по паркингу

Наименование

показателей

Показатели

% от общего количества мест хранения

Количество единиц подвижного состава

Теплый период года

Холодный период год

Теплый период года

Холодный период года

Количество единиц хранения

100

100

170

170

Количество выездов легковых автомобилей (в час-пик)

8

3

14

5

Количество одновременных въездов

2

1

3

2

Примечание: Количество выездов легковых автомобилей и одновременных въездов для переходного периода принято по теплому периоду.

Выброс i-го вещества одним автомобилем k'-ой группы в день при выезде из гаража М1ik и возврата М2ik рассчитывается по формуле:

М1ik =mпрik • tпр + mLik ( L1+0,5kmi • Lп) + mxxik • txx1, (1.1)

М2ik = mLik ( L2+0,5kmi • Lп) + mxxik • txx2 , (1.2)

где mпрik - удельный выброс i-го вещества при прогреве двигателя автомобиля с впрыском топлива, г/мин

Двигатель 1,8-3,5 без учета коэффициента:

mпр CO = 2,9 г/мин

mпр CH = 0,18 г/мин

mпр NO2 = 0,03 г/мин

mпр SO2 = 0,011г/мин

С учетом коэффициента:

mпр CO = 2,9·0,7=2,03 г/мин

mпр CH = 0,18·0,8=0,144г/мин

mпр NO2 = 0,03·0,8=0,024 /мин

mпр SO2 = 0,011 г/мин

tпр - время прогрева двигателя, мин

tпр = 3мин

mLik - пробеговый выброс i-го вещества при движении по территории гаража автомобиля с относительно постоянной скоростью, г/км

Двигатель 1,8-3,5 без учета коэффициента:

mL CO = 9,3 г/км

mL CH = 1,4 г/км

mL NO2= 0,24 г/км

mL SO2 = 0,057 г/км

С учетом коэффициента:

mL CO = 9,3·0,2= 1,86 г/км

mL CH = 1,4·0,3=0,42 г/км

mL NO2= 0,24 х0,3=0,072 г/км

mL SO2 = 0,057 г/км

L1,2 - пробег автомобилем по территории гаража при выезде и возврате, км

L1 = (L1Б + L1Д)/2, км (1.3)

L2 = (L2Б + L2Д)/2, км (1.4)

где L1Б, L1Д - пробег автомобиля от ближайшего к выезду и наиболее удаленного от выезда места стоянки, до выезда со стоянки;

L2Б, L2Д - пробег автомобиля от ближайшего к въезду и наиболее удаленного от въезда места стоянки, до въезда на стоянку;

kmi = коэффициент, учитывающий изменение выброса загрязняющих веществ при движении по пандусу при выезде и въезде на стоянку:

kmСО = 2,0/0,5

kmCH = 2,0/0,5

kmNO2 = 3,0/0,2

kmSO2 = 1,4/0,5

В числителе приведены значения k для подъема по рампе, в знаменателе - для спуска.

Ln - длина пандуса (пробег одного автомобиля по рампе), км

Ln'= 0,024 км

Ln ''= 0,024 км6

mxxi - удельный выброс i-го вещества при работе двигателя автомобиля на холостом ходу, г/мин

Двигатель 1,8-3,5 без учета коэффициента:

mxxCO = 1,9 г/мин

mxxCH = 0,15 г/мин

mxxNO2 = 0,03 г/мин

mxxSO2 = 0,01 г/мин

С учетом коэффициента:

mxxCO =1,9·0,2= 0,38 г/мин

mxxCH = 0,15·0,3=0,045 г/мин

mxxNO2 = 0,03·0,3=0,009 г/мин

mxxSO2 = 0,010 г/мин

txxk - время работы двигателя на холостом ходу

txxk = txx 1= txx2 = 1 мин

Валовый выброс i-го вещества автомобилями рассчитывается по

формуле:

Mi = aв · (M'ik + M''ik) · Nk · Др·10-6, кг (6.5)

где aв - коэффициент выпуска ( ? 1 ), Др - количество рабочих дней в расчетном периоде (холодном, теплом, переходном)

Др тепл = 153дн,

Др холод = 121дн,

Др переход = 91дн

Nk - количество автомобилей в помещении стоянки за расчетный период.

Максимальный разовый выброс i-го вещества (Gi) определяется по формуле:

Gi = (M1ik · N'k + M2ik · N''k) / 3600 (6.6)

где N'k, N''k - наибольшее количество автомобилей, выезжающих со стоянки и въезжающих на стоянку за 1 час.

Подставляем значения в формулы (6.1-6.6):

L'1 = ( 0,045 + 0,136 )/2= 0,0905 км

L'2 = ( 0,039 + 0,143 )/2= 0,091 км

Ln1 = 0,0905км

Ln2 = 0,091км

Расчет выброса i-го вещества одним автомобилем в день:

Выезд из паркинга:

M1'CO = 2,03 · 3+1,86 · (0,0905+0,5·1·0,0248)+0,38 · 1=6,684 г/день

M1'CH = 0,144 · 3+0,42 · (0,0905+0,5·1·0,0248)+0,45 · 1=0,525 г/день

M1'NO2=0,024 · 3+0,72 · (0,0905+0,5·1,5·0,0248)+0,009· 1=0,0901 г/день

M1'SO2 = 0,011 · 3+0,057 · (0,0905+0,5·0,7·0,0248)+0,01 · 1=0,0491 г/день

Въезд в паркинг:

M2'CO = 1,86 · (0,091 + 0,5 · 0,25 · 0,0248) + 0,38 · 1=0,56г/день

M2'CH = 0,42 · (0,091 + 0,5 · 0,25 · 0,0248) + 0,045 · 1=0,085г/день

M2'NO2= 0,072 · (0,091 + 0,5 · 0,1 · 0,0248) + 0,009 · 1=0,0157 г/день

M2'SO2 = 0,057 · (0,091 + 0,5 · 0,25 · 0,0248) + 0,011 · 1=0,0154 г/день

Валовый выброс i-го вещества:

Теплый и переходный периоды года (153+91=244 дня)

M'55476х1CO = 4,6 · (6,684+0,56) · 170 · 244 · 10-6= 1,402

M'CH = 4,6 · (0,525+0,085) · 170 · 244 · 10-6= 0,118

M'NO2 = 4,6 · (0,090+0,0157) · 170 · 244 · 10-6=0,020

M'SO2 = 4,6 · (0,049+0,015) · 170 · 244 · 10-6=0,012

Холодный период года (121 день)

M''55476х1CO = 2,5 · (6,684+0,56) · 170 · 121·10-6= 0,3725

M''CH = 2,5 · (0,525+0,085) · 170 · 121·10-6= 0,0314

M''NO2 = 2,5 · (0,090+0,0157) · 170 · 121·10-6= 0,0054

M''SO2 = 2,5 · (0,049+0,0155) · 170 · 121·10-6= 0,0033

Общий валовый выброс i-го вещества автомобилями в расчетном периоде составит:

M i = M' i + M'' i

M CO = 1,402+0,372 = 1,775 т/год

M CH = 0,118+0,031 = 0,149 т/год

M NO2 = 0,020+0,00544 = 0,0259 т/год

M SO2 = 0,0125+0,003 = 0,0158 т/год

Максимально разовый выброс i-го вещества (Gi), г/сек:

Холодный период года

G'CO = (6,684 · 5 + 0,5607 · 2) / 3600 = 0,00959 г/сек

G'CH = (0,525 · 5 + 0,0858 · 2) / 3600 = 0,00077 г/сек

G'NO2 = (0,090 · 5 + 0,0157 · 2) /3600 = 0,000134 г/сек

G'SO2 = (0,049 · 5 + 0,0155 · 2) / 3600 = 0,000076 г/сек

Расчет произведен для исправной аппаратуры. В случае неполадок в топливной системе, количество выбросов загрязняющих веществ увеличивается.

При неисправности единичной форсунки: выбросы CO увеличиваются в среднем в 3 - 4раза, CH - в 2 - 2,5 раз, выбросы NO2 в среднем остаются такими же, как и выбросы SO2. При ослаблении крепления распылителя выбросы вредных веществ возрастают в среднем в 1,1…1,3 раза [ ].

Рассчитываем средние максимальные разовые выбросы CO и CH при неисправной форсунке:

G'CO = (6,684 · 5 · 3,5 + 0,5607 · 2 · 3,5) / 3600 = 0,03358 г/сек

G'CH = (0,525 · 5 · 2,25 + 0,0858 · 2 · 2,25) / 3600 = 0,001748 г/сек

Получаем что максимальный разовый выброс CO увеличился более чем в 3 раза, а CH более, чем в 2 раза.

Выводы

В данном разделе был произведён расчёт выбросов загрязняющих веществ при исправной топливной аппаратуре и при неисправности единичной форсунки бензинового двигателя. Средние максимальные разовые выбросы CO и CH при неисправности единичной форсунки увеличиваются в среднем в 3 и в 2 раза соответственно.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Нормирование выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду путем установления предельно допустимых выбросов этих веществ в атмосферу. Расчет концентрации двуокиси серы, окислов азота, золы. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ.

    контрольная работа [112,5 K], добавлен 19.03.2013

  • Характеристика производственных процессов предприятия. Характеристика источников выделения загрязняющих веществ. Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ по ТЭЦ-12 за 2005 год. Максимально-разовые и валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

    курсовая работа [35,7 K], добавлен 29.04.2010

  • Расчет выброса загрязняющих веществ от автотранспорта, сварочного и механообрабатывающего производства, складов ГСМ. Показатели работы газоочистных и пылеулавливающих установок. Анализ выбросов загрязняющих веществ от предприятия ООО "Горизонт".

    курсовая работа [325,4 K], добавлен 10.05.2011

  • Природа и свойства загрязняющих окружающую среду веществ, особенности их влияния на человека и растительность. Состав выбросов при сжигании твердого топлива. Загрязнения от подвижных источников выбросов. Элементы и виды отработанных газов автомобилей.

    контрольная работа [36,4 K], добавлен 07.01.2015

  • Инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду. Разработка нормативов предельно допустимых выбросов для производственных помещений предприятия ОАО "Тулачермет".

    курсовая работа [4,7 M], добавлен 13.03.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.