CC BY
229
метры и форма электрода, расстояние между электродами, а также величина приложенного напряжения к системе «коронирующий—осадительный» электродов.
В связи с тем, что пыль птицеводческих помещений представляет собой сложную по физическому составу аэродисперсную систему, различные компоненты которой имеют существенные отличия по величине УЭС, коэффициентам шероховатости частиц пыли, а также представляет затруднение производить выполнение необходимых расчетов с приемлемой точностью замеры таких величин, как I — средняя длина пробега молекулы воздуха до столкновения с частицей пыли; г — радиус частиц пыли; пс — средняя концентрация ионов в помещении (это отмечают, в частности, Н.В. Ксенз, Ф.Я. Изаков, В.Б. Файн), то для
отработки рациональных параметров электрофильтра отдается предпочтение экспериментальным методам, учитывающим случайный характер явления.
Список литературы
1. Шкрабак, В.С. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве: учебник для вузов / В.С. Шкрабак, А.В. Луковников, А.К. Тургиев. — М.: Колос, 2002. — 512 с.
2. Вальдберг, А.Ю. Технология пылеулавливания /
A.Ю. Вальдберг, Л.М. Исянов, Э.Я. Тарат. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. — 192 с.
3. Самсонов, В.Т. Об изучении на моделях явления пылеобразования при падении пылящих материалов /
B.Т. Самсонов // Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. — М.: Профиздат, 1964. — № 6. — 24 с.
4. ГОСТ 4.125—84. Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Номенклатура основных показателей. — М.: Изд-во стандартов, 1986. — 2 с.
УДК 546.26
К.М. Шалмагамбетов, канд. хим. наук
Актюбинский государственный университет имени К. Жубанова
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА
Становятся явными признаки глобального потепления поверхности Земли вследствие накопления в ее атмосфере парниковых газов (СО2, фреоны, метан, N0^ озон), большая доля которых приходится на диоксид углерода (~50 %). Хотя нет точных данных о величине «вклада» СО2 в парниковый эффект, связь между увеличением парникового эффекта и прогрессирующим накоплением диоксида углерода в атмосфере установлена однозначно. В мае 1992 г. 143 страны подписали в Рио-де-Жанейро соглашение о контроле за глобальным потеплением и об уменьшении выбросов СО2 в атмосферу.
Проблема уменьшения выбросов СО2 в атмосферу тесно связана с проблемой потребления энергии. Потребляемая в мире энергия удовлетворяется за счет следующих основных источников: сгорание ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ), ядерная энергия, солнечная энергия, подземное тепло (геотермальная вода), энергия ветра и гидроэнергия. В настоящее время около 80 % всей добываемой энергии вырабатывается при сгорании ископаемого топлива. Так как потребление энергии постоянно растет в ускоренном темпе, а при сгорании топлива выделяется СО2, концентрация последнего в атмосфере устойчиво растет приблизительно с 1850 г. Кроме сгорания ископаемого топлива крупным промышленным эмиттером диоксида углерода является производство цемента.
Антропогенный годовой выброс диоксида углерода оценивается в ~8 Гт в расчете на углерод (8 ГтС/год) [1]. Из них 6 ГтС приходится сгорание ископаемого топлива, а 2 ГтС — на обезлесение. Это намного меньше по сравнению с естественным ежегодным оборотом углерода в атмосферу и обратно (~200 ГтС) в природном углеродном цикле. Однако постоянное ежегодное прибавление 8 ГтС диоксида углерода достаточно, чтобы нарушить установившийся баланс.
Предполагается, что в среднем 57 % от выделенного диоксида углерода удерживается в атмосфере. Подсчитано, что концентрация диоксида углерода в атмосфере увеличилось с 270 в пред-индустриальной эре до ~338,6-миллионной доли в 1980 г. Прогнозируется, что в 2030 г. она может достичь значения 600, а в 2060 г. — 1600-миллионной доли [2]. По некоторым расчетам с 1950 по 1973 г. рост промышленного выброса ежегодно составлял ~4,3...4,5 %. С 1973 г. ежегодный темп роста выброса СО2 составлял ~2,25 %. В зависимости от уровня развития промышленные выбросы СО2 разных стран сильно различаются. На 1980 г. это различие выглядело следующим образом: Северная Америка (США и Канада) — 6,7 %, СССР и Восточная Европа — 4,2 %, Западная Европа — 16,6 %, Япония и Австралия — 5,8 %, развивающиеся страны — 12,2 %. Наиболее крупным эмиттером диоксида углерода остаются США, которые в настоящее время поставляют в атмосферу ~20 % всех выбросов ди-
оксида углерода. В будущем резкое увеличение выбросов диоксида углерода ожидается в развивающихся странах.
Неконтролируемые выбросы парниковых газов, в том числе и диоксида углерода, усиливают парниковый эффект. Уже сейчас вследствие накопления антропогенных парниковых газов наблюдается увеличение средней глобальной температуры поверхности Земли более чем на 0,5 °С. Дальнейшее увеличение этой температуры может привести к необратимым катастрофическим последствиям: изменению климата из-за глобального потепления, таянию высокогорных и полярных ледников, затоплению значительной части суши и др. Поэтому перед человечеством стоит сложная неотложная проблема уменьшения выброса парниковых газов, в первую очередь диоксида углерода. Предлагаются различные пути уменьшения эмиссии диоксида углерода, которые можно разделить на три главные группы:
1. Минимизация эмиссии диоксида углерода. Этот путь уже реализуется путем внедрения новых промышленных технологий. В будущем этот путь может стать наиболее реальным. Предполагается использовать высокоэффективные способы получения электрической энергии, консервацию энергии и рециркуляцию продуктов. Совместное получение электрической и тепловой энергии может увеличить производительность энергетических установок.
2. Исключение эмиссии диоксида углерода. Этот путь предполагает более широкое использование энергии ядерного расщепления, солнца, ветра, геотермальной воды и гидроэнергии, а также использование горения возобновляемой биомассы и сокращение вырубки лесов.
3. Контроль за эмиссией диоксида углерода. Этот путь предполагает: а) отделение диоксида углерода из промышленных отходящих газов и размещение его на дне океана или в подземных пустотах; б) утилизация выделенного диоксида углерода в различных отраслях промышленности, в том числе в химической промышленности как источника углерода для химического синтеза.
Третья группа путей снижения накопления диоксида углерода в атмосфере вполне реальна и вызывает большой интерес. Отделение СО2 из отходящих промышленных газов не представляет большой технической проблемы. Уже существуют крупные энергетические установки, полностью улавливающие диоксид углерода из отходящих газов. Например, в Шади Пойнт (Оклахома, США) действует электростанция мощностью 300 МВт, улавливающая каждый день 200 т углекислого газа из отходящих газов сгорания углеводородного топлива [3]. Выделенный диоксид углерода сжижается, очищается и реализуется в жидком и твердом
68
виде для применения в пищевой промышленности. Для улавливания диоксида углерода используется моноэтаноламин, который сорбирует СО2 при низких температурах (~20 °С), а при нагревании (~150 °С) десорбирует. Этот метод очень эффективен и позволяет получать СО2 высокой степени чистоты.
Для долговременного размещения большого количества диоксида углерода рассматриваются два способа: на дне океана и под землей. Мировой океан может служить практически неограниченным хранилищем для диоксида углерода. В океане уже содержится 38 000 Гт растворенного неорганического углерода. Это гораздо большая величина, чем 6 Гт углерода, выделяемого в атмосферу в результате антропогенной деятельности. Предусматриваются различные технологии транспорта и хранения диоксида углерода в больших глубинах океана на длительный период времени, а также биологические и экологические последствия такого метода хранения СО2. Подсчитано, что стоимость такого метода хранения диоксида углерода будет меньше стоимости его улавливания из отходящих промышленных газов. Большинство проектов предусматривает закачку СО2 в глубокие слои океана (глубже 1000 м), при этом на границе СО2 — океанская вода образуются гидраты диоксида углерода СО2 • пН20 (п = 5.6), препятствующие растворению диоксида углерода в воде. Второй способ хранения СО2 заключается в закачке его в подземные пустоты или подземные водные резервуары. В настоящее время такие проекты находятся в процессе разработки [3].
Существуют различные пути утилизации диоксида углерода в промышленном масштабе. Следует отметить уже реализованные в широком масштабе в США и Канаде использование его в нефтепромыслах для увеличения нефтеотдачи пластов. Вследствие истощения нефтяных залежей и удорожания нефти нефтедобывающие компании готовы закупать большое количество диоксида углерода для данной цели, например, в США используется около 35 млн т диоксида углерода в год. Имеются и другие различные пути утилизации СО2 в качестве хладоагента (в виде «сухого льда»), растворителей, газирования напитков, для ускорения роста растений в парниках и др. Однако особый интерес вызывает использование его как углеродное сырье в промышленном химическом синтезе.
Таким образом, диоксид углерода во всех своих физических состояниях (газообразное, жидкое, твердое) находит разнообразное практическое применение. В США промышленное использование диоксида углерода, отражающее в некоторой мере и всеобщее мировое использование диоксида углерода в промышленности, выглядит сле-
дующим образом [1]: хладоагент — 49 %; газирование напитков — 20 %; увеличение нефтеотдачи пластов — 5.10 %; литейная промышленность — 10 %; химическая промышленность — 10 %; другое применение — 10 %.
Диоксид углерода наиболее широко применяется в пищевой промышленности в качестве хла-доагента (в виде сухого льда) для хранения и транспортировки пищевых продуктов и для газирования напитков. Увеличивается применение диоксида углерода для закачки в нефтяные пласты для увеличения их нефтеотдачи. Диоксид углерода применяется в качестве растворителя и экстрагента, для кальцинированной соды (~30 млн т в год), салициловой кислоты, а также выращивания цветов и других растений в парниках, в литейной промышленности и в других отраслях народного хозяйства.
Примером наиболее крупномасштабного применения диоксида углерода в химической промышленности является синтез мочевины. Доля утилизации диоксида углерода в промышленном химическом синтезе составляет всего около 10 %. В будущем по мере развития химии диоксида углерода эта доля должна многократно возрасти.
Синтез на основе диоксида углерода позволяет получать широкий круг полезных химических продуктов. Малое число реализованных в промышленном масштабе реакций на основе диоксида углерода обусловлено первую очередь отсутствием эффективных катализаторов. Успехи в области каталитического органического синтеза, особенно в области гомогенного металлокомплексного катализа, и достижения в области активации одноуглеродных молекул (в том числе диоксида углерода) позволяют смело предположить, что в скором будущем будут разработаны активные и селективные катализаторы, на основе которых будет решена экологически важная проблема создания многотоннажных промышленных процессов утилизации диоксида углерода.
Список литературы
1. Carbon Dioxide as a Source of Carbon: Biochemical and Chemical Uses. Ed. M. Aresta and G. Forti. D. Reidel Publishing Company, 1987. — 424 p.
2. Oeschger H., Heimann M. Uncertaities of Predictions of Future Atmospheric Carbon Dioxide Concentrations // J. of Geophys. Res. 1983. v. 88. — P. 1258.
3. Carbon Dioxide Chemistry: Environmental Issues. Ed. J.Paul and C-M.Pradier. Cambridge: Royal Soc. Chem. 1994. — 402 p.
УДК 621.855
В.Ф. Соколов
ЗАО «Техмаш», г. Кострома
РАСЧЕТ ЗАЗОРА В ШАРНИРНОМ СОЕДИНЕНИИ ПРИВОДНЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Существующие конструкции стандартной приводной цепи даже при условии весьма высокой точности ее изготовления [1], а также при повышенной степени точности изготовления зубьев звездочек для пластинчатых цепей и повышенной тщательности монтажа всей передачи в целом не отвечают по совокупности эксплуатационных качеств потребностям современного машиностроения. Низкая работоспособность приводных роликовых цепей является причиной частых и длительных простоев сельскохозяйственных машин в течение короткого уборочного сезона.
Для повышения эффективности использования цепного привода сельскохозяйственных машин рекомендуется применять приводные призматические цепи.
Для конструирования приводных призматических цепей, которые предложены автором, у машиностроительной промышленности, изготовляющей приводные цепи, нет исходных данных. В частно-
сти, конструкторам не известны конструктивные соображения, исходя из которых можно рассчитать нужный зазор в сопряжении шарнирного соединения приводной призматической цепи (рис. 1).
Соединительный цепной шарнир приводной призматической цепи образует сопряженные внутри отверстий в изогнутых пластинах 1 (или во внутренних пластинах) призмы смежных звеньев, имеющие в поперечном сечении, выпуклые поверхности качения и (плоские или цилиндрические поверхности) элементы зацепления. Для обеспечения шарнирности звеньев между «подвижной» внутренней призмой 2 и наружной призмой 3 и поверхностью направляющих отверстий изогнутых пластин 1 (или прямых внутренних пластин) предусматривают гарантированный зазор.
На чертеже также показаны: 4 — переходная призма концевого звена; 5 — развальцованная головка (замок, шплинт или т. п., который может отсутствовать).
