CC BY
34Заключение. Из анализа численных результатов можно сделать вывод: если в природных условиях соляной массив имеет куполообразную форму, то это значит, что соль растет в более вязкой среде и наоборот, если массив имеет столбообразную форму, то соль растет в менее вязкой среде. Эти результаты имеют большие приложения в разведке, оценке и разработке нефтегазовых месторождений.
Список литературы
1. Nettleton L.L. Recent experiment and geophysical evidence of mechanics of salt dome formation. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., 1943, v. 27, №1, р 51-63.
2. Trusheim F. Mechanism of salt migration in northern Germany. Amer. Assoc. petrol. Geol. Bull. vol. 44, № 9, 1960, 1519-1540.
3. Косыгин Ю.А. Основы тектоники нефтеносных областей. М.: Гостоптехиздат, 1952, 511c.
4. Рамберг Х. Сила тяжести и деформаций в земной коре. Пер. с англ. -М.: Недра, 1985, 400c.
5. Паркер Т.Д., Мак-Доуэлл А.Н. Экспериментальное изучение солянокупольной тектоники. - В кн. Вопросы экспериментальной тектоники. М, 1957, 45-67с.
6. Сычева -Михайлова А.М. Механизм тектонических процессов в обстановке инверсии плотности горных пород. М.1973г, 356с.
7. Гуревич Г.И. Об исходных предпосылках подхода к моделированию в тектонике. В кн. Некоторые вопросы механики деформируемых сред. М. 1959, 75-144с.
8. Woid W.D., Neugebauer H.J. Finite element models of density instabilities by means of bicubic spline interpolation.-Phys. Earth Planet. Inter., 1980, v. 21, p. 176-180.
9. Мясников В.П., Новиков В.Л., Сазонов Ю.В. Прямая задача моделирования соляных куполов. ДАН СССР, 1980, т.254, №5, 1105-1108с.
10. Орунханов М.К., Танирбергенов А.Г. Численное моделирование процесса формирования нефтяных соляных куполов. // Нефть и газ, 2000, №2, 25-37с.
11. Орунханов М.К., Танирбергенов А.Г. Численное моделирование процесса пространственного движения соляного купола. // Вычислительные технологии. Т. 7, 2002г., Новосибирск-Алматы, 29-34с.
12. Мартынов Н.И., Танирбергенов А.Г. Численное исследование тейлоровской неустойчивости ползущих движений Стокса. // Вопросы прикладной физики и математики, Алматы, 2003г, 132-139с.
13. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984, 520с.
14. Роуч Х. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980, 616с.
15. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики, Изд. 2-е, перераб., и доп., М.: Наука, 1980, 536с.
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ (ДВС) АВТОМОБИЛЕЙ
Кирасиров Олег Михайлович
кандидат технических наук, доцент, Омский Государственный аграрный университет
Нестеренко Григорий Анатольевич кандидат технических наук, доцент, Омский Государственный технический университет
Старичков Владислав Игоревич
Магистрант, Омский Государственный аграрный университет, г. Омск
NEUTRALIZATION of EXHAUST GASES of INTERNAL COMBUSTION ENGINES (ДВС) CARS Kirasirov Oleg Mihajlovich, Cand.Tech.Sci., the senior lecturer, Omsk State agrarian university Nesterenko Grigory Anatolevich, Cand.Tech.Sci., the senior lecturer, Omsk State technical university Starichkov Vladislav Igorevich, postgraduate, Omsk State agrarian university АННОТАЦИЯ
Анализ аспектов влияния автотранспортных средств на окружающую среду и анализ существующих методов контроля автомобильных выбросов позволил разработать практические рекомендации по нейтрализации выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания независимо от типа двигателя. ABSTRACT
Analysis of aspects of the impact of vehicles on the environment and analysis of existing methods of control of automobile emissions allowed to develop practical recommendations for neutralization of exhaust gases of internal combustion engines, regardless of the type of engine.
Ключевые слова: анализ, автотранспортные средства, автомобильные выбросы, нейтрализация выхлопных
газов
Keywords: analysis, motor vehicles, vehicle emissions, neutralizing exhaust gases
Одиночный автомобиль, движущийся по дороге, не в состоянии оказать сколько-нибудь заметного влияния на окружающую среду. Иное дело - совокупность машин, движущихся в составе транспортных потоков по автомобильным дорогам и перевозящих грузы и пассажиров. Здесь влияние на окружающую среду определяется не только техническими характеристиками автомобиля или дороги, но и интенсивностью, скоростью движения, составом транспортного потока.
Поэтому разработка эффективных методов сокращения и контроля вредных выбросов автомобильного транспорта в Российской Федерации является весьма актуальной.
Объём транспортных выбросов вредных веществ в атмосфер) на дорогах общего пользования почти в два раза больше объема технологических выбросов [1].
Воздушный бассейн
химическое
1 *- 1
Водный бассейн
.Воздействие автотранспорта
Химическое (загрязнение воздушного, водного бассейна и почв выбросами химических веществ)_
Физическое (шумовое загрязнение)
Механическое (сведение растительности, нарушение почвенного покрова, рельефа при строительстве трансп. инфраструктуры)
Растительный и животный мир
Химическое, —^.............—*
механическое
Почвы, рельеф
Рисунок 1 - Схема воздействия автотранспорта на окружающую среду
На долю автотранспорта в ряде областей прихо-
верхних дыхательных путей, хронические брон-
дится свыше 50% от общего объёма выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Загрязнение атмосферы передвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему автомобильного двигателя, а также, в меньшей степени, картерными газами
Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с ОГ около 200 различных компонентов: оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сернистые соединения, соединения свинца, твёрдые частицы.
Компоненты ОГ представляют собой различные индивидуальные вещества с определенными физико-химическими свойствами:
- оксиды азота Шх - в ОГ ДВС присутствуют около 10 различных соединений азота с кислородом, но в основном - это оксид азота N0. В отработавших газах дизелей на долю N0 приходится 95-98% из всех оксидов, а в двигателях с принудительным воспламенением - 98,0-99,5%. Остальное (от 2 до 5%) - диоксид азота N02. При понижении температуры ОГ, попадающих в атмосферу, N0 окисляется до N02. В диапазоне температур 21-135°С N02 находится в смеси с N204, а при температуре ниже 21°С полностью переходит в N204. N0 - бесцветный газ, плохо растворим в воде; N02 - бурый газ с удушливым запахом, реагирует с водой с образованием азотистой NN02 и азотной NN03 кислот, которые разрушают легочную ткань, вызывая хронические заболевания, необратимые изменения в сердечнососудистой системе. В соединении с углеводородами оксиды азота образуют токсичные нитроолефины, вызывающие заболевания слизистых оболочек
хиты, нервные расстройства;
- оксид углерода СО — бесцветный газ без запаха и вкуса, плохо растворим в воде, горюч (образует с воздухом взрывчатые смеси). Попадая в легкие человека, а оттуда в кровь вытесняет из последней кислород, поскольку имеет большую растворимость. Поскольку оксид углерода практически имеет ту же плотность, что и воздух (28 против 28,7), то самостоятельно улетучивается из помещений очень плохо;
- углеводороды СХНУ - самая многочисленная группа соединений. Имеют неприятный запах, вызывают многие хронические заболевания, оказывают общетоксическое и раздражающее воздействие. Один из представителей класса углеводородов - бенз (а)пирен С2оН)2, обладает канцерогенным действием, т. е. способствует развитию онкологических заболеваний;
- альдегиды 1^СН0 - обладают резким запахом (особенно - формальдегид). При определенных дозах вызывают раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек носа и глаз. Действие на организм человека характеризуется раздражающим и общетоксическим эффектом на центральную нервную систему, поражением внутренних органов;
- соединения серы Б02 и Б03 - хорошо растворимы в воде. Поэтому, реагируя с влагой в атмосферном воздухе, обуславливают выпадение «кислых дождей». Обладают резким запахом, вызывают раздражение верхних дыхательных путей, нарушение белкового обмена в организме;
- сажа С - представляет собой мелкие частицы углерода с размерами от 1 до нескольких десятков мкм,
взвешенные в ОГ и атмосферном воздухе. При попадании в легкие человека сажевые частицы вызывают раздражение, систематическом воздействии они опасны онкологическими заболеваниями; Механизм образования токсичных веществ, его интенсивность и, в конечном счёте, содержание токсичных компонентов в ОГ в определяющей степени зависят от условий протекания и организации процессов рабочего цикла, в особенности сгорания в двигателе.
Образование большой группы нормируемых токсичных веществ непосредственно связан с химическими реакциями окисления углеводородного топлива, поэтому их называют продуктами неполного сгорания. Окисление азота воздуха кислородом носит термический характер, т.е. образование N0 происходит под влиянием высоких температур, возникающих при сгорании топлива. Наличие в ОГ соединений серы S и свинца РЬ обусловлено присутствием этих элементов в топливе.
Продукты неполного сгорания основная причина образования СО, которое является сложным процессом, состоящим из ряда последовательных элементарных реакций с образованием промежуточных соединений, связана с окислением СН в условиях недостатка окислителя 02. Если количество кислорода в смеси будет меньше сте-хиометрического, то окисление СН будет неполным: часть углерода окислится лишь до СО, а часть водорода Н2 не сгорает. При равенстве атомов углерода и кислорода, т. е. С/О = 1, в продуктах сгорания содержаться только СО и не-сгоревший Н2, а уравнение окисления имеет вид.
При дальнейшем уменьшении соотношения С/О > 1, т. е. обогащении горючей смеси, в продуктах сгорания появляется частицы углерода (сажа) [2].
Образующийся в зоне горения СО может окисляться до С02 при разветвлении процесса окисления, что ускоряется наличии в продуктах сгорания Н2 или паров Н20, для образования радикала ОН.
Эмиссия СО возможна также в результате высокой температурной диссоциации С02 по уравнению
2С02^2СО - О:
Однако данный источник образования СО имеет значение для бензинового двигателя, чем для дизеля, из-за существенной разницы максимальных температур рабочего цикла в них.
На выброс СО с ОГ бензинового двигателя практически не влияют такие факторы как степень сжатия, частота вращения, угол опережения зажигания и другие. Концентрация СО, главным образом, находится в прямой зависимости от состава подаваемой в цилиндр горючей смеси, характеризуемой коэффициентом избытка топлива а. Поэтому при работе на переобогашенных смесях с большим дефицитом 02 содержание СО в бензиновых двигателях может достигать 10% и более [3].
В дизеле источником образования СО является: - низкотемпературные участки пламени стадии воспламенения топлива:
К таковым можно отнести мелкость распыления топлива, степень турбулизации воздушного заряда, время воспламенения топлива и длительность фазы диффузионного горения, режим нагрузки дизеля, т. е. цикловую подачу топлива. Следует подчеркнуть, что важное значение с точки зрения эмиссии СО и других токсичных продуктов
неполного сгорания имеет техническое состояние топливной аппаратуры дизеля.
Снижение токсичности ОГ до пределов, определяемых законодательно, является сложной научно-технической задачей. Её решение предполагает комплексную увязку противоречивых требований по токсичности, энергетике, экономике, предъявляемых к ДВС основные пути снижения токсичности ОГ двигателей:
- совершенствование процессов смесеобразования и сгорания при одновременной оптимизации управления двигателем;
- нейтрализация ОГ (СО, СН и NOx) в системе выпуска;
- ограничение содержания в топливе свинца, серы и ароматических углеводородов;
- снижение расхода углеводородного топлива, переход на альтернативные топлива. Эффективное решение данной проблемы предполагает комплексную работу по всем указанным направлениям.
Существует несколько способов нейтрализации ОГ в выпускной системе автомобиля:
- окисление ОГ путём подачи к ним дополнительного воздуха в термических реакторах
- поглощение токсичных компонентов жидкостью в жидкостных нейтрализаторах. Этот способ не получил широкого распространения из-за малой эффективности и необходимости частой замены жидкости;
- применение каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров (на автомобилях с дизельными двигателями) в настоящее время наиболее актуальный.
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. Общая схема системы очистки отработавших газов бензинового двигателя показана на рисунке 2.
Химикам известно множество катализаторов -медь, хром, никель, палладий, родий. Но самой стойкой к воздействию сернистых соединений, которые образуются при сгорании содержащейся в бензине серы, оказалась благородная платина. Именно благодаря им происходят необходимые химические реакции - окисление монооксида углерода и несгоревших углеводородов, а также сокращение количества окиси азота. В трёхкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и СН, а родий «борется» с NOx. Кстати, родий субпродукт при получении платины - наиболее ценный в этой троице.
Чтобы увеличить площадь контакта каталитического слоя с выхлопными газами, на поверхность сот наносится подложка толщиной 20-60 микрон с развитым микрорельефом.
Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика - монолит с множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка (рисунок 3).
Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами - до величин около 20 тыс. м2. Причём вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма. Керамика сделана достаточно огнеупорной - выдерживает
температуру до 800-850 °С. Но всё равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться - и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя.
Рисунок 2 - Общая схема системы очистки отработавших газов бензинового двигателя 1 - трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 2 - входной датчик кислорода (лямбда зонд); 3 - блок управления двигателем; 4 - кабель шины CAN; 5 - блок управления датчиком NOx; 6 - датчик (датчики) оксидов азота NOx; 7 -накопительный нейтрализатор NOx; 8 - датчик температуры; 9 - выходной датчик кислорода (лямбда зонд); 10 - ДВС
$1®
Рисунок 3 - Соты нейтрализатора Metalit
Впрочем, всё шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты (рисунок 3).
Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное - расширить температурный диапазон до 1000-1050 °С. Соты нейтрализаторов Ме1а!И:, изображенного на рисунке 3, сделаны из тонкостенного (толщиной всего 0,04 мм, а не 0,15 мм, как у керамики) листа хромоалюминиевой стали, для лучшей адгезии каталитического слоя легированной редкоземельным металлом иттрием. Такой нейтрализатор выдерживает пиковые температуры до 1300 °С.
Поэтому для организации эффективного государственного мониторинга за состоянием среды сегодня очень важным является усовершенствование методов и средств определения полного поингредиентного состава выбросов автомобилей, а именно бензиновых, с ОГ, а
также учёта фактического их распределения в виде приземных концентраций отдельных вредных веществ и их групп в атмосферном воздухе городов и населенных мест.
Выводы
Анализ всех аспектов влияния автотранспортных средств на окружающую среду дал основу к разработке практических рекомендаций на основе анализа существующих методов контроля вредных выбросов и перспектив развития технологической базы контроля.
Для более полного и правильного определения степени воздействия транспортной техники на окружающую природную среду и человека необходимо контролировать и нормировать выбросы всех компонентов ОГ, включая и канцерогенных углеводородов в условиях эксплуатации, при испытании на стендах с беговыми барабанами по элементарному ездовому циклу.
Для отбора и анализа проб ОГ автомобилей необходимо применять полнопоточные устройства, обеспечивающие непрерывный и максимальный учёт имеющихся
в выбросах вредных веществ, а также постоянное их определение на различных режимах движения.
Литература
1. Голубев И.Р. Новиков Ю.Р/ Окружающая Среда и транспорт.-М.:Транспорт,2007.-267
2. Денисов В.И.,Рогалев В.А. Проблемы экологизации автомобильного транспорта.СПб.:МАПЭБ,2005,-312 с.
3. Кульчик А.Р Токсичность автомобильных и транспортных двигателей.- М.:ГОСНИТИ,1999.
_ВРЕМЯ ДОСУШИВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ МАССЫ
Тюрин Игорь Юрьевич
кандидат техн. наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им.
Н.И. Вавилова», г. Саратов Тельнов Михаил Юрьевич
Аспирант, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»,
г. Саратов
THE FINAL DRYING OF THE CROP
Tyurim Igor, candidate of tech. Sciences, associate Professor, Fsbei HPE "Saratov state agricultural University. N. And. Vavilov", Saratov
Telnov Mikhail, graduate student, Fsbei HPE "Saratov state agricultural University. N. And. Vavilov", Saratov АННОТАЦИЯ
Для достижения цели по получению достаточно высокого урожая, ученые вынуждены изучать и использовать накопленные знания о биологических факторах развития культурных растений. Кроме этого, совершенствовать агротехник их возделывания. Однако, при этом, встаёт вопрос о необходимости подготовить выращенную продукцию с наименьшими потерями к хранению и обеспечить ей надежную сохранность. ABSTRACT
To achieve the goal to obtain a sufficiently high yield, scientists are forced to learn and use the accumulated knowledge about biological factors in the development of cultivated plants. In addition, to improve agricultural technology of their cultivation. However, the question arises about the need to prepare locally grown produce with the least damage to storage and to ensure her safety.
Ключевые слова: скорость движения, сушильный агент, воздухораспределительная система, влажность, высота слоя.
Keywords: speed, a drying agent, air distribution system, the humidity, the height of the layer.
Вся история человечества неразрывно связана развитием земледелия, то есть с целенаправленной деятельностью человека по производству и хранению разнообразных продуктов животного и растительного происхождения [1-6].
Как известно, с возникновением земледелия возникли вопросы создания необходимых для развития цивилизации запасов продовольствия, и, естественно, прежде всего, зерна. А это, в свою очередь, вызвало необходимость накопления опыта по хранению выращенной продукции.
Скорость движения сушильного агента и давление, создаваемое им в воздухораспределительной системе, а также температура сушильного агента на выходе оказывают большое влияние на продолжительность сушки.
Возможность рассчитать продолжительность сушки является одной из основных предпосылок повышения качества высушиваемого материала.
Продолжительность сушки зависит от многих факторов. Основными из них являются: тип сушилки; ее конструктивные параметры; режимы сушки; начальная и конечная влажности высушиваемого материала; высота высушиваемого слоя и т.д.
Продолжительность сушки в упрощенном виде можно определить по дифференциальным уравнениям массо- и теплопроводности [1]:
dt/dт = «^2^x2) + (вг/с xdU/dт) = аV2t + вг^и^т (1)
= аm( d2U/dx2 ) + аm5( d2t/dx2 ) = аm( V2U + 5V2t ) где t - температура материала, °С; а - коэффициент температуропроводности материала; е - критерий фазового превращения воды в пар; г - скрытая теплота испарения влаги, кДж/кг; с - приведенная теплоемкость материала, кДж/кг°С; am - коэффициент диффузии влаги; 5 - термоградиентный коэффициент материала, 1/°С; V2 - оператор Лапласа.
Решение данной системы А.В.Лыков получил в виде [1]:
т = Wo - Wp/ N - 1/^ [1 + 2.3^ ж ( W - Wp)], (2)
где N - скорость сушки в период падающей скорости, ч; Wo, Wp, W - соответственно начальное, равновесное и текущее влагосодержание,%; ж - относительный коэффициент сушки.
