Научная статья на тему 'Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта'

Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
168
55
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ / ОТРАБОТАВШИЕ ГАЗЫ / СТОЯЧАЯ ВОЛНА / УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОЧИСТКА / КОАГУЛЯЦИЯ / ЁМКОСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / ЭКСПЕРИМЕНТ / КОЭФФИЦИЕНТ КОАГУЛЯЦИИ / INTERNAL COMBUSTION ENGINE / EXHAUST GASES / STANDING WAVE / ULTRASONIC CLEANING / COAGULATION / CAPACITIVE EQUIPMENT / EXPERIMENT / COAGULATION COEFFICIENT

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Ибатов М.К., Кадыров А.С., Пак И.А., Кадырова И.А., Аскаров Б.Ш.

В статье представлены результаты научных и экспериментальных исследований авторов по установлению оптимальных параметров режима работы ёмкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, предназначенного для снижения загрязнения окружающей среды крупных городов и промышленных карьеров. Приведено описание и схема экспериментального устройства, реализующего принцип работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта, порядок проведения эксперимента и обработка экспериментальных данных с определением необходимых показателей для определения параметров и режимов работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта в зависимости от параметров ультразвукового генератора, объема ёмкости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Ибатов М.К., Кадыров А.С., Пак И.А., Кадырова И.А., Аскаров Б.Ш.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The results of experimental studies of the capacitive equipment of ultrasonic cleaning of exhaust gases of vehicles

The paper presents the results of scientific and experimental studies of the authors to establish the optimal parameters of the operating mode of capacitive equipment for ultrasonic cleaning of exhaust gases of internal combustion engines, designed to reduce environmental pollution of large cities and industrial quarries. The description and scheme of the experimental device that implements the principle of operation of capacitive equipment ultrasonic cleaning of exhaust gases of vehicles, the procedure of the experiment and experimental data processing with determination of appropriate indicators for determining the parameters and modes of operation of capacitive equipment ultrasonic cleaning exhaust gases depending on parameters of the ultrasonic generator, the volume of the container.

Текст научной работы на тему «Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта»

Оригинальная статья

УДК 621.43.068.4 © М.К. Ибатов, А.С. Кадыров, И.А. Пак, И.А. Кадырова, Б.Ш. Аскаров, 2020

Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-2-73-78

В статье представлены результаты научных и экспериментальных исследований авторов по установлению оптимальных параметров режима работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, предназначенного для снижения загрязнения окружающей среды крупных городов и промышленных карьеров. Приведены описание и схема экспериментального устройства, реализующего принцип работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта, порядок проведения эксперимента и обработка экспериментальных данных с определением необходимых показателей для определения параметров и режимов работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта в зависимости от параметров ультразвукового генератора, объема емкости.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, отработавшие газы, стоячая волна, ультразвуковая очистка, коагуляция, емкостное оборудование, эксперимент, коэффициент коагуляции. Для цитирования: Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта / М.К. Ибатов, А.С. Кадыров, И.А. Пак, И.А. Кадырова, Б.Ш. Аскаров // Уголь. 2020. № 2. С. 73-78. 001: 10.18796/0041-5790-2020-2-73-78

ВВЕДЕНИЕ

В промышленных карьерах и крупных городах с большим транспортным потоком остро стоит вопрос загазованности выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. В зоне автобусных остановок, где наблюдается большое скопление транспортных средств общего пользования, в рабочей зоне промышленных карьеров происходит наиболее интенсивное загрязнение воздуха продуктами сгорания, и, соответственно, фиксируется наибольшая концентрация токсичных и загрязняющих компонентов отработавших газов, что негативно сказывается на здоровье людей. Значительная часть карьерного автотранспорта и городских автобусов оснащена дизельными двигателями, основным токсичным компонентом выхлопных газов которых являются окислы азота и загрязняющим компонентом - сажа,

ИБАТОВ М.К.

Доктор техн. наук,

профессор, ректор КарГТУ,

100027, г. Караганда, Республика Казахстан,

e-mail: atkstu@mail.ru

КАДЫРОВ А.С.

Доктор техн. наук, профессор кафедры «Транспортная техника и логистические системы» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, e-mail: irina.adilevna@gmail.com

ПАК И.А.

Докторант кафедры «Транспортная техника и логистические системы» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, e-mail: i.pak@mail.ru

КАДЫРОВА И.А.

Канд. техн. наук,

старший научный сотрудник

НИЦ Карагандинского государственного

медицинского университета,

100000, г. Караганда, Республика Казахстан,

e-mail: irina.adilevna@gmail.com

АСКАРОВ Б.Ш.

Докторант кафедры «Транспортная техника и логистические системы» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, e-mail: bahtiyar_askarov@mail.ru

содержащая канцерогенное вещество бензпирен [1]. Кроме того, твердые частицы сажи размером менее 2,5 мкм и особенно ультрадисперсные твердые частицы могут вызывать у людей не только бронхо-легочные, но и неврологические заболевания, включая мигрень, головную боль, церебро-сердечный инсульт, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и другие формы деменции [2, 3].

Наибольший выброс сажи происходит во время запуска, прогрева двигателя [4, 5] и при увеличении нагрузки на двигатель, например при трогании с места, разгоне, движении на подъем из-за поступления большего количества топлива, способствующего неравномерному микрораспределению его по объему камеры сгорания. Часть топлива сгорает сразу же после испарения с поверхности капель и повышает степень концентрации сажи в отработавших газах [6].

ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ

Для снижения концентрации токсичных и загрязняющих веществ предлагается оснащение карьерного автотранспорта и маршрутных автобусов разработанным емкостным оборудованием ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта цикличного действия, представляющее собой емкость с вмонтированными в нее ультразвуковым генератором и излучателем. При разработке оборудования были использованы полученные патенты [7, 8]. Схема подключения емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта представлена на рис. 1.

Оборудование работает в активном и пассивном режимах. В пассивном режиме клапаны 3 и 4 пропускают отработавший газ от резонатора 2 к глушителю 5, минуя накопительную емкость оборудования. Во время прогрева двигателя, движении на подъем, при разгоне или подъезде транспортного средства к остановке устройство переключается в активный режим - впускной клапан 3 переводится в режим наполнения емкости, выпускной клапан устройства 4 перекрывает выпуск из накопительной емкости, и газ накапливается в емкости 6, т.е. происходит временная изоляция выхлопных газов от выброса в ат-

Рис. 1. Схема установки емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта:

1 - двигатель; 2 - резонатор; 3 - впускной клапан; 4 - выпускной клапан; 5 - глушитель;

6 - емкостное оборудование ультразвуковой очистки Fig. 1. Installation diagram of capacitive equipment for ultrasonic cleaning of wasted gases of vehicles: 1 - engine;

2 - resonator; 3 - inlet valve; 4 - exhaust valve; 5 - a muffler; 6 - capacitive equipment for ultrasonic cleaning

мосферу на период остановки и некоторого времени после трогания с места. В тот же самый момент включается ультразвуковое устройство, и в емкости происходит ультразвуковая коагуляция частиц сажи, сопровождающаяся их утяжелением и осаживанием. Через заданный промежуток времени, например при отдалении автобуса от остановки на достаточное расстояние или по достижении определенного давления в емкости, устанавливаемого критическим режимом заполнения, выпускной клапан открывается, и происходит выпуск очищенного отработавшего газа через глушитель 5 и какое-либо фильтрующее устройство в атмосферу.

Время заполнения емкости, ее объем и прочностные характеристики определены в работе [9].

Процесс коагуляции ускоряется при воздействии ультразвука, который оказывает диспергирующее действие на эмульсии и жидкие золи, а на аэрозоли (дым, туман, пыль) оказывает коагулирующее действие.

Эффективность процесса коагуляции увеличивается при возникновении стоячей волны. Стоячие волны являются частным случаем интерференции. При этом происходит распространение двух одинаковых волн в противоположных направлениях. На рис. 2 изображена схема возникновения стоячих волн.

Колебания, действующие в двух направлениях, имеют следующие выражения перемещения частиц относительно состояния покоя [10, 11]: ' £ х4

а[ = sin 2 л;

(1)

а, = v4sin27i

t х КТ + Х;

(2)

„ . 2itx . 2nt аЕ = 2Л cos——sin-

где а1 и а2- соответственно смещение частиц при действии правой и левой волны от состояния покоя;А - амплитуда колебаний; (- время; Т - период колебаний; х - направление (координата) распространения колебаний; X - длина волны.

Результирующее для стоячей волны выражение получим, сложив два уравнения перемещения:

___ . (3)

X т

Результирующее колебание (см. рис. 2) обладает той же длиной волны, но не перемещается в пространстве (стоячая волна) через каждую половину волны (Х/2), колебания отсутствуют (узлы); посередине располагаются точки пучности.

Давление Р в стоячей волне пропорционально смещению и содержит узлы и пучности. При этом положение узлов давления совпадает с положением узлов пучности и, наоборот (рис. 3).

Амплитуда давления вдвое превосходит эту величину для одиночной волны. Для частиц газа разного размера возникает определенная частота колебаний. Вначале частицы следуют за движением газа между пучностями и узлами, при этом слипаясь и увеличиваясь в размерах. После этого частицы увеличиваются за счет хаотических колебаний.

Выхлопной газ состоит из частиц разных размеров. В зависимости от их величины и частоты колебаний частицы могут следовать за звуковыми колебаниями и

коагулировать. Первый процесс происходит при низких частотах колебаний. При повышении частоты колебаний существует оптимальный отрезок частот, при котором частицы различной величины имеют разную амплитуду, сталкиваются друг с другом и коагулируют. Такого рода коагуляция называется ортокинетической. При повышении частоты коагуляция становится гидродинамической и осуществляется за счет трения. Этот процесс описывается уравнениями Бьеркнеса [10, 11, 12, 13]. Степень участия частицы в звуковых колебаниях в случае стоячей звуковой волны связана с частотой колебаний, радиусом частицы и вязкостью среды и описывается следующим соотношением [10, 11, 12]:

_1_

ит [(4ярг2//9л)2+1]1/2' (4)

где Пч, иг - соответственно амплитуды колебаний частицы и газа; р - плотность частицы; г - радиус частицы;/- частота колебаний газа под действием ультразвука; п - динамическая вязкость.

Это уравнение получено из закона Стокса [10, 11, 12, 13] и отражает гидродинамическую коагуляцию. Отношение амплитуд будет тем меньше, чем выше частота и больше радиус частиц. Поэтому, в зависимости от степени участия частицы в колебаниях газа, определяющей является величина г2/. Принято коэффициент увлечения определять выражением: Р г2/

/ s / \ /

\ / \ \ -"у У

• - волна, идущая слева направо;

• - волна, идущая справа налево; ■ - результирующая волна

Рис. 2. Образование стоячих волн Fig. 2. The formation of standing waves

t+T/2

Рис. 3. Распределение скоростей da/dt и давлений P в стоячей звуковой волне Fig. 3. Distribution of velocities da/dt and pressures P in a standing sound wave

Z =J

(5)

(8)

Л

Процесс коагуляции для предлагаемого нами устройства описывается следующими зависимостями.

При включении ультразвукового генератора: t = 0; PV= const; P = const; V = const; p = const; m = m0, где t - время; P - давление; V- объем; p - плотность; m - масса; m0 - начальная масса.

При работе ультразвукового генератора: t > 0; V = const; P = P(p,m); т = m{t).

В качестве модели коагуляции принята зависимость кинетики коагуляции, описываемая экспоненциальной зависимостью [14]:

Исходя из уравнений (6) и (7), получим: тг _ т{ V ~ V Так как т = т- т , то:

с 0 г

т = т. - тек'= т.(1 - е-к'). (9)

с 0 0 0

Определим давление в зависимости от массы как: т8 Б '

где - площадь. С учетом массы газа

Р =

Р =

тпе

ё-

Плотность газа и сажи с учетом их объемов будет равна:

n = n0 exp(-kt),

(6)

Р =

тпе

Ро =

т0(1-е-ь)

где п и п0 - счетные концентрации частиц газа, соответственно, текущие и в начальный момент; к - коэффициент коагуляции.

Сделаем предположение, что средняя концентрация молекул газа и сажи прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна занимаемому объему. Тогда общая масса в емкости будет складываться из массы газа (тг ) и массы сажи (тс ).

т0 = птг + (1 - п)тс (7)

г К

Величина коэффициента увеличения определится выражением

тпе~

2 =

-V/

(10)

Полученные зависимости позволяют производить расчет режима работы установки. Однако для этого необходимо определить экспериментальным путем величину коэффициента коагуляции к.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

t

Рис. 4. Экспериментальное устройство ультразвуковой очистки выхлопных газов: 1 - светопропускающая емкость; 2 - ультразвуковой излучатель; 3 - ультразвуковой генератор; 4 - выпускной патрубок; 5 - вентиль; 6 - источник света; 7 - отражатель ультразвуковых волн;

8 - впускной патрубок; 9 - люксметр

Fig. 4. The experimental device for ultrasonic cleaning of exhaust gases: 1 - light transmitting capacity;2 - an ultrasonic emitter; 3 - ultrasonic generator; 4 - exhaust pipe; 5 - valve; 6 - light source; 7 - reflector of ultrasonic waves; 8 - inlet pipe;

9 - light meter

Для проведения экспериментов нами было создано экспериментальное устройство ультразвуковой очистки выхлопных газов (рис. 4), состоящее из светопропускающей емкости 7, впускного 8 и выпускного 4 патрубка с вентилем 5, ультразвукового излучателя 2 и ультразвукового генератора 3, отражателя ультразвуковых волн 7.

Наиболее эффективными частотами ультразвуковых волн для процесса коагуляции сажевых частиц выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания является диапазон частот от 15 до 30 кГц [10, 11]. Частота ультразвукового генератора экспериментального устройства - 28 кГц, мощность излучения - 100 Вт.

Устройство наполняется отработавшим газом через впускной патрубок 8, который в свою очередь присоединяется к выхлопной трубе автомобиля. На выпускном патрубке 4 установлен вентиль 5, который перекрывается после наполнения установки отработавшим газом. Под действием ультразвуковых волн, создаваемых ультразвуковым генератором 3 и излучателем 2, в выхлопном газе интенсифицируются процессы коагуляции сажевых частиц, в результате чего частицы сажи укрупняются в размерах и массе и оседают на поверхности отражателя ультразвуковых волн 7. Очищенный выхлопной газ выходит в атмосферу через выпускной патрубок 4 после открытия вентиля 5.

Прозрачность внутренней среды устройства зависит от концентрации сажевых частиц. Изменение прозрачности говорит об изменении концентрации сажи в отработав-

E, lx

140 120 100 80 60 40 20

без ультразвука с ультразвуком

0

2

4

6

8

12

Рис. 5. Зависимость показателя освещенности от времени осаждения

Fig. 5. The dependence of the indicator of illumination from the time of deposition

AE, lx

35 30 25 20 15 10

t, min

Рис. 6. Зависимость показателя изменения освещенности

от времени осаждения

Fig. 6. The dependence of the rate of change

of illumination on the time of deposition

k

0,0080 0,0070 0,0060 0,0050 0,0040 0,0030 0,0020 0,0010 0,0000

10

Рис. 7. Зависимость показателя коэффициента коагуляции от времени осаждения

Fig. 7. The dependence of the coefficient of coagulation coefficient on the time of deposition

шем газе, обусловливаемым осаждением частиц сажи на дно устройства. Таким образом, изменение прозрачности прямо пропорционально коэффициенту к. Зафиксировать изменение прозрачности можно при помощи прибора, реагирующего на изменение освещенности, например люксметра, и источника света, расположив их на противоположных сторонах устройства.

0

5

0

0

2

4

6

Результаты экспериментов

Показатель Изменение Степень Степень п Коэффициент

освещенности, освещенности, прозрачности, светово го потока, коагуляции,

Минуты E, lx AE, lx а Р k

без уль- с ультра- без уль- с ультра- без уль- с ультра- без уль- с ультра- без уль- с ультра-

тразвука звуком тразвука звуком тразвука звуком тразвука звуком тразвука звуком

0 60 50 - - 0,429 0,357 0,571 0,643 0,0011 0,0068

1 65 80 5 30 0,464 0,571 0,536 0,429 0,0011 0,0030

2 70 90 5 10 0,500 0,643 0,500 0,357 0,0005 0,0021

3 72 96 2 6 0,514 0,686 0,486 0,314 0,0008 0,0029

4 75 103 3 7 0,536 0,736 0,464 0,264 0,0005 0,0019

5 77 107 2 4 0,550 0,764 0,450 0,236 0,0005 0,0016

6 79 110 2 3 0,564 0,786 0,436 0,214 0,0008 0,0011

7 82 112 3 2 0,586 0,800 0,414 0,200 0,0003 0,0026

8 83 116 1 4 0,593 0,829 0,407 0,171 0,0000 0,0030

9 83 120 0 4 0,593 0,857 0,407 0,143 0,0003 0,0000

10 84 120 1 0 0,600 0,857 0,400 0,143 - -

При постоянстве светового потока освещенность, замеряемая прибором, зависит от степени прозрачности, которая в свою очередь определяется концентрацией сажевых частиц в отработавшем газе внутри установки. Для проведения эксперимента использовался люксметр 9 (см. рис. 4). На противоположной стороне был закреплен источник света 6. Вся конструкция была помещена в светонепроницаемый короб для устранения влияния изменения внешнего освещения на результаты.

Эксперименты проводились следующим образом. Устройство заполнялось отработавшим газом до снижения замеряемой освещенности со 140 до 50-60 1х. Снятие показаний производилось с периодичностью 1 мин. в течение 10 мин. без включения ультразвукового генератора, и затем проводился аналогичный эксперимент с включенным ультразвуковым генератором.

Степень прозрачности а в 1-й промежуток времени определим отношением показателя освещенности Е после закачки газа к показателю освещенности до закачки газа - 140/х.

где , = 0...10.

Для определения коэффициента коагуляции используем формулу (6), допуская, что п и п0 - счетные концентрации частиц газа, соответственно текущие и в начальный момент, пропорциональны степени поглощения светового потока р, определяемого как: Р, = 1 - а,. . (12)

Тогда коэффициент коагуляции определяется по формуле:

К=--(13)

t

где , = 0.9; ( - промежуток времени между снятиями показаний, с, ( = 60 с.

Результаты экспериментов и расчетов приведены в таблице.

Построены графики зависимости показателя освещенности Е (рис. 5), изменения освещенности АЕ (рис. 6) и коэффициента коагуляции к от времени осаждения (рис. 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты позволяют использовать зависимости (7, 8, 9, 10, 13) для определения параметров и режимов работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта в зависимости от параметров ультразвукового генератора, объема емкости путем выбора по графикам.

Список литературы

1. Kalender S.S. (2019) Air Pollution Prevention Technologies. In: Hussain C. (eds) Handbook of Environmental Materials Management. Springer, Cham.

2. Bandyopadhyay A. Neurological Disorders from Ambient (Urban) Air Pollution Emphasizing UFPM and PM25 // Current Pollution Reports. 2016. Vol. 2. P. 203-211. DOI: 10.1007/ s40726-016-0039-z.

3. Kheirbek I., Haney J., Douglas S. et al. The contribution of motor vehicle emissions to ambient fine particulate matter public health impacts in New York City: a health burden assessment // Environmental Health, 2016, Vol. 15 (89). DOI: https://doi.org/10.1186/s12940-016-0172-6.

4. Shamim T. Effect of engine exhaust gas modulation on the cold start emissions // International Journal of Automotive Technology. 2011. Vol. 12. No. 4, Р. 475-487.

5. Ложкин В.Н., Шульгин В.В., Максимов М.А. О моделировании систем очистки отработавших газов ДВС с использованием нейтрализаторов и тепловых аккумуляторов фазового перехода // Технико-технологические проблемы сервиса. 2011. № 3.

6. Ерохов В.И. Токсичность современных автомобилей (методы и средства снижения вредных выбросов в атмосферу): учебник. М.: ФОРУМ; ИНФРА-М, 2017. 448 с.

7. Устройство для ультразвуковой очистки выхлопных газов / М.К. Ибатов, А.С. Кадыров, О.Т. Балабаев, Б.Ш. Аскаров, И.А. Пак. Пат. 3194 РК; заявл. 20.12.2017; опубл. 02.10.2018.

8. Устройство для изоляции отработавших газов / М.К. Ибатов, А.С. Кадыров, И.А. Пак, Б.Ш. Аскаров. Пат. 26623 РК; заявл. 27.04.2012; опубл. 25.12.2012, бюл. № 12.

9. Основные результаты экспериментальных исследований изоляции отработавших газов ДВС карьерных тепловозов / М.К. Ибатов, С.Б. Алиев, О.Т. Балабаев, Б.Ш. Аскаров // Уголь. 2019. № 7. С. 28-30. DOI: 10.18796/0041-5790-20197-28-30.

10. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, К.В. Шалунова и др. Бийск: Издательство АлтГТУ, 2010. 241 с.

11. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / пер. с нем. В.С. Григорьев, Л.Д. Розенберг. М.: Издательство Иностранной литературы, 1957. 726 с.

12. Радж Балдев, Раджендран В., Паланичами П. Применения ультразвука. М: Техносфера, 2006. 576 с.

13. Gallego-Juarez J.A., Graff K.F. Power Ultrasonics: Applications of High-Intensity Ultrasound. Elsevier, 2014. 1166 p.

14. Кардашев Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. М.: Химия, 1990. 208 с.

ECOLOGY

Original Paper

UDC 621.43.068.4 © M.K. Ibatov, A.S. Kadyrov, I.A. Pak, I.A. Kadyrova, B.Sh. Askarov, 2020

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 2, pp. 73-78

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-2-73-78

Title

THE RESULTS OF ExPERIMENTAL STUDIES OF THE CAPACITIVE EQUIPMENT

of ultrasonic cleaning of exhaust gases of vehicles

Authors

Ibatov M.K.1, Kadyrov A.S.1, Pak I.A.', Kadyrova I.A.2, Askarov B.Sh.'

1 Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan

2 Karaganda State Medical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan

Authors' Information

Ibatov M.K., Doctor of Engineering Sciences, Professor, rector, e-mail: atkstu@mail.ru

Kadyrov A.S., Doctor of Engineering Sciences,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Professor of Transport engineering and logistics systems department,

e-mail: irina.adilevna@gmail.com

Pak I.A., Doctoral candidate of Transport engineering and logistics systems department, e-mail: i.pak@mail.ru

Kadyrova I.A., PhD (Engineering), senior researcher of the Scientific and research center, e-mail: irina.adilevna@gmail.com Askarov B.Sh., Doctoral candidate of Transport engineering and logistics systems department of, e-mail: bahtiyar_askarov@mail.ru

Abstract

The paper presents the results of scientific and experimental studies of the authors to establish the optimal parameters of the operating mode of capacitive equipment for ultrasonic cleaning of exhaust gases of internal combustion engines, designed to reduce environmental pollution of large cities and industrial quarries. The description and scheme of the experimental device that implements the principle of operation of capacitive equipment ultrasonic cleaning of exhaust gases of vehicles, the procedure of the experiment and experimental data processing with determination of appropriate indicators for determining the parameters and modes of operation of capacitive equipment ultrasonic cleaning exhaust gases depending on parameters of the ultrasonic generator, the volume of the container.

Keywords

Internal combustion engine, Exhaust gases, Standing wave, Ultrasonic cleaning, Coagulation, Capacitive equipment, Experiment, Coagulation coefficient.

References

1. Kalender S.S. (2019) Air Pollution Prevention Technologies. In: Hussain C. (eds) Handbook of Environmental Materials Management. Springer, Cham

2. Bandyopadhyay A. Neurological Disorders from Ambient (Urban) Air Pollution Emphasizing UFPM and PM25 // Current Pollution Reports, 2016, Vol. 2, pp. 203-211. DOI: 10.1007/s40726-016-0039-z.

3. Kheirbek I., Haney J., Douglas S. et al. The contribution of motor vehicle emissions to ambient fine particulate matter public health impacts in New York City: a health burden assessment. Environmental Health, 2016, Vol. 15 (89). DOI: https://doi.org/10.1186/s12940-016-0172-6.

4. Shamim T. Effect of engine exhaust gas modulation on the cold start emissions. International Journal of Automotive Technology, 2011, Vol. 12, No. 4, pp. 475-487.

5. Lozhkin V.N., Shulgin V.V. & Maksimov M.A. O modelirovanii sistem ochistki otrabotavshikh gazov DVS s ispol'zovaniyem neytralizatorov i teplovykh ak-

kumulyatorov fazovogo perekhoda [On the simulation of ICE exhaust gas purification systems using phase-conversion neutralizers and heat accumulators]. Tekhniko-tekhnologicheskiye problemy servisa - Technical and technological problems of service, 2011, No. 3. (In Russ.).

6. Erokhov V.I. Toksichnost' sovremennykh avtomobiley (metody i sredstva snizheniya vrednykh vybrosov v atmosferu): Uchebnik [Toxicity of modern cars (methods and means of reducing harmful emissions into the atmosphere): Textbook]. Moscow, FORUM; INFRA-M Publ., 2017, 448 p. (In Russ.).

7. Ibatov M.K., Kadyrov A.S., Balabaev O.T., Askarov B.Sh. & Pak I.A. Ustroystvo dlya ul'trazvukovoy ochistki vykhlopnykh gazov [Device for ultrasonic cleaning of exhaust gases]. Pat. 3194 RK, claim 20.12.2017, publ. 02.10.2018.

8. Ibatov M.K., Kadyrov A.S., Pak I.A. & Askarov B.Sh. Ustroystvo dlya izolyatsii otrabotavshikh gazov [Device for insulation of exhaust gases]. Pat. 26623 RK, claim. 27.04.2012, publ. 25.12.2012, Bul. No. 12.

9. Ibatov M.K., Aliev S.B., Balabayev O.T. & Askarov B.Sh. Osnovnyye rezul'taty eksperimental'nykh issledovaniy izolyatsii otrabotavshikh gazov DVS kary-ernykh teplovozov [Main results of experimental studies of open-pit mines diesel locomotive internal combustion engine isolation]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2019, No. 7, pp. 28-30. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2019-728-30.

10. Khmelev V.N., Shalunov A.V., Shalunova K.V. et al. Ul'trazvukovaya koag-ulyatsiya aerozoley [Ultrasonic coagulation of aerosols]. Biysk, AltSTU Publ., 2010, 241 p. (In Russ.).

11. Bergman L. Ul'trazvuk iyego primeneniye v nauke i tekhnike [Ultrasound and its use in science and technology]. Translate from Germany V.S. Grigoriev & L.D. Rosenberg. Moscow, Publishing House of Foreign Literature, 1957, 726 p. (In Russ.).

12. Radzh Baldev, Radzhendran V. & Palanichami P. Primeneniya ul'trazvuka [Ultrasound Applications]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2006, 576 p. (In Russ.).

13. Gallego-Juarez J.A. & Graff K.F. Power Ultrasonics: Applications of High-Intensity Ultrasound. Elsevier, 2014, 1166 p.

14. Kardashev G.A. Fizicheskiye metody intensifikatsii protsessov khimicheskoy tekhnologii [Physical methods of intensification of chemical technology processes]. Moscow, Khimiya Publ., 1990, 208 p.

For citation

Ibatov M.K., Kadyrov A.S., Pak I.A., Kadyrova I.A. & Askarov B.Sh. The results of experimental studies of the capacitive equipment of ultrasonic cleaning of exhaust gases of vehicles. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 2, pp. 73-78. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-2-73-78.

Paper info

Received October 3,2019 Reviewed November 12,2019 Accepted December 20,2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.