0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Экологические последствия работы двигателей внутреннего сгорания

Тепловые двигатели и их влияние на экологию

Экологических проблем с использованием тепловых двигателей практически нет, если он стоит и молчит, то кому он вредит? Разве что мешает. Проблемы, и не только у экологии, начинаются тогда, когда этот двигатель заводят и начинают использовать.

История создания и принцип действия

Человек сказал: «движение – это жизнь» и стал искать способы передвижения для себя и необходимых ему предметов. В этом поиске он прошел от использования явлений природы и живых существ до создания искусственного движителя.

Первые примитивные аппараты появились в Риме во II веке. Более мощный толчок в развитии они получили с изобретением пороха. Ракеты и ружья, где они применялись, можно отнести к тепловым машинам, но не к двигателям. Хотя пулю и заряд они перемещали, куда было нужно.

Двигатели различают по виду используемого топлива и по месту, где оно отдает свою энергию. Топливо бывает твердым и жидким. По месту – внешнего и внутреннего сгорания.

Влияние на природу и виды

Собственно это и предопределяет те негативные последствия, которые оказывает применение тепловых двигателей в деятельности человека, а также экологические проблемы в связи с этим возникающие.

Основные две. Во-первых, это источник энергии, то есть топливо, на котором они функционируют. Во-вторых, вещества и газы, выделяемые в результате их работы.

Источников энергии два вида: возобновляемые или неистощимые и не возобновляемые, невосполнимые или истощимые.Первые из них: солнце, ветер и вода.

Другие – это в первую очередь нефть, газ и уголь. Отдельно стоит выделить леса, точнее получаемую из них древесину. Но в настоящее время древесина, как топливо для двигателей, уже мало применяется.

Для их работы в основном используют ресурсы второго вида. Это влечет за собой истощение полезных ископаемых, которые уже не будут восстановлены. А также загрязнение воздуха отработанными газами, неочищенными и отравляющими веществами.

Это сжигание кислорода при их работе. В результате чего атмосфера Земли перенасыщается углекислым газом. Только лес его поглощает и при этом вырабатывает столь необходимый для жизни кислород, без которого защитный слой атмосферы Земли уменьшится, а влияние губительных солнечных излучений усилится.

Более активное солнечное влияние приведет к изменению климата. Потепление вызовет более интенсивное таяние льдов и повышение уровня Мирового океана, затопление участков земной поверхности и подъем грунтовых вод. А, значит, уменьшатся территорий благоприятных для жизни человека.

Вот и, получается: завел двигатель в машине, чтобы поехать в лес или к реке, а в результате изменил атмосферу и климат на Земле.

Варианты уменьшения негативного влияния на экологию

Человек не откажется от использования тепловых машин в своей производственной деятельности и повседневной жизни. Но надо постараться минимизировать их отрицательное влияние на природу.

Основные ее направления – это модернизация, уменьшение выбросов отработанных газов и отравляющих веществ и разработка и внедрение альтернативных видов. Модернизация в первую очередь должна касаться повышения эффективности или коэффициента полезного действия. То есть более полное использование энергии топлива.

Посмотрите видео: Тепловые машины. Настоящее и будущее.

Экологические последствия работы двигателей внутреннего сгорания

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия № 5», Россия, 141092, г. Юбилейный, ул. Соколова, д. 3, тел. (495)515-25-80, E-mail school5yub@yandex.ru

1 стр. (принято к публикации)

Эколо́гия (от греч. οικος — дом, жилище, хозяйство, обиталище, местообитание, родина и λόγος — понятие, учение, наука) — наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Тема «Проблемы экологии» в настоящее время очень актуальна. Составим перечень некоторых основных экологических проблем, а также раскроем причины их появления и последствия, возникающие в результате варварского использования природных ресурсов.

1. Загрязнение атмосферы.

2. Загрязнение почвы.

3. Загрязнение мирового океана.

Транспорт и промышленность, используемые человеком, потребляют большое количество кислорода из атмосферы, и при этом человек не восполняет потери и не выполняет установленных норм по очищению отходов до выхода их в атмосферу.

Ежегодно в атмосферу поступает не менее 1250 млн.т. оксида углерода, до 170 млн.т. сернистого ангидрида, 20 млн.т. окислов азота, а также сероводород, сероуглерод, соединения хлора, соединения фтора и многие другие вредные химические элементы.

В основном загрязнение почвы происходит под действием техногенной интенсификации производства, не очищающего отходы, а изливающего их в почву.

Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладает бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода; мусор общественных учреждений – больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др.

Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля, с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в конце концов оказывающихся в почве.

Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве, также оказываются в почве и отравляют окружающую среду.

Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. Всё это ведёт к уменьшению плодородия и способности жизнеобеспечения земли.

Читать еще:  Громко работает двигатель тойота камри

Загрязнение мирового океана.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в мировом океане. Активно загрязняют океан и нитраты, фосфаты, инсектициды, гербициды и бытовой мусор.

Ежегодно в мировой океан поступает нефти и нефтепродуктов 26,563 млн.т., химических веществ примерно 200 млн.т., фенолов 0,460 млн.т, отходов производств синтетических волокон 5,500 млн.т, а также множество других вредных веществ.

К сожалению, в данное время человек мало делает для очищения и улучшения состояния природы, в частности почвы, мирового океана и атмосферы. Строительство очистительных заводов, на которых производилась бы переработка отходов, уменьшение выброса в атмосферу газовых веществ намного улучшили бы экологическое состояние природы.

Экологические последствия работы двигателей внутреннего сгорания

В с е г о : грамм

По оценке исследователей различных стран именно выхлопные газы автомобилей дают до 70-80 % отдельных загрязнителей Выбросы отработавших газов весьма неблагоприятно воздействуют на организм человека. О степени влияния вредных веществ на организм человека можно судить по данным, исследования, приведенным в таблице 2.

Влияние концентрации вредных веществ на организм человека

Последствия и продолжительность воздействия

Содержание в воздухе, мг/м 3

Без заметного действия, несколько часов

Признаки легкого отравления или раздражение слизистых оболочек, через 2…4 ч

Возможно серьезное отравление, через 30 минут

Опасно для жизни, при кратковременном воздействии

Международное сообщество, учитывая серьезность проблемы токсичности автомобилей, разработало ряд международных стандартов — Правил Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК) ООН по транспорту, регламентирующих нормы выбросов различных типов автомобилей (легковых, дизельных, работающих на бензине, дизельном топливе и т.д.) методы газового анализа, процедуру измерений, требования к техническим параметрам газоанализатора.

Сейчас в Казахстане действуют ГОСТы, принятые еще в 80-х годах прошлого столетия. В странах же Евросоюза еще в 1993 году был введен стандарт Евро-1, а с 2004 года действует стандарт Евро-4, с помощью которых они смогли решить проблему загрязнения окружающей среды. Подобный стандарт необходимо на Республиканском
уровне разработать новый Национальный стандарт, регламентирующий нормативы выбросов вредных веществ в атмосферу

В связи с актуальностью экологической проблемы крупных городов, во многих странах ведется работа по снижению токсичности автомобильных выхлопов. Рассматривается несколько направлений: создание новых модификаций бензина и искусственных моторных топлив, соответствующих более низкому уровню токсичности (ЕВРО-1, ЕВРО-2, Калифорнийский стандарт и т.д.). Объемы финансовых затрат на эти цели только в США исчисляются сотнями миллионов долларов. Для снижения токсичности выхлопных газов применяют каталитические дожигатели и фильтры, которые приводят к значительному удорожанию автомобиля, но мало эффективны в условиях эксплуатации поддержанного автотранспорта.

Выброс вредных веществ при сгорании различных топлив

Выброс вредных веществ, г/км

Сжиженный нефтяной газ

Сжатый природный газ

Бензин в смеси с водородом

Метанол в смеси с бензином

Метанол в смеси с синтез-газом (H2+CO)

Как следует из табл. 3, из широкого перечня моторных топлив смесь бензина с водородом близко соответствует европейскому стандарту ЕВРО-4. При этом расход бензина снижается на 30-40%. Наиболее низкое содержание NОх в продуктах сгорания наблюдается при нагрузках менее 50% максимальной мощности, т.е. при рабочих параметрах двигателя, представляющих наибольший интерес для условий городской эксплуатации автомобилей.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен. Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. Несмотря на многочисленные достоинства, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан-бутана получают в 20. 25 раз меньше, чем добывают природного газа.

Читать еще:  Блок управления двигателем причины выхода из строя

Однако у сжиженного газа как автомобильного топлива есть и другие преимущества.

1. Очень важно то, что это экологически более чистое топливо, в выхлопе при работе на газе содержится меньше вредных веществ, в том числе СО (почти в два раза меньше).

2. Газ имеет более высокое октановое число (порядка 100 и даже выше в зависимости от состава). Соответственно, практически невозможны детонационные повреждения двигателя.

3. Уменьшается износ цилиндропоршневой группы. Во-первых при пуске холодного двигателя не образуется пленки из бензина, смывающей смазку. Во-вторых, газ сгорает медленнее и давление в цилиндрах нарастает не так быстро — в результате ударные нагрузки на детали двигателя меньше.

4. Благодаря лучшему смесеобразованию газа с воздухом газовая смесь равномернее распределяется по цилиндру — улучшается холостой ход двигателя, двигатель работает мягче и тише. Кроме того, после пуска холодного двигателя на газе можно ехать практически сразу, не требуется длительного прогрева как на бензине.

5. Газ не разжижает моторное масло, поэтому масло можно менять реже, чем при эксплуатации на бензине.

6. Практически не образуется нагара.

7. Газ по сравнению с бензином значительно чище, поэтому в карбюратор не попадает грязь.

По сравнению с бензином, у газа есть один недостаток: меньшая теплота сгорания. Поэтому при работе на газе мощность двигателя меньше примерно на 5 %.

Еще один недостаток — место в багажнике занимает.

Нефтяной газ представляет собой смесь пропана, бутана и незначительного количества (около 1%) непредельных углеводородов. Фактически на автомобильные газонаполнительные станции поступают две марки газа, регламентируемые соответствующими ГОСТами: зимняя (85-95% пропана) и летняя (45-55% пропана). Такое сочетание учитывает свойства СНГ в зависимости от окружающей температуры и позволяет круглый год эксплуатировать автомобиль на газе.

Влияние двигателей внутреннего сгорания и экологическую ситуацию

Главная > Закон >Экология

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЭКОЛОГИЯ.

1.1. Вредные выбросы в составе отработавших газов и их воздействие на живую природу

1.2. Законодательные ограничения выбросов вредных веществ

1.3. Альтернативные топлива

1.4. Совершенствование систем питания и зажигания

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЭКОЛОГИЯ

1.1. Вредные выбросы в составе отработавших газов и их воздействие на живую природу

При полном сгорании углеводородов конечными продуктами являются углекислый газ и вода. Однако полного сгорания в поршневых ДВС достичь технически невозможно. Сегодня порядка 60% из общего количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу крупных городов, приходится на автомобильный транспорт.

В состав отработавших газов ДВС входит более 200 различных химических веществ. Среди них:

продукты неполного сгорания в виде оксида углерода, альдегидов, кетонов, углеводородов, водорода, перекисных соединений, сажи;

продукты термических реакций азота с кислородом – оксиды азота;

соединения неорганических веществ, которые входят в состав топлива, – свинца и других тяжелых металлов, диоксид серы и др.;

Количество и состав отработавших газов определяются конструктивными особенностями двигателей, их режимом работы, техническим состоянием, качеством дорожных покрытий, метеоусловиями. На рис. 1.1 показаны зависимости содержания основных веществ в составе отработавших газов.

В табл. 1.1 приведена характеристика городского ритма движения автомобиля и усредненные значения выбросов в процентах к их суммарному значению за полный цикл условного городского движения.

Оксид углерода (СО) образуется в двигателях при сгорании обогащенных топливовоздушных смесей, а также вследствие диссоциации диоксида углерода, при высоких температурах. В обычных условиях СО – бесцветный газ без запаха. Токсическое действие СО заключается в его способности превращать часть гемоглобина крови в карбо-ксигемоглобин, вызывающий нарушение тканевого дыхания. Наряду с этим СО оказывает прямое влияние на тканевые биохимические процессы, влекущие за собой нарушение жирового и углеводного обмена, витаминного баланса и т. д. Токсический эффект СО связан также с его непосредственным влиянием на клетки центральной нервной системы. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, бо-ли в области сердца. Острые отравления наблюдаются при вдыхании воздуха с концентрацией СО более 2.5 мг/л в течение 1 часа.

Характеристика городского ритма движения автомобиля

Режим работы двигателя

Параметры работы двигателя ,%

Объем отрабо-тавших газов

Оксиды азота в отработавших газах образуются в результате обратимой реакции окисления азота кислородом воздуха под воздействием высоких температур и давления. По мере охлаждения отработавших газов и разбавления их кислородом воздуха оксид азота превращается в диоксид. Оксид азота (NO) – бесцветный газ, диоксид азота (NO 2 ) – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO 2 способствует развитию заболеваний легких. Симптомы отравления проявляются только через 6 часов в виде кашля, удушья, возможен нарастающий отек легких. Также NО Х участвуют в формировании кислотных дождей.

Читать еще:  Что не вызывает перегрев двигателя

Причиной образования углеводородов (СН) является неоднородность состава горючей смеси в камере сгорания двигателя, а также неравномерность температуры и давления в различных ее частях. В некоторых зонах цилиндра (паразитных объемах) топливо практически не сгорает, так как происходит обрыв цепной реакции окисления углеводородов.

Оксиды азота и углеводороды тяжелее воздуха и могут накапливаться вблизи дорог и улиц. В них под воздействием солнечного света проходят различные химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона (О 3 ). В нормальных условиях озон не стоек и быстро распадается, но в присутствии углеводородов процесс его распада замедляется. Он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями, образуя смог. Кроме того, озон разъедает глаза и легкие.

Отдельные углеводороды СН (бензапирен) являются сильнейшими канцерогенными веществами, переносчиками которых могут быть частички сажи.

При работе двигателя на этилированных бензинах образуются частицы твердого оксида свинца вследствие распада тетраэтилсвинца. В отработавших газах они содержатся в виде мельчайших частиц размером 1–5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

Состав отработавших газов дизельных двигателей отличается от бензиновых (табл. 10.2). В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота.

Кроме того, работа дизельных двигателей на определенных режимах характеризуется дымностью. Черный дым представляет собой продукт неполного сгорания и состоит из частиц углерода (сажи) размером 0.1–0.3 мкм. Белый дым, образующийся в основном при работе двигателя на холостом ходу, состоит, главным образом, из альдегидов, обладающих раздражающим действием, частичек испарившегося топлива и капелек воды. Голубой дым образуется при охлаждении на воздухе отработавших газов. Он состоит из капелек жидких углеводородов.

Особенностью отработавших газов дизельных двигателей является содержание канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, среди которых наиболее вреден диоксин (циклический эфир) и бензапирен. Последний, так же как и свинец, относится к первому классу опасности загрязняющих веществ. Диоксины и близкие им соединения во много раз токсичнее таких ядов, как кураре и цианистый калий.

Экологические проблемы двигателей внутреннего сгорания и пути их решения

Рассмотрение проблемы использования углеводородного топлива. Современные методы улучшения качества дизельных топлив. Характеристика устройства обработки топлива. Проблема выбросов автотранспортом в городских условиях и аспекты решения данной проблемы.

  • посмотреть текст работы «Экологические проблемы двигателей внутреннего сгорания и пути их решения»
  • скачать работу «Экологические проблемы двигателей внутреннего сгорания и пути их решения» (реферат)

Подобные документы

Общие экологические проблемы городов мира. Состояние воздушного бассейна. Состав основных компонентов смога. Основные направления решения проблемы уменьшения загрязнения окружающей среды автотранспортом. Проблема городских отходов, пути ее решения.

реферат, добавлен 30.03.2015

Производство экологически чистого топлива для электростанций. Снижение содержания золы в углях, экологические и экономические последствия. Использование бездымного топлива – термобрикетов. Проблема рационального использования энергетических ресурсов.

статья, добавлен 09.03.2015

Основные виды жидких ракетных топлив. Механизм горения жидких топлив. Экологические проблемы эксплуатации ракетоносителей. Социально-экологические последствия ракетно-космической деятельности. Переработка отходов меланжа и окислители ракетного топлива.

реферат, добавлен 01.07.2011

Проблема поступления продуктов горения в окружающую среду в процессе сжигания органического топлива. Экологические проблемы тепловой и гидроэнергетики. Основные пути решения проблем современной энергетики. Альтернативные источники получения энергии.

реферат, добавлен 11.11.2014

Определение понятия теплоэнергетики. Общая характеристика теплоэнергетики и её выбросов. Изучение принципов воздействия на атмосферу при использовании твердого, жидкого топлива и природного газа. Методы охраны окружающей среды от тепловых выбросов.

реферат, добавлен 14.10.2014

Исследование проблемы загрязнения воздуха отработавшими газами автомобилей. Анализ возможности использования в качестве альтернативных видов топлива для транспорта природного газа, шахтного метана, спиртов, электроэнергии, водорода, биодизеля и биогаза.

курсовая работа, добавлен 08.01.2010

Экологическая проблема как одна из наиболее важных задач человечества. Роль человека и его взаимодействие с окружающей средой. Основные экологические проблемы современности и пути их решения. Взаимосвязанность и взаимообусловленность природных процессов.

реферат, добавлен 16.10.2010

Современные экологические проблемы, связанные с увеличением интенсивности воздействия человека на экологическую среду. Характеристика основных видов антропогенных загрязнений и их последствий. Экологические проблемы Харькова, возможные пути их решения.

реферат, добавлен 14.11.2016

Основные причины интенсивного загрязнения приземного слоя атмосферы в процессе дефлаграции топлива. Характеристика токсичных выбросов двигателей внутреннего сгорания. Специфические особенности способа каталитического преобразования продуктов горения.

контрольная работа, добавлен 27.08.2014

Экологические факторы и производство автомобилей, ущерб, наносимый ими окружающей среде, характеристика их экологической опасности. Разработка новых видов топлива и двигателей, другие методы решения проблемы загрязнения атмосферы подвижными источниками.

реферат, добавлен 12.07.2010

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • »
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector