Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время насущной проблемой является предотвращение загрязнения атмосферы. Сохранеігае выбросов вредных веществ транспортом и промышленностью на прежнем уровне может привести к негативным последствиям.
Железнодорожные узлы, станции реостатных испытаний тепловозов обычно располагаются в густонаселенных территориях городов и являются мощными источниками локального загрязнения атмосферного воздуха. При реостатных испытаниях дизели тепловозов выбрасывают: окислы углерода, азота, серы, углеводороды и сажу. Уровень загрязнения атмосферного воздуха в районах станций достигает 25...30 ПДК.
В целях снижения вредного воздействия на окружающую среду разработана стратегия природоохранной деятельности на железнодорожном транспорте. Основные направления технической политики в области экологии локомотивного хозяйства, сводятся к совершенствованию дизелей тепловозов; переводу их на альтернативные виды топлива; разработке устройств, предотвращающих выбросы в атмосферу.
Существуют различные способы снижения вредных выбросов, но разработки, направленные на уменьшение токсичности выхлопных газов транспортных двигателей либо недостаточно эффективны, либо не доведены до требований нормативов. В связи с этим необходимы усовершенствование, разработка и внедрение нетрадиционных подходов и технологий обеспечивающих снижение вредных выбросов в атмосферу.
Целью работы является обоснование, разработка и внедрение вибро-турбулизационного способа поглощения вредных выбросов дизелей тепловозов при реостатных, испытаниях.
В связи с указанной целью поставлены следующие основные задачи:
систематизировать я провести анализ технических и технологических решений по снижению выбросов отработавших газов дизелей тепловозов и энергоустановок локомотивного хозяйства, в том числе с использованием вибрации газожидкостных систем для интенсификации массообиена между газом и жидкостью;
теоретически обосновать принципы внбротурбулюацпонного способа поглощения газовых выбросов, оценить параметры влияющие на процесс вибротурбулгоации;
усовершенствовать конструкции устройств для интенсификации массообмеяа между газом и жидкостью с помощью вибротурбулизации;
провести экспериментальные исследования процессов вибротурбулизации в системах газ-жидкость на лабораторных установках;
разработать и внедрить промышленный образец установки поглощения газовых выбросов на действующем объекте, оценить эколого-экономическую эффективность;
оценить экологические преимущества от использования газомоторного топлива на тепловозах.
Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на основе аналитических, теоретических, расчетных и экспериментальных методов. При оценке гидродинамических, энергетических и мас-сообменных параметров разрабатываемой технологии использовалась ЭВМ. Результаты теоретических исследований уточнялись и обосновыва-
лись по экспериментальным данным.
Научная новизна. В диссертации представлен анализ теоретических положений, описывающих процессы вибротурбулизации газожидкостных систем, обоснована возможность использования основных показателей пористых структур в существующих уравпеннях для расчета мощности, затрачиваемой на вибрационное перемешивание.
На базе теоретических предпосылок и расчетных данных запатентованы различные усовершенствования устройств, позволяющие интенсифицировать процесс массообмена в системах газ-жвдкость-твердое тело.
Создана экспериментальная база для исследования процессов поглощения газов жидкостью при вибротурбулизации. Опытным путем получены значения растворимости оксида и диоксида углерода при вибротурбулизации в объеме жидкости и на поверхности смоченной пористой структуры, существенно превосходящие растворимость этих газов при равновесном состоянии.
Практическая ценность. Разработан и внедрен вибротурбулиза-ционный способ поглощения вредных выбросов от дизелей тепловозов, проходящих реостатные испытания.
Предлагаемая технология может найти применение для:
очистки газовых выбросов энергоустановок локомотивного хозяйства;
использования в системах кондиционирования при очистке, охлаждении и увлажнении воздуха.
Данная работа выполнена в соответствии с отраслевыми комплексными социально-экономическими программами «Экология и охрана ок-
ружяющей среды на 1991-1995 годы», «Экологическая программа железнодорожного транспорта на 1996-2000 годы» (Указание МПС ХкГ791-у от 03.09.96г.).
Реализация результатов. В результате анализа теоретических предпосылок и проведенных экспериментальных исследований создан и внедрен на действующем объекте промышленный образец установки поглощения газовых выбросов (УПГВ). Эколого-экономическая эффективность, рассчитанная с учетом полного ущерба наносимого окружающей среде и его снижения благодаря применению УПГВ, составляет 410,0 млн. руб. за весь период эксплуатации.
Апробация работы. Отдельные этапы и работа в целом докладывались на:
Всесоюзной конференции Академии Наук СССР (г.Москва, МАДИ, 1988г.);
Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития локомотивостроения» (г.Ворошиловград, 1990г.);
Региональной научно-практической конференции «В.И.Вернадский: история и современность» (г.Ростов-на-Дону, 1993г.);
Российской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (г.Москва, 1994г.);
научно-технических семинарах Научно-исследовательского и испытательного центра «Криотрансэнерго» (1997г.);
расширенном заседании кафедр «Локомотивы и локомотивное хозяйство», «Вагоны и вагонное хозяйство» с приглашением специалистов в области теплоэнергетики и охраны окружающей среды (1997г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 8 патентов Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав н заключения с общими выводами. Содержит 155 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 8 таблиц, 9 приложений. Список использованной литературы содержит 133 наименования.
