Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ S
ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОЦАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУА ТАЦИИ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН Ї
Общая характеристика вредных выбросов машинами при их эксплуата ции .?
Экологические нормы выбросов вредных веществ с отработавшими газами Х$
Теплофизические основы снижения выбросов вредных веществ ЗР
Снижение вредных выбросов путем нейтрализации отработавших газов машин Я&
Материалы для фильтров-нейтрализаторов систем выпуска машин Я?
Фильтрация отработавших газов в пористых структурах нейтрализато ров Р&
Выводы. Цель и задачи исследования Ь
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТРУКТУР ФИЛЬТРО- ЭЛЕМЕНТОВ $?
Теоретические предпосылки формирования исходных образцов фильт- роэлементов .4*
Технологическое оборудование и измерительная аппаратура для исследования процессов получения и оценки гидравлических характеристик пористой структуры фильтроэлементов *%
Стенд для получения пористой структуры №
Система сбора и обработки измерительной информации 7^
Оценка погрешности измерительной аппаратуры *
Получение пористой структуры методом электротеплового взрыва Я
Теплофизические экспериментальные исследования процессов синтеза СВС-фильтроэлементов в режиме электротеплового взрыва
Выводы f&
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОРИСТЫХ СВС-ЭЛЕМЕНТАХ 0
Исследования пористой структуры СВС-элементов ?.У
Оценка гидравлических свойств СВС-фильтроэлементов в переходных режимах №
Особенности фильтрации газов в пористых элементах цилиндрической формы ?^
Режимы течения отработавших газов в пористых структурах Р
Выводы. Задачи экспериментальных исследований
4 СТЕНДОВЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПОРИСТЫХ СВС-ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТОВ 9Р
4.1 Лабораторно-испытательная база и планирование эксперимента ...3D
4.1.1 Стенд "Тест-нейтрализатор" &&
4.1.2 Моторная установка для лабораторных испытаний $&
4.1.3 Математическая обработка экспериментальных данных
4.2 Методики измерений $?
4.2.1 Определение и анализ размера пор
4.2.2 Определение проницаемости .$
4.2.3 Определение пористости {С®
4.3 Результаты стендовых испытаний структурных и гидравлических свойств СВС-элементов І9*
4.3.1 Распределение размера пор в зависимости от состава шихты (Р*
4.3.2 Закономерность изменения коэффициента проницаемости /Р&
4.3.3 Закономерность изменения пористости /Р&
4.3.4 Гидравлические свойства пористой структуры для фильтроэлементов../^
4.4 Результаты лабораторных испытаний эффективности фильтроэлемен-тов }."*
4.5 Выводы ffi
5 РАЗРАБОТКА ПОРИСТЫХ ФИЛЬТРОВ-НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ОТ РАБОТАВШИХ ГАЗОВ МАШИН if6
5.1 Общая характеристика системы выпуска отработавших газов машин...//^
5.2 Обоснование выбора фильтра-нейтрализатора //^
5.3 Эксплуатационные испытания фильтров-нейтрализаторов
5.3.1 Методики испытаний №*
5.3.2 Результаты испытаний /^
5.4 Методика и расчет СВС-фильтра-нейтрализатора как элемента системы выпуска дорожных и строительных машин $$
5.4.1 Выбор геометрических размеров 1А$
5.4.2 Гидравлические сопротивления конструктивных элементов фильтра-нейтрализатора #3
5.4.3 Пример расчета начального сопротивления фильтра-нейтрализатора.../^
5.5 Оценка экономической эффективности применения СВС-фильтра-нейтрализатора
5.6 Выводы
Общие выводы
Библиографический список,
Введение к работе
Одним из основных направлений дальнейшего развития экономики России является рост объемов строительного производства путем интенсивного использования дорожных и строительных машин. В свою очередь интенсификация использования машин ведет к неизбежному росту загрязнения окружающей среды различными веществами. Особую опасность вызывают машины, оснащенные двигателями внутреннего сгорания, обслуживающие строительные объекты жилой зоны, поскольку вредные вещества, выбрасываемые такими машинами, по своей сути являются ядовитыми и наносят огромный ущерб как здоровью людей, так и животному миру.
Необходимо отметить, что объем загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, в основном зависит от эффективности работы элементов систем выпуска отработавших газов (ОГ) машин.
В этой связи все дорожные и строительные машины должны удовлетворять требованиям стандартов на экологические нормы по таким вредным веществам, как оксид углерода (СО), углеводороды (CnHm), оксиды азота (NOx), сажа (С), являющимися токсичными.
Вопросам образования и состава вредных веществ с целью снижения их концентрации в отработавших газах машин посвящены работы Звонова В.А., Иванова В.Н., Ерохова В.И., Григорьева М.А., Говорущенко Г.Я., Куте-нева В.Ф., Луканина В.Н., Каменева В.Ф., Данченко Н.М., Корнилова Г.С., Дмитриевского А.В., Миронова А.А., Журавлева В.П., Новоселова А.Л. и других исследователей.
К настоящему времени намечены стратегические пути и найден ряд технических решений в создании перспективных экологически безопасных машин. Однако путь этот долог и весьма затратный. Вместе с тем существует реальная возможность решать эту проблему путем обязательного использования в системах выпуска машин нейтрализаторов. В то же время широкое применение существующих нейтрализаторов, содержащих платиновые металлы, сдерживается их дороговизной и недостаточной устойчивостью к отравлению ядами, образующимися при сгорании топлива.
Используя самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый академиком Мержановым А.Г. и профессором Боровинской И.П., коллектив АлтГТУ им. И.И. Ползунова под руководством академиков Евстигнеева В.В. и Новоселова А.Л. разработал целый ряд бесплатиновых нейтрализаторов для каталитической очистки отработавших газов транспортных машин с энергонасыщенными дизельными двигателями. Катализатором в них служат достаточно дешевые и устойчивые к отравлению оксиды тугоплавких материалов, обладающие каталитическими свойствами. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о значительном снижении вредных веществ дизельными машинами при использовании таких катализаторов в системе выпуска отработавших газов.
Для машин с бензиновыми двигателями, как правило не имеющих каких-либо средств снижения токсичности ОГ, задача создания фильтров-нейтрализаторов на основе передовой СВС-технологии является актуальной. Соответственно исследования, направленные на обеспечение норм токсичности строительных машин этого типа представляют научный и практический интерес.
Целью настоящей работы является повышение экологической безопасности дорожных и строительных машин путем совершенствования систем выпуска отработавших газов.
На защиту выносятся:
- лабораторный комплекс и методики экспериментальных исследований теплофизических процессов, протекающих в системах фильтрации ОГ;
- результаты экспериментальных исследований влияния исходных свойств реагирующих смесей и теплофизических параметров на конечные фильтрационные свойства пористой СВС-структуры;
- модели фильтрации отработавших газов машин от механических частиц загрязнения и токсичных веществ при течении в СВС-фильтроэлементах;
- результаты экспериментальных исследований течения отработавших газов в СВС-фильтроэлементах с целью определения границ режимов течения и основных гидродинамических параметров;
- способ получения пористых фильтроэлементов на основе объемного электроразогрева и оптимизировать состав реагирующей смесевой шихты;
- результаты комплексных- стендово-лабораторных и эксплуатационных испытаний эффективности фильтров-нейтрализаторов, в том числе на машинах в реальных условиях строительного производства;
- инженерная методика расчета и оптимизации элементов конструкции систем выпуска отработавших газов машин;
Объект исследования. Система выпуска отработавших газов дорожных и строительных машин с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания.
Предмет исследования. Процессы получения пористых структур методом СВС и фильтры-нейтрализаторы отработавших газов машин на их основе.
Работа выполнена на кафедре "Электротехника и автоматика" Томского государственного архитектурно-строительного университета по научно-исследовательской программе "Повышение надежности и безопасности машин в транспортном строительстве".
