Выхлопные газы

редактировать
Газы, выделяемые в результате топливных реакций в двигателях внутреннего сгорания Этот грузовик с дизельным двигателем выделяет выхлопные газы, содержащие черные частицы имеет значение при запуске двигателя.

Выхлопные газы или дымовые газы выделяются в результате сгорания топлива, такого как природный газ, бензин (бензин), дизельное топливо, мазут, биодизельные смеси или уголь. В зависимости от типа двигателя он выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу , дымовую трубу или сопло. Он часто распространяется с подветренной стороны в виде струи выхлопных газов.

Это основной компонент выбросов автотранспортных средств (и от стационарных двигателей внутреннего сгорания ), который также может включать:

Выбросы от автотранспортных средств способствуют загрязнению воздуха и являются основным компонентом смога в некоторых крупных городах. Исследование, проведенное в 2013 г. MIT, показывает, что только в США из-за выбросов транспортных средств ежегодно происходит 53 000 случаев ранней смерти. Согласно другому исследованию, проведенному в том же университете, только автомобильный дым является причиной смерти 5000 человек ежегодно только в Соединенном Королевстве.

Содержание
  • 1 Состав
  • 2 Температура выхлопных газов
  • 3 Холодные двигатели
  • 4 Сводка выбросов легковых автомобилей
  • 5 Типы
    • 5.1 Двигатели внутреннего сгорания
      • 5.1.1 Дизельные двигатели и двигатели с искровым зажиганием
        • 5.1.1.1 Нитрометановая присадка
      • 5.1.2 Дизельные двигатели
      • 5.1.3 Газотурбинные двигатели
      • 5.1.4 Реактивные и ракетные двигатели
    • 5.2 Другие типы
      • 5.2.1 От сжигания угля
      • 5.2.2 Паровые двигатели
  • 6 Выбросы от основных транспортных средств
    • 6.1 NO x
    • 6.2 Летучие органические соединения
    • 6.3 Озон
    • 6.4 Окись углерода (CO)
    • 6.5 Опасные загрязнители воздуха (токсичные вещества)
    • 6.6 Твердые частицы (PM 10 и PM 2,5)
    • 6,7 Двуокись углерода (CO 2)
    • 6,8 Водяной пар
      • 6.8.1 Восстановление воды
  • 7 Снижение загрязнения
  • 8 Исследования здоровья
  • 9 Локальные эффекты
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешние ссылки
Состав

Наибольшую часть большинства газообразных продуктов сгорания составляют азот (N2), водяной пар (H 2 O) (за исключением топлива с чистым углеродом) и диоксид углерода (CO 2) (кроме топлива без углерода); они не токсичны или вредны (хотя водяной пар и диоксид углерода являются парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению ). Относительно небольшая часть продуктов сгорания представляет собой нежелательные, вредные или токсичные вещества, такие как окись углерода (CO) от неполного сгорания, углеводороды (правильно обозначены как C xHy, но обычно обозначается просто как «HC» на листах испытаний на выбросы) от несгоревшего топлива, оксидов азота (NO x) от чрезмерных температур сгорания и твердых частиц ( в основном сажа ).

Температура выхлопных газов

Температура выхлопных газов (EGT) важна для работы каталитического нейтрализатора двигателя внутреннего сгорания. Его можно измерить с помощью датчика температуры выхлопных газов . EGT также является мерой состояния двигателя газотурбинных двигателей (см. Ниже).

Холодные двигатели
Пар из выхлопной трубы холодного автомобиля

В течение первых двух минут после запуска двигателя автомобиля, который не работал в течение нескольких часов, количество выбросов может быть очень высоким. Это происходит по двум основным причинам:

  • Требование богатого отношения воздух-топливо в холодных двигателях : при запуске холодного двигателя топливо не испаряется полностью, вызывая более высокие выбросы углеводородов и оксид углерода, количество которого уменьшается только при достижении двигателем рабочей температуры. Продолжительность этой фазы запуска была сокращена за счет достижений в области материалов и технологий, включая впрыск топлива с компьютерным управлением, меньшую длину всасывания и предварительный нагрев топлива и / или всасываемого воздуха
  • . Неэффективный каталитический нейтрализатор в холодных условиях : Каталитические нейтрализаторы очень неэффективны, пока не нагреются до их рабочей температуры. Это время было значительно сокращено за счет перемещения преобразователя ближе к выпускному коллектору и, тем более, размещения небольшого, но быстро нагревающегося преобразователя непосредственно у выпускного коллектора. Небольшой преобразователь справляется с выбросами при запуске, что дает достаточно времени для нагрева большего основного преобразователя. Дальнейшие улучшения могут быть реализованы разными способами, включая электрический нагрев, тепловую батарею, предварительный нагрев химической реакцией, нагрев пламенем и суперизоляцию.
Обзор выбросов легковых автомобилей
США Агентство по охране окружающей среды оценивает средние выбросы от легковых автомобилей в США за апрель 2000 г.
КомпонентУровень выбросовГодовые выбросы загрязняющих веществ
Углеводороды2,80 грамма / миля (1,75 г / км)77,1 фунта (35,0 кг)
Окись углерода20,9 г / милю (13,06 г / км)575 фунтов (261 кг)
NOx1,39 г / милю (0,87 г / км)38,2 фунта (17,3 кг)
Двуокись углерода - парниковый газ415 г / милю (258 г / км)11450 фунтов (5190 кг)

Соответствует европейским стандартам выбросов EURO III в том виде, в котором они применялись в октябре 2000 г.

В 2000 г. Агентство по защите начало вводить более строгие нормы выбросов для легковых автомобилей. Требования вводились поэтапно, начиная с автомобилей 2004 года, и все новые легковые и легкие грузовики должны были соответствовать обновленным стандартам к концу 2007 года.

Легковые автомобили, малые грузовики и легковые автомобили средней грузоподъемности в США. - Стандарты выбросов выхлопных газов Уровня 2 (для бункера 5)
КомпонентУровень выбросовГодовые выбросы загрязняющих веществ
NMOG (Летучие органические соединения )0,075 г / милю (0,046 г / км)2,1 фунта (0,95 кг)
Окись углерода3,4 грамма / милю (2,1 г / км)94 фунта (43 кг)
NOX0,05 г / милю (0,0305 г / км)1,4 фунта (0,64 кг)
Формальдегид 0,015 г / милю (0,0092 г / км)0,41 фунтов (0,19 кг)
Типы

Двигатели внутреннего сгорания

Автомобильные выхлопы

Искровые и дизельные двигатели

В двигателях с искровым зажиганием газы, образующиеся при сгорании смеси топлива и воздуха, называются выхлопными газами. Состав варьируется от бензиновых до дизельных двигателей, но находится примерно на этих уровнях:

Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания .% от общего количества
СоединениеБензинДизель
азот 7167
диоксид углерода 1412
водяной пар 1311
кислород 10
Микроэлементы< 0.6~ 0,3
оксиды азота < 0.25< 0.15
оксид углерода 1-2< 0.045
твердые частицы < 0.045
углеводороды < 0.25< 0.03
диоксид серы возможные следы< 0.03

10% кислорода для «дизельного топлива» составляет вероятно, если двигатель работал на холостом ходу, например в испытательном стенде. Это намного меньше, если двигатель работает под нагрузкой, хотя дизельные двигатели всегда работают с избытком воздуха над топливом. Содержание CO в бензиновых двигателях варьируется от ~ 15 ppm для хорошо настроенного двигателя с впрыском топлива и каталитического нейтрализатора до 100 000 ppm (10%) для хорошо настроенного карбюраторного двигателя, что обычно встречается в небольших генераторах и садовой технике.

Нитрометановая добавка

Выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, топливо которого включает нитрометан, будут содержать пары азотной кислоты, которые являются едкими и при вдыхании вызывают мышечную реакция, делающая невозможным дышать. Люди, которые могут подвергнуться его воздействию, должны носить противогаз.

Дизельные двигатели

Газотурбинные двигатели

  • В авиационных газотурбинных двигателях «температура выхлопных газов» (EGT) является основной мерой. исправности двигателя. Обычно EGT сравнивается с показателем мощности основного двигателя, называемым «степенью давления в двигателе» (EPR). Например: при полной мощности EPR будет максимально допустимый предел EGT. Как только двигатель достигает той стадии в своей жизни, когда он достигает этого предела EGT, ему потребуется специальное обслуживание для устранения проблемы. Сумма EGT ниже лимита EGT называется маржей EGT. Запас EGT двигателя будет максимальным, когда двигатель новый или был отремонтирован. Для большинства авиакомпаний эта информация также контролируется дистанционно отделом технического обслуживания авиакомпаний с помощью ACARS.

Реактивных двигателей и ракетных двигателей

То, что выглядит как выхлоп от реактивных двигателей, на самом деле инверсионный след.

В реактивные двигатели и ракетные двигатели, выхлоп из метательных сопел, который в некоторых приложениях показывает алмазы удара.

Другие типы

От сжигание угля

паровые двигатели

В терминологии паровых двигателей выхлопные газы - это пар, давление которого теперь настолько низкое, что он больше не может выполнять полезную работу.

Основные выбросы автотранспортных средств

NOx Смог в Нью-Йорке со стороны Всемирного торгового центра в 1988 году

Моно- оксиды азота NO и NO 2(NOx ) (независимо от того, производятся ли они таким образом или естественным путем молнией ) реагируют с аммиаком, влагой и другими соединениями с образованием азотной кислоты. пары кислоты и связанные с ними частицы. Мелкие частицы могут глубоко проникнуть в чувствительную ткань легких и повредить ее, в крайних случаях вызывая преждевременную смерть. Вдыхание видов NO увеличивает риск рака легких и колоректального рака. и вдыхание таких частиц может вызвать или усугубить респираторные заболевания, такие как эмфизема и бронхит и болезни сердца.

В 2005 U.S. Согласно исследованию EPA, наибольшие выбросы NOx происходят от дорожных транспортных средств, при этом вторым по величине источником выбросов является внедорожное оборудование, в основном бензиновые и дизельные станции.

Полученный азот кислота может смываться в почву, где она становится нитратом, что полезно для выращивания растений.

Летучие органические соединения

Внедорожное оборудование - это в основном бензиновые и дизельные станции.

Когда оксиды азота (NOx) и летучие органические соединения (VOCs) вступают в реакцию в присутствии Из солнечного света образуется приземный озон, основной ингредиент смога. В отчете Агентства по охране окружающей среды США за 2005 год дорожные транспортные средства являются вторым по величине источником ЛОС в США (26%), а 19% приходится на внедорожное оборудование, которое в основном состоит из бензиновых и дизельных станций. 27% выбросов ЛОС приходится на растворители, которые используются при производстве красок и разбавителей для красок и в других целях.

Озон

Озон полезен в верхних слоях атмосферы, но на уровне земли озон раздражает дыхательная система, вызывающая кашель, удушье и снижение жизненной емкости легких. Он также имеет множество негативных последствий для всей экосистемы.

Окись углерода (CO)

MOPITT спутниковое компьютерное изображение окиси углерода, март 2010 г.

Отравление угарным газом является наиболее распространенным типом. смертельного отравления воздуха во многих странах. Окись углерода бесцветна, без запаха и вкуса, но очень токсична. Он соединяется с гемоглобином с образованием карбоксигемоглобина, который блокирует транспорт кислорода. При концентрациях выше 1000 ppm считается непосредственной опасностью и представляет наибольшую опасность для здоровья при работе двигателей в плохо вентилируемом помещении. В 2011 году 52% выбросов окиси углерода было создано мобильными транспортными средствами в США

Опасные загрязнители воздуха (токсины)

Хроническое (долгосрочное) воздействие бензола (C6H6 ) повреждает костный мозг. Это также может вызвать чрезмерное кровотечение и угнетать иммунную систему, увеличивая вероятность инфекции. Бензол вызывает лейкоз и связан с другими видами рака крови и предраками крови.

Твердые частицы (PM 10 и PM 2,5)

последствия для здоровья вдыхания взвешенных в воздухе твердых частиц были широко изучены на людях и животных и включают астму, рак легких, сердечно-сосудистые заболевания, преждевременную смерть. Из-за размера частиц они могут проникать в самые глубокие части легких. По оценкам британского исследования 2011 года, 90 смертей в год из-за ТЧ легковых автомобилей. В публикации 2006 года Федеральное управление автомобильных дорог США (FHWA) заявляют, что в 2002 году около 1% всех выбросов PM 10 и 2% всех выбросов PM 2,5 приходилось на выхлопы дорожных транспортных средств. (в основном от дизельных двигателей ).

Двуокись углерода (CO 2)

Двуокись углерода является парниковым газом. Выбросы CO 2 автотранспортными средствами являются частью антропогенного вклад в рост концентрации CO 2 Изменения в атмосфере, которые, по мнению подавляющего большинства научного сообщества, вызывают изменение климата. Согласно расчетам, автотранспортные средства генерируют около 20% антропогенных выбросов CO 2 в Европейском Союзе, при этом на легковые автомобили приходится около 12%. Европейские стандарты выбросов ограничивают выбросы CO 2 выбросы новых легковых автомобилей и легких транспортных средств. Средний показатель выбросов CO 2 новых автомобилей в Европейском союзе снизился на 5,4% за год по сравнению с первым кварталом 2010 года, до 145,6 г / км.

Водяной пар

Выхлопные газы транспортных средств содержат много водяного пара.

Восстановление воды

Было проведено исследование способов, с помощью которых войска в пустынях могут извлекать питьевую воду из выхлопных газов своих транспортных средств.

Снижение загрязнения

Стандарты выбросов сосредоточены на сокращении загрязняющих веществ, содержащихся в выхлопных газах транспортных средств, а также в дымовых трубах промышленных предприятий и других источниках загрязнения воздуха в различных крупных промышленных предприятиях. такие объекты, как нефтеперерабатывающие заводы, заводы по переработке природного газа, нефтехимические заводы и химические производственные предприятия. Однако их часто называют дымовыми газами. Каталитические нейтрализаторы в автомобилях предназначены для устранения загрязнения выхлопных газов с помощью катализатора. Скрубберы на судах предназначены для удаления диоксида серы (SO 2) из выхлопных газов судов. Нормы, касающиеся выбросов двуокиси серы из морских судов, ужесточаются, однако только небольшое количество специальных районов во всем мире предназначены для использования только дизельного топлива с низким содержанием серы.

Одно из заявленных преимуществ двигателей передовых паровых технологий заключается в том, что они производят меньшие количества токсичных загрязнителей (например, оксидов азота), чем бензиновые и дизельные двигатели той же мощности. Они производят большее количество углекислого газа, но меньше окиси углерода из-за более эффективного сгорания.

Исследования здоровья

Исследователи из Калифорнийского университета в Школе общественного здравоохранения Лос-Анджелеса говорят, что предварительные результаты их статистического исследования детей, внесенных в Реестр рака Калифорнии, родившихся в период с 1998 по 2007 год, показали, что трафик Загрязнение может быть связано с увеличением вероятности некоторых видов рака на 5-15%. Исследование Всемирной организации здравоохранения показало, что пары дизельного топлива вызывают рост рака легких.

Локальные эффекты

Калифорнийский совет по воздушным ресурсам обнаружил в исследованиях что 50% или более загрязнения воздуха (смог ) в Южной Калифорнии вызвано автомобильными выбросами. Концентрация загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями внутреннего сгорания, может быть особенно высокой на сигнальных перекрестках из-за холостого хода и ускорений. В компьютерных моделях часто отсутствуют такие детали.

См. Также
Ссылки
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-19 09:41:43
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте