Разработка
устройств для оперативного контроля содержания продуктов сгорания топлива в
атмосферном воздухе
Одним из
вредных последствий производственной деятельности человека является загрязнение
атмосферного воздуха. В Астрахани, по данным экологов, оно вызвано, в основном,
выбросами промышленных предприятий, выхлопными газами автотранспорта и другими
факторами. В частности, мощным источником загрязнения городской воздушной среды
является автомобильный транспорт, увеличение численности которого привело к
резкому ухудшению санитарных условий проживания во всех городах России, в том
числе и в городе Астрахани.
При
повышенных концентрациях оксида углерода (CO и CO2) и других продуктов сгорания топлива, уменьшается приток кислорода к тканям и к сердцу, повышается
количество сахара в крови.
Загрязнение
атмосферного воздуха в Астрахани привело к постоянному росту аллергических и
астматических заболеваний и других заболеваний дыхательных путей у детей и
высокой смертности среди пожилых людей в периоды летнего смога.
Уменьшить
содержание примесей на оживлённых
автомагистралях города в часы пик возможно при использовании двигателей
гибридного типа, при правильной регулировке двигателей внутреннего сгорания,
качественном топливе, а также за счёт рациональной организации потоков
автомобилей в городе. В связи с этим исследование содержания продуктов сгорания
топлива в составе атмосферного воздуха и разработка устройств для их
оперативного контроля представляется весьма актуальным.
Для
получения данных о содержании продуктов сгорания топлива в атмосферном воздухе
нами проведены исследования атмосферного воздуха в городе Астрахани.
Исследование состава воздуха проводилось путём отбора проб в ряде точек в
местах наибольшего скопления автотранспорта как в часы пик, так и в
относительно «спокойное» время (содержание оксида углерода определялось хроматографическим
методом). В таблице 1 приведены результаты определения содержания СО в воздухе
в различное время суток.
Таблица 1. Содержание
CO в
атмосферном воздухе: пункт 1 – на пересечении ул. Ленина и ул. Адмиралтейской;
пункт 2 – на пересечении ул. Н. Островского и ул. Звёздной.
Время отбора проб, ч |
Содержание СО в пункте 1,
мг/м3
|
Содержание СО в пункте 2,
мг/м3
|
8:00 |
1,73 |
2,76 |
13:00 |
2,65 |
3,6 |
18:00 |
5,14 |
4,81 |
По
результатам исследования получена зависимость содержания СО в атмосферном
воздухе от времени суток в различных точках города Астрахани.
Содержание угарного
газа (СО) в атмосферном воздухе уже к 14 часам дня достигает ПДК, а к 18 часам
вечера повышает ПДК в 2 раза.
Анализ ИК
спектров поглощения оксида углерода (рис. 2, а) показывает, что имеются
две близко расположенные полосы поглощения, контуры которых могут быть описаны
кривыми Лоренца с применением метода наименьших квадратов (рис. 2, б).
Параметры
этих кривых используются в математической модели устройства для оперативного
контроля содержания оксида углерода в воздухе при расчете его оптимальных
параметров.
В основе работы разрабатываемого устройства (рис. 3) лежит
использование методики оптимального проектирования элементов оптико-электронной
системы, основанной на применении информационных критериев качества
измерительных устройств (информационная пропускная способность канала,
отношение сигнал-шум).
Рис. 3. Структурная схема устройства для оперативного содержания
оксида углерода в воздухе:
СПБ – светоприемный блок;
ДУ – дифференциальный усилитель;
ЛУС – линейный усилитель сигнала;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
БИ – блок индикации.
Один из возможных вариантов механических узлов устройства показан
на рис. 4.
Рис. 4. Механическая модель устройства:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – поршень
На рис. 5 представлен макет лабораторной установки, в которой
реализована принципиальная электронная схема устройства.
Рис. 5. Макет экспериментальной установки
Конечным результатом данного проекта является создание набора
газоанализаторов различного назначения (наладка автомобильных двигателей на
предприятиях автосервиса и автомобилестроительных компаниях, обслуживание
подразделений ГИБДД, датчики превышения ПДК индивидуального использования) для оперативного
контроля содержания в атмосферном воздухе таких газов, как СО, СО2 и др.
Литература:
1. Лихтер А.М. Оптимальное
проектирование оптико-электронных систем: Монография. Астрахань: Издательский
дом «Астраханский университет», 2004, 241 с.
2. Лихтер А.М.,
Смирнов В.В. Физические основы оптико-электронных измерений. Учебное
пособие. Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2005, 288 с.
Другие работы по теме:
Физические характеристики загрязнения воздуха
Обобщение основных показателей загрязнения атмосферного воздуха и методов определения наличия в нем вредных веществ (уровень запыленности, примеси газов, паров жидкостей). Расчет предельно-допустимой концентрации вредного вещества в атмосферном воздухе.
Расчет пылеуловительной установки
Исходные данные для расчета высоты дымовой трубы для ТЭЦ. Расположение ТЭЦ, ее номинальная мощность, максимальная выработка теплоты, средний коэффициент улавливания электрофильтров. Определение расхода условного топлива и концентрации вредных веществ.
Источники загрязнения атмосферного воздуха
Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.
Топливо и расчеты процессов горения
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО Тюменский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра «Промышленной теплоэнергетики»
Топливо и расчеты процессов горения
Определение теплоты сгорания для газообразного топлива как суммы произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество. Теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа. Определение объёма продуктов горения.
Двигатели внутреннего сгорания
Доклад на тему: Двигатели внутреннего сгорания. Доклад подготовил: ученик ___ класса школы № ___ Ф.И.О. г. Нижний Новгород 2002 год. Один из самых распространенных двигателей –
Физика
Механическое движение. V= S/t S =Vt t =S/V Где: Скорость(км/ч), Расстояние(км), Время(ч). …………………………………………………………………………………………… Плотность и Объём.
Тепловой расчет двигателя
Введение Специалист по энергообеспечению предприятий АПК в своей практической деятельности нуждается в знаниях теоретических основ конструкции и проблем в эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, насосов, вентиляторов, компрессоров. В технологических процессах сельскохозяйственного производства наиболее распространённым силовым агрегатом или тепловой машиной является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
Расчет барабанной сушильной установки
Этапы разработки сушильной установки: расчет энтальпии и влагосодержания продуктов сгорания топлива, расхода (суммарного, полезного, удельного) теплоты, коэффициента теплоотдачи, средней скорости сушильного агента и степени заполнения барабана песком.
Расчет процесса горения газообразного топлива
Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
Газотурбинный двигатель 2
Газотурбинный двигатель Газотурбинный двигатель (ГТД), тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме.
Теплоэнергетика
Определение внутреннего КПД газотурбинной установки с регенерацией теплоты по заданным параметрам. Расчет теоретической мощности привода компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном сжатии. Себестоимость теплоты, вырабатываемой в котельной.
Расчет пылеуловительной установки 2
Федеральное агентство по образованию РФ Брянский Государственный Технический Университет Кафедра «Промышленная теплоэнергетика» Расчетно-графическая работа №2
Охрана окружающей среды 2
6. Охрана окружающей среды На современном этапе развития энергетического производства возрастает воздействие его вредных выбросов на окружающую среду. Поэтому проблема снижения вредных выбросов, контроль и управление качеством атмосферного воздуха в регионе ТЭС – важные и неотложные задачи отечественной и зарубежной энергетики.
Расчетные характеристики работы котла
Топливо, его состав, объемы воздуха и продуктов сгорания для котла определенного типа. Элементарный состав топлива. Коэффициент избытка воздуха в топке. Объёмы продуктов сгорания. Тепловой баланс котла, расчет расхода топлива на весь период его работы.
Баллистическая ракета РД-583 (РН Зенит-3)
Характеристика прототипа летательного аппарата: компоненты топлива, тяга двигателя и давление в камере сгорания. Краткие теоретические сведения о ракете Р-5, проведение термодинамического расчета двигателя. Профилирование камеры сгорания и сопла.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора, камер сгорания и газовой турбины.
Взрыв
Взрыв — это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления.