![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема : Оцінка рівня емісії авіадвигунівСтр 1 из 3Следующая ⇒
Лабораторні роботи № Тема: Оцінка рівня емісії авіадвигунів Мета: Ознайомитися з проблемою забруднення навколишнього середовища авіатранспортом; засвоїти методику оцінки рівня емісії авіадвигунів Теоретична частина Авіація – це екологічно небезпечна галузь господарювання країни (оскільки в процесі діяльності цієї галузі відбувається забруднення навколишнього середовища та шкідливий вплив на людей). Повітряні судна забруднюють атмосферу викидами шкідливих речовин з відпрацьованими газами авіаційних двигунів. Гази викидаються в атмосферне повітря соплами і вихлопними патрубками двигунів. Цей процес називають емісією авіаційних двигунів. Склад відпрацьованих газів (інгредієнтів), які забруднюють атмосферу, сучасних авіаційних двигунів (пальне – гас): 1. Монооксид вуглецю – CO (чадний газ); 2. Вуглеводні, які не повністю згоріли – СxНy (метан СН4, ацетилен С2Н2, етан С2Н6, бензол С6Н6 та ін.) 3. Альдегіди (формальдегід НСНО, акролін СН2=СН=СНО, оцтовий альдегід СН3СНО та ін.) (виділяється у невеликих кількостях). 4. Оксиди азоту NOx. 5. Оксиди сірки SOx (виділяється невелика кількість). 6. Бенз<а>пірен (канцерогенна речовина) – виділяється у кількості 2...4 мг за 1 хв роботи двигуна (при тому, що допустимий рівень забруднення – 0,0001мг на 100м2 площі). 7. Сажа (дрібнодисперсні частинки чистого вуглецю) – виділяється у вигляді шлейфу за соплами двигунів під час зльоту літака, (сажі виділяється загалом небагато). Оскільки літаки в процесі роботи переміщуються з одного місця в інше (з аеропорту в аеропорт), то атмосфера забруднюється в глобальних масштабах, тобто забруднення має місце як в зонах аеропортів, так і на трасах польоту. За 1 рік сучасний трансконтинентальний лайнер може виконувати до 300 зльотів і посадок. При цьому тільки за 1 добу (в середньому) двигунами авіалайнера в атмосферне повітря викидається близько 3,7 т CO, 2 т СxНy і 1,7 т NOx (статистика 80-х років). Тобто, має місце значне забруднення атмосфери. Причому, якщо на трасах польоту (на висоті 8-12 км) шкода від цього забруднення невелика, то в зоні аеропорту не рахуватися з таким забрудненням не можна. Дослідження в деяких аеропортах світу показали, що забруднення атмосферного повітря значно перевищувало допустимий рівень. Наприклад:
Аеропорт Лос-Анджелес, забруднення CO: 45% на рік – концентрація CO складала 14,5 мг/м3; 1 день в місяць – концентрація CO сягала 25 мг/м3; 1 день в рік – концентрація CO складала 35,5 мг/м3. При тому, що ГДКСО = 5 мг/м3. Аеропорт Шереметьєво, забруднення NOx (оксидами азоту): Зимово-весняний період - 3,1 мг/м; Літній період - 4,0 мг/м. При тому, що ГДКNOx =0,085 мг/м3. Оскільки кожний розроблений двигун (для літаків) перед запуском у серійне виробництво проходить серію випробувань (сертифікацію), серед яких є дослідження на екологічну безпечність, тому Міжнародна організація цивільної авіації (ІКАО) розробила жорсткі норми на емісію авіаційних двигунів. Кількісною характеристикою викидів шкідливих речовин авіаційними двигунами є індекс емісії ЕІ, який показує, скільки грамів даної шкідливої речовини викидається в повітря при спалюванні 1 кг пального в двигуні. Тобто, [ЕІ=г/кг] і існують ЕІСО, ЕІСхНy, EINOx і т. ін. Надалі, як приклад, будемо розглядати тільки ці три інгредієнти, оскільки вони найбільше забруднюють атмосферу, тому що викиди їх найвищі. ЕІ характеризує якість організації процесу згорання в камері згорання кожного зразка двигуна і тому пов’язаний з конструктивними і експлуатаційними характеристиками камери. Тому ЕІ часто називають емісійною характеристикою двигуна. Індекси емісії визначаються в процесі їх сертифікаційних випробувань. Вміст інгредієнтів CO та СХНУ у відпрацьованих газах авіадвигунів обумовлений неповним згоранням палива в двигуні, а цей процес, в свою чергу, залежить від характеристики його параметрів згорання, тобто, величини коефіцієнта повноти згорання ή та режиму роботи двигуна. Максимальна повнота згорання палива в двигуні має місце на злітному режимі (режимі максимальної тяги двигуна). На цьому режимі сучасні двигуни мають ή=0,97...0,99, (ή=1,0 при абсолютно повному згоранні, чого в дійсності досягнути неможливо). На всіх інших режимах ή нижча, тобто, повнота згорання менша, (ή=0,75...0,85), у двигуна в атмосферу викидається більше продуктів неповного згорання (CO, CxHy та інших), і, відповідно, забруднення повітря збільшується.
Вміст інгредієнта NOx у відпрацьованих газах авіадвигуна залежить від: - величини температури суміші в камері згорання (чим вона вища, тим більше утворюється NOx), а вона максимальна (2500...3000 К) на злітному режимі; - часу перебування суміші в камері згорання (чим він більший, тим більше утворюється NOx), а це має місце на невеликих швидкостях літака. Тобто, максимальний викид NOx має місце на злітному режимі двигуна і режимах, близьких до нього (при здійсненні зльоту літака і при наборі ним висоти польоту). Під зоною аеропорту розуміють простір, обмежений висотою 1000 м і розмірами аеродрому. Очевидно, що викид шкідливих речовин (тобто, емісія авіадвигуна) залежить від режиму його роботи і тривалості роботи на цьому режимі. Таблиця 1 Практична частина В зоні аеропорту повітряне судно здійснює злітно-посадковий цикл, який складається з таких етапів: 1. Запуск і прогрівання двигунів. 2. Руління на виконавчий старт. 3. Зліт. 4. Набирання висоти (1000 м). 5. Зниження з висоти (1000 м). 6. Пробіг. 7. Руління до зупинки двигунів. Проте двигуни на кожному з цих етапів працюють також на принципово різних режимах. Тому, для зручності розрахунку, розділимо злітно-посадковий цикл повітряного судна на два види операцій: - наземні операції (Мін); - злітно-посадкові операції (MіЗ-П). Тобто
Наземні операції – це запуск двигунів, їх прогрівання, руління корабля перед зльотом і після посадки. Головною характеристикою цих операцій (з точки зору розрахунку емісії авіадвигунів) є те, що двигуни повітряного корабля працюють на одному режимі - режимі малого газу (холостого ходу) – і за часом це самі тривалі операції в зоні аеропорту. Визначення маси шкідливих інгредієнтів від одного двигуна ПК під час наземних операцій
де Кін – коефіцієнт викиду і-того інгредієнта під час наземних операцій, Очевидно, що Кін∙10-3 = ЕІ, г/кН. Тобто, це той же індекс емісії. GПн – маса пального, витраченого двигуном повітряного судна під час наземних операцій злітно-посадкового циклу GПн=СпитМГRМГ tМГ, кг де СпитМГ – питома витрата пального під час роботи двигуна на режимі малого газу, RMГ – тяга двигуна на режимі малого газу RMГ = Ro· де Ro – максимальна тяга двигуна, Н (табл. 2), tMГ – час роботи двигуна на режимі малого газу за злітно-посадковий цикл, год (режими 1,5 – табл. 1). Операції зліт-посадка – це зліт, набирання висоти 1000 м, зниження з висоти 1000 м і посадка. В цьому випадку для розрахунку емісії авіадвигунів повітряного судна, яке знаходиться в повітрі, емісійною характеристикою є масова швидкість емісії Wі, Визначення маси шкідливих інгредієнтів від одного двигуна ПК під час злітно посадкових операцій
де Wі 1,2,3 – масова швидкість емісії інгредієнтів і при відповідних режимах роботи двигуна – на зльоті, під час набору висоти 1000 м і під час зниження з висоти 1000 м, Т1,2,3 – час роботи двигуна, відповідно, на зльоті, під час набору висоти 1000 м та зниження з висоти 1000 м (див. табл. 1).
На основі отриманої маси забруднюючої речовини від одного двигуна ПК Визначення Міап (маси шкідливих інгредієнтів, які утворюються внаслідок викиду авіадвигунами в зоні аеропорту), ведеться за формулою:
N – річна кількість зльотів-посадок усіх повітряних кораблів даного типу в аеропорту; n – кількість двигунів ПК.
ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ
Розрахувати контрольні параметри емісії двигунів Д-30КУ літака ІЛ-62М за інгредієнтами CO і NOx і зробити висновок про відповідність цих двигунів сучасним вимогам ІСАО. Вихідні дані: Тяга двигуна Д-30КУ: Ro = 103 kH (табл. 2); Кількість двигунів – 4, кількість рейсів на рік – 85 (табл. 3). Питома витрата пального двигуном Д-30КУ: Спит. МГ = 0,065 Коефіцієнт викиду забруднюючої речовини під час наземних операцій: KCO = 0,0546 кгінгр/кгп; KNOx = 0,0054 кгінгр/кгп (табл. 2). Масові швидкості емісії забруднюючих речовин при відповідних режимах роботи двигуна: W 1CO=6 кг/год; W 2CO=7,5 кг/год; W 3CO=18 кг/год; W 1NOx=89 кг/год W 2NOx=61 кг/год, W 3NOx=11 кг/год (табл. 3). Тяга двигуна на режимі малого газу RMГ = Ro· Режимні наробки двигуна: tMГ =15+7=22 хв = 0,367 год. Т13.П=0,7 хв. = 0,0117 год. Т2 З-П = 2,2 хв = 0,0367 год. Т3З-П = 4 хв = 0,067 год. Тоді витрата пального на режимі малого газу: GПн = СпитМГRМГ tМГ = 0,065*7200*0,367= 171,756 кг При наземних операціях: Маса СО, що викидається одним двигуном ПК: Мсон = 0,1546*171,756=9,378 кг; Маса СО, що викидається ПК за рік: Мсон = 9,378·85·4 = 3188,5 кг/рік. Маса NOx, що викидається одним двигуном ПК: MNOx н = 0,0054 ·171,756=0,927 кг; Маса NOx, що викидається ПК за рік: MNOx н = 0,927·85·4 = 315,2 кг/рік. При злітно-посадкових операціях: Маса СО, що викидається одним двигуном ПК: МСО З-П = 6·0,0117+8,8·0,0367+16·0,067 =1,465кг; Маса СО, що викидається ПК за рік: МСО З-П = 1,465·85·4 = 498 кг/рік. Маса NOx, що викидається одним двигуном ПК: MNОх З-П = 89·0,0117+53·0,0367+16·0,067 = 4,06 кг; Маса NOx, що викидається ПК за рік: 4,06·85·4 = 1380,4 кг/рік. Сумарні значення для операцій в зоні аеропорту: Маса СО, що викидається одним двигуном ПК: МСО =9,378 + 1,456 = 10,843 кг; Маса СО, що викидається ПК за рік: МСО АП = 3188,5 + 498 = 3686,5 кг/рік. Маса NOx, що викидається одним двигуном ПК: MNОх = 0,927 + 4,06 = 4,987 кг
Маса NOx, що викидається ПК за рік: MNОх АП = 315,2 + 3686,5 = 4001,7 кг/рік. Контрольні параметри емісії Таблиця 2 Індекси емісій СО і NO2 під час наземних операцій авіадвигунів різних типів (кілограм шкідливої речовини/кілограм палива)
Таблиця 3 Масові швидкості емісії СО і NOх двигунів Лабораторні роботи № Тема: Оцінка рівня емісії авіадвигунів Мета: Ознайомитися з проблемою забруднення навколишнього середовища авіатранспортом; засвоїти методику оцінки рівня емісії авіадвигунів Теоретична частина Авіація – це екологічно небезпечна галузь господарювання країни (оскільки в процесі діяльності цієї галузі відбувається забруднення навколишнього середовища та шкідливий вплив на людей). Повітряні судна забруднюють атмосферу викидами шкідливих речовин з відпрацьованими газами авіаційних двигунів. Гази викидаються в атмосферне повітря соплами і вихлопними патрубками двигунів. Цей процес називають емісією авіаційних двигунів. Склад відпрацьованих газів (інгредієнтів), які забруднюють атмосферу, сучасних авіаційних двигунів (пальне – гас): 1. Монооксид вуглецю – CO (чадний газ); 2. Вуглеводні, які не повністю згоріли – СxНy (метан СН4, ацетилен С2Н2, етан С2Н6, бензол С6Н6 та ін.) 3. Альдегіди (формальдегід НСНО, акролін СН2=СН=СНО, оцтовий альдегід СН3СНО та ін.) (виділяється у невеликих кількостях). 4. Оксиди азоту NOx. 5. Оксиди сірки SOx (виділяється невелика кількість). 6. Бенз<а>пірен (канцерогенна речовина) – виділяється у кількості 2...4 мг за 1 хв роботи двигуна (при тому, що допустимий рівень забруднення – 0,0001мг на 100м2 площі). 7. Сажа (дрібнодисперсні частинки чистого вуглецю) – виділяється у вигляді шлейфу за соплами двигунів під час зльоту літака, (сажі виділяється загалом небагато). Оскільки літаки в процесі роботи переміщуються з одного місця в інше (з аеропорту в аеропорт), то атмосфера забруднюється в глобальних масштабах, тобто забруднення має місце як в зонах аеропортів, так і на трасах польоту. За 1 рік сучасний трансконтинентальний лайнер може виконувати до 300 зльотів і посадок. При цьому тільки за 1 добу (в середньому) двигунами авіалайнера в атмосферне повітря викидається близько 3,7 т CO, 2 т СxНy і 1,7 т NOx (статистика 80-х років).
Тобто, має місце значне забруднення атмосфери. Причому, якщо на трасах польоту (на висоті 8-12 км) шкода від цього забруднення невелика, то в зоні аеропорту не рахуватися з таким забрудненням не можна. Дослідження в деяких аеропортах світу показали, що забруднення атмосферного повітря значно перевищувало допустимий рівень. Наприклад: Аеропорт Лос-Анджелес, забруднення CO: 45% на рік – концентрація CO складала 14,5 мг/м3; 1 день в місяць – концентрація CO сягала 25 мг/м3; 1 день в рік – концентрація CO складала 35,5 мг/м3. При тому, що ГДКСО = 5 мг/м3. Аеропорт Шереметьєво, забруднення NOx (оксидами азоту): Зимово-весняний період - 3,1 мг/м; Літній період - 4,0 мг/м. При тому, що ГДКNOx =0,085 мг/м3. Оскільки кожний розроблений двигун (для літаків) перед запуском у серійне виробництво проходить серію випробувань (сертифікацію), серед яких є дослідження на екологічну безпечність, тому Міжнародна організація цивільної авіації (ІКАО) розробила жорсткі норми на емісію авіаційних двигунів. Кількісною характеристикою викидів шкідливих речовин авіаційними двигунами є індекс емісії ЕІ, який показує, скільки грамів даної шкідливої речовини викидається в повітря при спалюванні 1 кг пального в двигуні. Тобто, [ЕІ=г/кг] і існують ЕІСО, ЕІСхНy, EINOx і т. ін. Надалі, як приклад, будемо розглядати тільки ці три інгредієнти, оскільки вони найбільше забруднюють атмосферу, тому що викиди їх найвищі. ЕІ характеризує якість організації процесу згорання в камері згорання кожного зразка двигуна і тому пов’язаний з конструктивними і експлуатаційними характеристиками камери. Тому ЕІ часто називають емісійною характеристикою двигуна. Індекси емісії визначаються в процесі їх сертифікаційних випробувань. Вміст інгредієнтів CO та СХНУ у відпрацьованих газах авіадвигунів обумовлений неповним згоранням палива в двигуні, а цей процес, в свою чергу, залежить від характеристики його параметрів згорання, тобто, величини коефіцієнта повноти згорання ή та режиму роботи двигуна. Максимальна повнота згорання палива в двигуні має місце на злітному режимі (режимі максимальної тяги двигуна). На цьому режимі сучасні двигуни мають ή=0,97...0,99, (ή=1,0 при абсолютно повному згоранні, чого в дійсності досягнути неможливо). На всіх інших режимах ή нижча, тобто, повнота згорання менша, (ή=0,75...0,85), у двигуна в атмосферу викидається більше продуктів неповного згорання (CO, CxHy та інших), і, відповідно, забруднення повітря збільшується. Вміст інгредієнта NOx у відпрацьованих газах авіадвигуна залежить від: - величини температури суміші в камері згорання (чим вона вища, тим більше утворюється NOx), а вона максимальна (2500...3000 К) на злітному режимі; - часу перебування суміші в камері згорання (чим він більший, тим більше утворюється NOx), а це має місце на невеликих швидкостях літака. Тобто, максимальний викид NOx має місце на злітному режимі двигуна і режимах, близьких до нього (при здійсненні зльоту літака і при наборі ним висоти польоту). Під зоною аеропорту розуміють простір, обмежений висотою 1000 м і розмірами аеродрому. Очевидно, що викид шкідливих речовин (тобто, емісія авіадвигуна) залежить від режиму його роботи і тривалості роботи на цьому режимі. Таблиця 1
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 155; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.227.21.252 (0.083 с.) |