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.
Похожие работы
... веществ, их концентрацию в воздухе, почве, снежном покрове, установить границы распространения. До сего времени законодательство, как известно, исходит из необходимости охраны атмосферного воздуха главным образом от загрязнений и только в пределах населенных пунктов. Однако такая концепция перестала удовлетворять потребностям практики. В современных условиях атмосферу требуется охранять не ...
... – контрольно-запретительные: установление ПДК загрязнителей, ПДВ, запрещение производства отдельных токсичных продуктов, автоматизация контроля за выбросами. 2. Анализ и оценка загрязнений атмосферного воздуха, создаваемого деятельностью локомотивного депо станции Перерва Московской ж/д 2.1. Исходные данные для расчета вредных выбросов в локомотивном депо станции Перерва В качестве предприятия ...
... Параметр ед.изм. min норма max. Производительность т/ч 9,5 10,0 10,5 Температура перегретого пара С 535 540 545 Давление в барабане котла МПа 1,33 1,40 1,47 Температура питательной воды после экономайзера С 190 200 210 Расход природного газа м/ч 237,5 ...
... снегосплавные пункты. Расчеты показывают, что при традиционных методах уборки снега дефицит производительности составляет 60 — 70 тыс. м2; в сутки. Основные параметры системы утилизации городского снега были рассчитаны ГУП "МосводоканалНИИпроект" в рамках разработки Генеральной схемы снегоудаления. принятой Правительством Москвы в 2002 г. За несколько лет эксплуатации выяснилось, что реальная ...
0 комментариев