Сельское хозяйство/ 2.Механизация сельского хозяйства

 

К.т.н., доцент Олейник Д.О.,

соискатель Пылаева О.Н.,

студент магистратуры Яичкин А.С.

Рязанский государственный агротехнологический университет

 имени П.А.Костычева, Россия

 

Усовершенствованный способ и устройство для снижения токсичности отработавших газов двигателей

внутреннего сгорания при эксплуатации

мобильных энергетических средств

 

Сельское хозяйство - вид человеческой деятельности, основная задача которого удовлетворение потребностей общества в продуктах питания. Средства, главное из которых земля, ресурсы и орудия производства определяют успех решения этой задачи. Увеличение поголовья и повышение продуктивности скота, птицы, основных видов сельскохозяйственных культур, должно происходить при одновременном поддержании высокого качества конечного продукта. Достижение поставленных задач невозможно без улучшения условий содержания сельскохозяйственных животных и произрастания растений. Это подразумевает создание оптимальных  параметров микроклимата животноводческих помещений и помещений защищенного грунта, а так же создание условий для здорового и высокопроизводительного труда работников сельскохозяйственных предприятий [3].

Одной из причин, вызывающих нарушение воздушно-газо­вого режима атмосферы помещений, и, как следствие, влекущей за собой ухудшение условий труда, качества продукции, сокращение срока службы зданий и сооружений, является эксплуатация мобильной сельскохозяйственной техники внутри закрытых сельскохозяйственных зданий и сооружений [3].

        В сельскохозяйственном производстве концентрация токсичных веществ, образующихся при эксплуатации тракторов, сельскохозяйственных и других машин с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) относительно невелика, что связано, прежде всего, с тем, что техника рассредоточена на значительных площадях и на открытом пространстве.

Проблема приоб­ретает остроту при эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники внутри закрытых производственных зданий и сооружений. Отработавшие газы (ОГ) из силового агрегата рассеиваются и переносятся в воздухе постоянно существующими турбулентными вихрями различных масштабов. Нарушение воздушно-газо­вого режима атмосферы закрытых помещений, вследствие выброса токсич­ных веществ в составе ОГ от дизельных ДВС и, создание тем самым экологически экст­ремальных условий для работы персонала, развития сельскохозяйственных животных и растений, препятствует полноценному использованию, а в некоторых случаях делает невозможным применение мобильных энергетических средств [1,3].

Одним из направлений решения данной проблемы является снижение токсичности ОГ при помощи специальных устройств - нейтрализаторов, основанных на различных принципах действия [3].

Одним из способов очистки токсичных ОГ является влажная очистка, суть которой заключается во взаимодействии потока газов со специальными растворами, нейтрализующими и связующими токсичные компоненты.

С целью решения этих проблем были разработаны, запатентованы и испытаны конструкции устройств [1,2] для влажной очистки ОГ дизельных ДВС. Предлагаемый способ и разработанные системы очистки ОГ дизеля трактора позволяют значительно снизить концентрации токсичных веществ в воздушной среде помещения, по сравнению со штатной системой выпуска трактора, по сумме углеводородов на 14%, бенз(а)пирену на 18%, а сажи на 22,4%, в составе отработавших газов концентрации токсичных веществ снижаются по окислам азота на 40%, по углеводородам 43%, по саже 70%, а уровень шума работы двигателя снижается на 16 – 22% [1].

Однако для создания условий для здорового и высокопроизводительного труда работников сельскохозяйственных предприятий и высокого качества выпускаемой продукции необходимо добиваться более высоких показателей очистки. С этой целью предлагается усовершенствованная конструкция устройства и улучшенный способ влажной очистки ОГ.

Схема усовершенствованного устройства, снабженного автоматической системой управления процессом очистки и системой зарядки нейтрализующего раствора, представлена на рисунке 2, а способ его работы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Способ очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Описываемое устройство работает следующим образом. ОГ от дизельного двигателя поступают из выхлопного коллектора 4 во впускной патрубок аэрозольной камеры 5 (рис 2). Проходя через ионизирующий электрод 21, частицы в потоке газа приобретают отрицательный заряд. Затем поток проходит обработку (орошение) нейтрализующим раствором,  заряженным противоположным знаком. Впрыск аэрозоли осуществляется с частотой работы двигателя и регулируется электронным блоком управления 15, с коррекцией количества подаваемого раствора по средствам сигналов, поступающих от датчиков положения рычага регулятора (ДПРР) или блока измерителя температуры (БИТ).

1- датчик положения коленчатого вала; 2,17 – времязадающие цепи; 3 – блок-таймер; 4 – выпускной коллектор; 5 – аэрозольная камера; 6 – шланги для подачи раствора; 7 – форсунки; 8 – бак с нейтрализующим раствором; 9 – жидкостной насос; 10 – центробежный каплеуловитель; 11 – жидкостной нейтрализатор; 12 – выпускной патрубок; 13 – блок-измеритель температуры; 14 – формирователь тока заряда; 15 – электронный блок управления, 16 – операционный усилитель; 18 – ключ; 19 – источник тока; 20 – блок зарядки; 21 – ионизирующий электрод, 22 – электрод, заряжающий нейтрализующий раствор.

Рисунок 2 – Схема устройства для очистки отработавших газов дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Процессы улавливания, химического связывания и нейтрализации токсичных компонентов и сажевых частиц, содержащихся в ОГ, совершаются при непосредственном контакте между обрабатываемыми ОГ и мельчайшими каплями нейтрализующего раствора, заряженными разноименными зарядами, разбрызгиваемого форсунками 7 аэрозольной камеры 5. Процесс осаждения сажевых частиц и вредных веществ на каплях раствора обусловлен массой частиц раствора, развитой поверхностью капель раствора, высокой скоростью движения частиц раствора и сажи в корпусе и выпускном патрубке аэрозольной камеры, а так же разноименными зарядами компонентов ОГ и мельчайших капель раствора. Эффективность осаждения в значительной степени зависит от равномерности распределения капель раствора, подаваемых форсунками 7 по сечению аэрозольной камеры 5, а так же степени зарядки частиц и мельчайших капель раствора. Зарядка осуществляется при помощи системы электродов 21, 22 и блока зарядки 20 (рис. 2).

Таким образом, описанные в данной статье усовершенствованный способ и устройство очистки отработавших газов мобильных энергетических средств позволяет значительно снизить концентрации токсичных веществ в воздушной среде сельскохозяйственных помещений ограниченного объема.

Применение данного способа позволит снизить общий ущерб здоровью обслуживающего персонала, а так же уменьшить негативное воздействие ОГ от дизельных ДВС на сельскохозяйственных животных и возделываемые культуры.

Литература:

 

1.                 Олейник Д.О. Способ и устройство снижения токсичности отработавших газов дизельных двигателей [Текст] : дис. канд. техн. наук / Олейник Дмитрий Олегович – 05.20.01 Рязань, РГАТУ, 2009.

2.                 Пат. 86665 Российская Федерация, МПК F01N 3/02. Устройство для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Тришкин И.Б., Олейник Д.О.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А. Костычева (RU). – №2009113715/22; заявл. 14.04.2009; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 25. – 2 с. : ил.

3.                 Тришкин И.Б., Олейник Д.О., Максименко О.О. Жидкостные нейтрализаторы (Теория. Конструкции. Расчет) – ФГБОУ ВПО РГАТУ, Рязань, 2013. – 130 с.