ИЛЬТНЕР АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ

Варшавский И.Л., Малов Р.В.
Как обезвредить отработавшие газы автомобилей
Изд-во "Транспорт", 1968 - 128с.

Глава III
СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ

§ 1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Рассмотрим зависимость вредности отработавших газов карбюраторного двигателя от режимов его работы на примере двигателя ЗИЛ-130. Зависимость удельной токсичности отработавших газов от нагрузки двигателя имеет следующие значения:

Метод анализа индивидуальных проб газа. Для получения исходных или сравнительных характеристик двигателя осуществляют отбор проб газа при регулировочных, доводочных, исследовательских и других работах. Пробы газа отобранные из выпускной системы или непосредственно из цилиндра двигателя, помещают в специальные емкости. Наиболее распространены стеклянные аспираторы объемом 500 см³, вакуумированные до остаточного давления 1,3-3 кПа. При отборе газовых проб этим методом ошибки могут быть вследствие:

• наличия химических и физических процессов на пути газа от места отбора до аспираторов;
• подсоса воздуха из-за пульсации потока и через неплотности;
• растворения некоторых веществ в сконденсированной влаге;
• адсорбции веществ материалом трубопроводов и приборов;
• преждевременной "закалки" окислов азота при отборе проб из струи газа, имеющей температуру выше 700°С.

Во избежание этих ошибок:

• обеспечивают температуру стенок пробоотборных трубок выше точки росы (более 50-60°С), металлические пробоотборные трубки допускаются длиной не более 500 мм;
• исключают подсос воздуха из-за пульсации потока, места отбора проб газа располагают в сторону двигателя не менее 300 мм от конца среза выпускной трубы;
• температуру газов в месте отбора пробы поддерживают не более 700°С;
• систему перед отбором проб продувают анализируемым газом.

Содержание СО в ОГ определяют с помощью газоанализаторов, работа которых основана на принципе: каталитического окисления СО платиновой нитью с регистрацией степени повышения ее температуры (И-СО, Элкон S-100 и др.); изменения теплопроводности отработавших газов (AST-70, AST-76 и др.); избирательного поглощения инфракрасного излучения (ОА-2109, ОА-2209 Смоленского завода и др.). Экспресс-контроль осуществляют с помощью прибора ГАИ-1. Для анализа содержания в ОГ СН применяют инфракрасные анализаторы недисперсного типа с n-гексаном (способ NDIR), с пламенно-ионизационным датчиком (способ FID); для NOx используют методы флуоресценции (NDIR), люминесценции (NDUV) и др. Характеристики наиболее известных типов газоанализаторов приведены в приложении.

Анализ на содержание 3,4-бензпирена. Открытие эффекта Э. В. Шпольского в 1952 г. - возможность получать квазилинейчатые спектры люминесценции многих сложных химических соединений, в том числе ароматических многоядерных углеводородов - позволило разработать методику количественного определения содержания бензпирена в выпускных газах спектрально-флуоресцентным методом. Сущность методики заключается в спектрально-флуоресцентном анализе экстрактного измельченного фильтра без предварительного хроматографического разделения экстрактов. Применяют два способа экстракции: двойное экстрагирование 500 мл перегнанного кипящего бензина в колбе с обратным холодильником в водяной бане в течение 0,5 ч; горячее в аппаратах Соксхлета в течение 3 ч. Разработка методики проводилась в Лаборатории профилактики канцерогенных воздействий Института экспериментальной и клинической онкологии АМН СССР под руководством акад. АМН СССР Л. М. Шабада

Рис. 4.6. Принципиальная схема дымомера 1 - источник света: 2 - защитное стекло; 3 - труба; 4 - фотоэлемент; 5 - миллиамперметр	Рис. 4.7. Принципиальная схема сажемера 1 - поршневой насос; 2 - фильтр; 3 - линза; 4 - источник света; 5 - входной патрубок для газа; 6 - миллиамперметр

Дымомеры и сажемеры. Особое место в анализе ОГ занимает количественная оценка дымности (под которой понимают их оптическую плотность) и содержания сажи, непосредственно связанных друг с другом. Качественный и количественный составы дисперсной фазы аэрозоля выпуска определяют при анализе набивки абсолютного фильтра, сквозь который пропускают газ в течение фиксируемого промежутка времени.

С помощью такого фильтра можно получить наиболее, достоверные данные, однако создание его представляет большие технические трудности. Поэтому о содержании дисперсной фазы обычно судят либо по косвенным показателям (цвету, оптической плотности и т. д.), либо по концентрациям в газах сажи, измерение которых, в свою очередь, ведется косвенными методами. Первоначально содержание взвешенных частиц в выпускных газах двигателей оценивалось визуальным методом, при котором прозрачность ОГ определялась на фоне голубого неба или белых облаков путем непосредственного наблюдения оператора. Применялись следующие градации: дым едва заметный, видимый, черный, очень черный.

Рис 4.8. Ориентировочные зависимости показаний дымомеров и сажемеров от действительной концентрации сажи в ОГ
1 - RDM-3(ГДР); 2 - Hartrldge (Англия); 4 - volvo (Швеция); 4-Shell (США); 5 - Saurer (Швеция); 6 - WUNM (ЧССР); 7 Bosch (ФРГ) - AF-2 и FM (ВНР); 9 - IMP (ГДР)

Рис. 4.9. Сопоставление единиц Харгридж (I) и БОШ (II) по данным различных авторов:
1-F. P. Malschaerl; 2 - W. Т. I.un; 3 - F. P. Ualschaert; 4, В - Dfeacl engine Geneflts from adding 1-p-g "Commers Vehlches", 40, N 11, 22, 1966.

В дальнейшем использовался метод визуального сопоставления оптической плотности стеновыми участками эталонных шкал в основном Рингельмана и Шелла. В настоящее время распространены два метода: просвечивания ОГ и их фильтрация. Первый метод основан на просвечивании столба выпускных газов известных размеров с замером на фотоэлементе степени поглощения света (рис. 4.6). Существуют разновидности схемы, например с зеркальным отражением светового луча и др.

Принцип метода фильтрации заключается в пропускании через набивку фильтра (фильтровальная бумага, ультратонкие волокна ацетилцеллюлозы, фильтр Петрянова и т. д.) определенного объема газа с последующей оценкой степени почернения фильтра сравнением с тоновыми шкалами или фотометрически (рис. 4.7). Разновидностью метода фильтрации является метод взвешивания набивки фильтра до и после пропускания через него газа.

Приборы, которые предназначены для работы по первому методу, называют дымомерами, по второму - сажемерами. Различные принципы работы дымомеров и сажемеров предполагают и разницу в количественных оценках содержаний дисперсной фазы аэрозоля выпуска. Ориентировочные зависимости показателей ряда приборов (рис. 4.8) отличаются от действительной степени концентрации сажи, измеренной прямым методом. Для точного сопоставления данных необходимо проведение измерений в идентичных условиях.

При сопоставлении единиц шкал Хартриджа (шкала дымности) и Боша (шкала оптической плотности зачерненного фильтра), наиболее часто употребляемых на практике, следует, что коэффициентов однозначного перевода одних единиц в другие не существует (рис. 4.9).

Анализаторы запаха. Последнее время стали придавать большое значение так называемым "парфюмерным" показателям ОГ, т. е. характеристикам их запаха. Характер и интенсивность запаха оцениваются только органолептическим методом с помощью групп специально натренированных специалистов. Разбавленные воздухом в различных отношениях (чаще всего применяют разбавления в пропорциях 1:50 либо 1:600) ОГ подают в специальную, тщательно изолированную от внешней среды камеру. Экспериментаторы, находящиеся непосредственно в камере, оценивают запах, его характер и интенсивность. Для оценки существуют различные шкалы. В частности, для характера - четырехбалльная, для интенсивности - двенадцатибалльная.

Варшавский И.Л., Малов Р.В. Как обезвредить отработавшие газы автомобилей. - Изд-во "Транспорт", 1968 - 128с.