Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Мельберт Алла Александровна. Повышение экологической безопасности мобильных машин в составе сельскохозяйственных агрегатов : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 : Барнаул, 2004 272 c. РГБ ОД, 71:05-5/425

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНО
СТИ ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В СИСТЕМЕ
«ЧЕЛОВЕК - МАШИНА - СРЕДА». ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕ
ДОВАНИЯ 11

  1. Уровень загрязнения окружающей среды дизелями мобильной техники 11

  2. Состав отработавших газов, их уровень и влияние на условия труда и окружающую среду 20

  3. Состояние нормирования вредных выбросов различных типов дизелей 31

  4. Существующие технологии нейтрализации отработавших газов 37

  5. Составы катализаторов и анализ существующих конструкций каталитических нейтрализаторов 49

Цель и задачи исследования 58

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ДИЗЕЛЕЙ МОБИЛЬНЫХ МАШИН 60

  1. Методика оценки и выбора инженерных средств повышения экологической безопасности сельскохозяйственной техники.... 60

  2. Эколого-экономическая оценка безопасности мобильных машин 68

  3. Инвариантность конструкций нейтрализаторов и поиск новых технических решений 76

Выводы по главе 2 84

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРО
ЦЕССОВ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ 86

  1. Особенности процессов каталитической очистки в пористых проницаемых блоках 86

  2. Моделирование процессов очистки газов в каталитическом нейтрализаторе 89

  3. Результаты определения основных параметров конструкций каталитических нейтрализаторов 103

  4. Описание программы по расчету каталитического нейтрализатора 107

Выводы по главе 3 109

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КА
ТАЛИТИЧЕСКИХ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ПО

  1. Выбор типа катализатора и его влияние на эффективность очистки ПО

  2. Выбор технологии получения и формы носителя катализатора 116

  3. Оценка эффективности каталитических блоков нейтрализаторов 121

  4. Развитие конструкций многоступенчатых каталитических нейтрализаторов 124

Выводы по главе 4 130

ГЛАВА 5. ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ... 133

  1. Результаты проведенных исследований и измерений 133

  2. Оценка погрешностей измерений и расчетов при проведении экспериментальных исследований 148

5.3. Методика обработки данных по испытательным циклам... 152
Выводы по главе 5 155

ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ СТЕНДОВЫХ И ПОЛЕВЫХ ИС
ПЫТАНИЙ КАТАЛИТИЧЕСКИХ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ 156

6.1. Эффективность каталитических нейтрализаторов отрабо-

тавших газов 156

  1. Ресурс каталитических нейтрализаторов с пористыми проницаемыми блоками 186

  2. Оценка возможностей пламя- и искрогашения, снижения шумности выпуска дизелей при использовании СВС-структур в нейтрализаторах 192

  3. Результаты оценки мероприятий по улучшению экологических характеристик дизелей мобильных машин высевающих комплексов 196

  4. Технико-экономическая оценка результатов исследований 199

Выводы по главе 6 204

Основные выводы по работе 206

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обозначения, принятые в программе и алго
ритмах расчетов) 209

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ( программа расчета каталитического ней
трализатора "BLOK") 217

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (технологическая карта возделывания зерно
вых, результаты расчета технологической стоимости мобильных
машин) 230

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (результаты оценки экономического ущерба
окружающей среде на сельскохозяйственных операциях) 234

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 (методика и результаты расчета насыпного
КН) 237

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ( методика и результаты расчета КН с псев-
досжиженным слоем катализатора) 245

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 250

Введение к работе:

В настоящее время для агропромышленного производства остаются актуальными вопросы повышения надежности техники, улучшения условий труда, снижения травматизма и заболеваемости. Ведущие производители тракторов и сельскохозяйственных машин обращают особое внимание не только на совершенствование конструкций и повышение надежности техники, но и на устранение их вредного воздействия на окружающую среду и человека. Необходимость повышения безопасности труда в растениеводстве и животноводстве, увеличение энергонасыщенности, появление новой техники и технологий, широкое использование в составе агрегатов мобильных машин с дизелями требует разработки инженерных методов и технических средств очистки отработавших газов от токсичных компонентов.

Главными причинами, определяющими высокие показатели производственного травматизма и профессиональной заболеваемости сельских механизаторов являются:

- старение основных производственных фондов, износ которых выше среднего по России (40,6 %), в том числе машин и оборудования - 70...85 % (по России 57 %), более 90 % действующих в агропромышленном производстве машин и механизмов не отвечают требованиям охраны труда, 80 % травм и аварий в сельскохозяйственном производстве происходит при обслуживании техники;

- несовершенство техники, в том числе мобильных машин с дизелями,
выбрасывающими в окружающую среду с отработавшими газами до 35 кг
оксида углерода (СО); 11 кг углеводородов (СХНУ); 51 кг оксидов азота (NOx);
44,5 кг диоксида серы (S02); 5 кг твердых частиц (ТЧ) на одну тонну со
жженного дизельного топлива;

- отсутствие инженерных методов защиты окружающей среды и механи
заторов от вредного воздействия токсичных веществ, входящих в отработав-

шиє газы дизелей мобильных машин в составе машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Удельный ущерб от вредных выбросов в атмосферу составляет по основным токсичным компонентам: СО - 99,4 дол./т; СХНУ - 255,6 дол./т; NOx - 284 дол./т; S02- 191,7 дол./т; ТЧ - 170,7 дол./т; несгоревшего топлива - 397,72

дол./т [44].
Общий баланс вредных выбросов с отработавшими газами двигателей

внутреннего сгорания в мире представлен данными таблицы 1.

Таблица 1— Общий баланс вредных выбросов с отработавшими газами

двигателей внутреннего сгорания в мире

В балансе загрязнения окружающей среды средствами энергетики в мире двигатели внутреннего сгорания занимают ведущее место, их доля составляет 51,4 %, в то время как на тепловые электростанции приходится 15,7 %, а на долю промышленных предприятий — 14,1 %.

В настоящее время Россия, в связи с вступлением в Европейское экономическое сообщество, включается в осуществление широкого круга мероприятий, направленных на защиту окружающей среды в глобальном масштабе.

Из сферы агропромышленного производства России в связи со стойкой утратой трудоспособности и выходом на инвалидность ежегодно выбывает около 75 тысяч работающих трудоспособного возраста. Процент травматизма

в растениеводстве распределяется таким образом: обработка почвы - 2,7 %, посев - 1,8 %, кошение на свал, подбор и обмолот - валков 12 %, сволакивание соломы — 5,5 %, послеуборочная обработка зерна — 2,4 %, транспортные работы с использованием колесных тракторов - 9,4 %, техническое обслуживание мобильной техники - 50,4 %. В настоящее время в сельском хозяйстве нередки ситуации, когда работающие в условиях техногенного загрязнения окружающей среды, подвергаются одновременному комбинированному воздействию ряда вредных веществ: пестицидов, тяжелых металлов, микротоксинов, радионуклидов, вредных выбросов с отработавшими газами двигателей транспортных средств. При комплексном воздействии смеси загрязнителей даже при содержании каждого из них ниже уровня ПДК, как правило, выявляется усиление токсического воздействия на организм человека, увеличивается вероятность отравления. Профессиональная заболеваемость сельских тружеников привела к тому, что за 10...12 лет до наступления пенсионного возраста 70 % обученных и высококвалифицированных механизаторов оставляют работу трактористов. По данным Всероссийского научно-исследовательского института охраны труда (ВНИИОТ) Минсельхоза России до пенсионного возраста не доживают около 75 % механизаторов. Они гибнут в результате несчастных случаев на производстве, в результате полученных профессиональных заболеваний, росту которых способствует несовершенство техники и технологий в сельскохозяйственном производстве. Существующий дискомфорт на рабочих местах по ряду гигиенических показателей (параметрам шума, вибрации, загазованности и других факторов) наблюдается из-за того, что средства безопасности разрабатываются после того, как техника производится и поставляется в сельское хозяйство.

Цель работы состоит в повышении экологической безопасности и улучшении условий труда сельских механизаторов за счет снижения уровня вредных выбросов в окружающую среду и повышения пожаробезопасности пу-

тем каталитической очистки отработавших газов дизелей сельскохозяйственных тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин.

Объектом исследования явились процессы очистки отработавших газов дизелей мобильных машин в составе агрегатов.

Научная новизна включает:

обобщение исследований по уменьшению вредных выбросов машин, повышении экологической безопасности и улучшении условий труда в сельском хозяйстве;

математическую модель процесса очистки отработавших газов каталитическим нейтрализатором, позволяющую прогнозировать уровни вредных выбросов и определять конструктивные параметры нейтрализаторов;

- экспериментальные данные использования пористых проницаемых
СВС-материалов в качестве каталитических блоков для очистки отрабо
тавших газов;

- оценку эффективности СВС-материала для очистки газов и повышение
уровня безопасности труда сельского механизатора.

Настоящая работа проводилась по заказу Минобразования РФ, в рамках Федеральной научно-технической программы «Экология», научно-технических программ «Алтай» Минобразования РФ, научно-исследовательской работы по теме: «Разработка математических моделей и направлений в области наук о рисках, повышения устойчивости технических систем и объектов и снижение техногенного воздействия на окружающую среду», выполняемых при непосредственном участии автора в Алтайском государственном техническом университете (АлтГТУ) в период с 1990 по 2004 годы.

Практическая значимость работы.

На основе разработанных алгоритмов, математических моделей создана расчетная методика для решения практических задач нейтрализации вредных

веществ в системах выпуска и определения параметров каталитических нейтрализаторов.

Предложены новые материалы для получения каталитических блоков нейтрализаторов, получено 15 патентов РФ на конструкции каталитических нейтрализаторов.

Результаты исследования использованы НПО «Алмаз», а предложенные конструкции нейтрализаторов в различное время прошли стендовые и полевые испытания.

Реализация результатов работы. Разработанная математическая модель, результаты расчетно-экспериментальных исследований, предложения по конструкциям нейтрализаторов и частично документация переданы ОАО «Ал-тайдизель», выпущены малыми сериями Алтайским научно-технологическим парком.

Созданные при выполнении работы образцы нейтрализаторов, выпущенные учебные пособия и методические материалы используются в учебном процессе на кафедрах «Двигатели внутреннего сгорания», «Автомобили и тракторы», «Безопасность жизнедеятельности» АлтГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на всесоюзных, республиканских, межотраслевых и отраслевых научно-технических и научно-практических семинарах и конференциях в АлтГТУ в 1990 - 2003 годах, Иркутской сельскохозяйственной академии, Санкт-Петербургском, Новосибирском и Алтайском государственных аграрных университетах, международных конференциях «Совершенствование быстроходных дизелей» в г. Барнауле в 1993 году, «Совершенствование мощност-ных экономических и экологических показателей ДВС» в г. Владимире в 1991...1996 годах. Каталитические нейтрализаторы демонстрировались на Алтайской и Сибирской ярмарках, ярмарке в г. Лейпциге в 1997 г., ВВЦ и выставке «Конверсия» в г. Москве в 1996 г., ЭКСПО - 97 в г. Москве и отмечены дипломами и медалями.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 95 печатных работ, в том числе получено 15 патентов Российской Федерации, выпущено два учебных пособия и монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести
глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Работа представ
лена на 270 страницах, включает 33 таблицы, 81 рисунок, список литературы
из 201 наименования и 6 приложений.

В соответствии с содержанием работы диссертант представляет к защите результаты комплекса исследований по уменьшению вредных выбросов дизелей мобильных машин в составе сельскохозяйственных агрегатов, повышения пожаробезопасности методами каталитической нейтрализации, а именно:

результаты научного обобщения по методам уменьшения вредных выбросов двигателей мобильных машин и методам их каталитической очистки;

математическую модель процесса очистки газов в каталитическом нейтрализаторе и ее использование в повышении экологической безопасности сельскохозяйственной техники;

- результаты исследований по оценке экологической безопасности опе
раторов в системе «человек-машина-среда»;

составы материалов для получения СВС-пористых проницаемых каталитических блоков и составы насыпных катализаторов для нейтрализаторов отработавших газов дизелей мобильных машин;

результаты исследований по эффективности каталитической очистки отработавших газов в существующих и предложенных автором устройствах с использованием ресурсосберегающих и безотходных СВС-технологий.

%

*

Подобные работы
Бачурин Алексей Николаевич
Повышение тягово-сцепных свойств колесных тракторов при использовании их в составе широкозахватных агрегатов
Шералиев Нурали
Повышение производительности и безопасности сельскохозяйственных агрегатов путем оптимизации эргономико-эксплуатационных показателей (В предгорных условиях Ховалингского района Республики Таджикистан)
Койчев Владимир Сагидович
Обоснование оптимальных режимов эксплуатации универсально-пропашного трактора класса 2 в составе почвообрабатывающих агрегатов
Бочаров Владимир Михайлович
Обоснование рациональных составов и режимов работы экспериментальных почвообрабатывающих и посевных агрегатов для условий Приобской зоны Алтайского края
Сахапов Азат Ахуньянович
Оперативное определение рациональных составов, режимов и показателей работы машинно-тракторных агрегатов с учетом текущих условий их функционирования : На примере плоскорезной обработки почвы
Дзежкевич Виталий Евгеньевич
Повышение эффективности использования агрегата с модернизированной свекловичной сеялкой на посеве сои
Маслов Сергей Николаевич
Повышение эффективности использования агрегата с модернизированной свекловичной сеялкой на посеве фасоли
Петренко Надежда Владимировна
Повышение производительности зерноуборочных агрегатов как человекомашинных систем обоснованием режимов работы операторов
Кобелев Александр Вячеславович
Повышение эффективности культиваторного агрегата с трактором класса 0,6 применением активных колес-рыхлителей
Кузнецов Николай Александрович
Повышение эффективности использования агрегатов с трактором РТ-М-160 путем улучшения его тягово-сцепных свойств

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net