Урахування шкідливої дії діоксиду вуглецю при комплексній оцінці витрати палива і токсичності відпрацьованих газів дизельних двигунів

Abstract

За останні десятиріччя дослідження процесів згоряння в двигунах внутрішнього згоряння, додаткова обробка відпрацьованих газів привели до скорочення шкідливих викидів (оксиду азоту NOx, незгорілих вуглеводнів СnНm, оксиду вуглецю СО і твердих частинок ТЧ). Однак особисту занепокоєність у науковців і міжнародної спільноти викликає збільшення при експлуатації енергетичних установок викиду в навколишнє середовище діоксиду вуглецю СО₂, що сприяє підвищенню "парникового ефекту". Для визначення ефективних технічних рішень із удосконалення дизельних двигунів з метою зниження витрати палива та викидів шкідливих речовин з відпрацьованими на кафедрі двигунів внутрішнього згоряння Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" запропонований безрозмірний комплексний критерій паливної економічності і токсичності відпрацьованих газів, який надає інформацію щодо економічної і екологічної досконалості дизельних двигунів. Проте цей критерій не враховує дію на навколишнє середовище викидів СО₂. В роботі розглянуті умови урахування шкідливої дії СО₂ з використанням методу комплексної оцінки витрати палива і токсичності відпрацьованих газів. Масовий викид СО₂ для кожного режиму роботи дизельного визначається, якщо відомі елементарний склад палива, його молекулярна маса, теплота згоряння і витрата, склад і витрата повітря, а також параметри навколишнього середовища. Для забезпечення об'єктивної оцінки дії СО₂, що викидається із ВГ дизелів, на людину і навколишнє середовище необхідно впроваджувати відповідні поправки, які характеризують його показник відносної агресивності. В першу чергу, це поправка, що враховує дію СО₂ на різні реципієнти, крім людини, та поправка, що враховує можливість накопичення речовини в компонентах навколишнього середовища та в ланцюгах живлення, а також надходження його в організм людини неінгаляційним шляхом. Для обґрунтуванням і впровадження введення таких поправок необхідний об’єктивний науковий підхід, що враховує усі складові щодо визначення негативного впливу СО₂ на людину і навколишнє середовище: парниковий ефект, зміна клімату як при безпосередньому впливі, так і довгостроковій перспективі.Over the past decades, research into combustion processes in internal combustion engines, additional processing of exhaust gases has led to a reduction in harmful emissions (nitrogen oxide NOx, unburned hydrocarbons СnНm, carbon monoxide CO and particulate matter). However, personal concern among scientists and the international community is caused by the increase in CO₂ carbon dioxide emissions into the environment during the operation of power plants, which contributes to the increase of the "greenhouse effect". In order to determine effective technical solutions for improving diesel engines with the aim of reducing fuel consumption and emissions of harmful substances with exhaust gases, the Department of Internal Combustion Engines of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" proposed a dimensionless complex criterion of fuel economy and exhaust gas toxicity, which provides information on the economic and environmental perfection of diesel engines. However, this criterion does not take into account the environmental impact of CO₂ emissions. The work considers the conditions for taking into account the harmful effects of CO₂ using the method of comprehensive assessment of fuel consumption and exhaust gas toxicity. The mass emission of CO₂ for each mode of diesel operation is determined if the elemental composition of the fuel, its molecular weight, heat of combustion and consumption, composition and consumption of air, as well as environmental parameters are known. In order to provide an objective assessment of the effect of CO₂ emitted from HG diesels on humans and the environment, it is necessary to introduce appropriate corrections that characterize its relative aggressiveness indicator. First of all, this is a correction that takes into account the effect of CO₂ on various recipients, in addition to humans, and a correction that takes into account the possibility of accumulation of the substance in the components of the environment and in food chains, as well as its entry into the human body by non-inhalation. An objective scientific approach is necessary for the justification and implementation of the introduction of such amendments, which takes into account all the components of determining the negative impact of CO₂ on humans and the environment: the greenhouse effect, climate change both in terms of direct impact and in the long-term perspective.