Assessment of fuel and ecological efficiency of exploitation process of reciprocating ICE of power plants with considering of emission of benzo(a)pyrene and polycyclic aromatic hydrocarbons

Abstract

In this study, the author has improved its previously proposed methods for determining the value of mass hourly emissions of benzene(a)pyrene and polycyclic aromatic hydrocarbons in diesel engine exhaust gases flow. The purpose of the study is to obtain the values of complex fuel-ecological criterion that characterize the ecological safety level of diesel engine exploitation process considering the emissions of benzo(a)pyrene and polycyclic aromatic hydrocarbons as toxic and carcinogenic pollutants. The distributions of such emissions have been obtained over the field of a 2Ch10.5/12 autotractor diesel engine operating modes field and over the modes of standardized steady testing cycle ESC. The mathematical apparatus and method of application of complex fuel-ecological criterion of Prof. Igor Par-sadanov have been improved. The author has obtained the distributions of these indicator values of ecological safety level of power plants with reciprocating ICE exploitation process over the field of 2Ch10.5/12 autotractor diesel engine operating modes of and over modes of standardized steady testing cycle ESC, as well as its average operating value. It has been established that, average operating values of Kfe criterion and the δKfe effect for all investigated variants of accounting for mass hourly emissions of B(a)P and PAH in diesel engine exhaust gas flow are almost identical and reduce the value of the Kfe criterion on 29 – 32 % – from 63 ‰ up to 42 – 45 ‰. The scientific novelty of the obtained results is that the approach of Prof. Igor Parsadanov for criteria-based assessment of fuel-ecological efficiency of autotractor diesel engines exploitation process as a part of power plant considering the of mass hourly emissions of benzo(a)pyrene and polycyclic aromatic hydrocarbons with RICE EG flow as the toxic pollutants and also methods for determining of such emissions and ponderability of such pollutants received further development towards in direction of application of this mathematical apparatus for standardized steady testing cycles.

У даному дослідженні вдосконалено запропоновані автором раніше методики визначення значення масових годин-них викидів бенз(а)пірену та поліциклічних ароматичних вуглеводнів з потоком відпрацьованих газів дизельного двигуна. Метою дослідження є отримання величин комплексного паливно-екологічного критерію, які характеризують рівень екологічної безпеки процесу експлуатації дизельних двигунів з урахуванням викидів бенз(а)пірену та поліциклічних ароматичних вуглеводнів як токсичних та канцерогенних полютантів. Отримано розподіли таких викидів по полю робочих режимів автотракторного дизеля 2Ч10,5/12 та за режимами стандартизованого стаціонарного випробувального циклу ESC. Вдосконалено математичний апарат та методику застосування комплексного паливно-екологічного критерію проф. Ігоря Парсаданова. Отримано розподіли значень цього показника рівня екологічної безпеки процесу експлуатації енергоустановок з поршневим ДВЗ по полю робочих режимів автотракторного дизеля 2Ч10,5/12 та за режимами стандартизованого стаціонарного випробувального циклу ESC, а також його середньоексплуатаційне значення. Встановлено, що середньоексплуатаційні значення критерію Kfe та ефекту δKfe для усіх досліджених варіантів врахування масових годинних викидів Б(а)П і ПАВ з потоком відпрацьованих газів дизеля майже ідентичні одне одному та знижують зна-чення критерію Kfe на 29 – 32 % – з 63 ‰ до 42 – 45 ‰. Наукова новизна одержаних результатів полягає в отриманні подальшого розвитку підходу проф. Ігоря Парсаданова щодо критеріїв оцінювання паливно-екологічної ефективності процесу експлуатації автотракторних дизельних двигунів як частини енергоустановки з урахуванням масових годинних викидів бенз(а)пірену та поліциклічних ароматичних вуглеводнів з потоком відпрацьованих газів поршневого ДВЗ як токсичних полютантів, а також в розробленні методики визначення таких викидів та їх вагомості у напрямку застосування цього математичного апарату для стандартизованих стаціонарних випробувальних циклів.