Аналитический доклад тепловые двигатели окружающая среда здоровье человека

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Сохранение земли – важная задача, ведь прогресс ведет к неизбежным изменениям и загрязнению окружающей среды. Одна из проблем, которая сильно влияет на загрязнение это применение тепловых машин.

История создания и принцип действия

Тепловой двигатель – устройство, превращающее тепловую энергию в механическую. Древнегреческий учёный Герон Александрийский ещё в первом веке до н. э. описал в трактате «Пневматика» паровую турбину, которую назвал шаром Эола. Во втором веке появились первые примитивные устройства в Риме. Реактивный двигатель известен человечеству с далёких времён. Он применялся для образования реактивных снарядов и фейерверков в Китае и других азиатских государствах в XIII веке. Современные тепловые двигатели начали появляться в конце XVIII века. И. Ползунов — изобретатель из Алтая в 1764 году предложил проект первого аппарата в мире, который использовал горячий пар для превращения теплоты в механическую энергию. Испытания установки были успешно завершены в конце 1765 года. Машина была работоспособной, но широкого применения не получила. Патентное право на паровой агрегат не был оформлен. Сегодня изобретателем первой паровой установки считается Джеймс Уатт – изобретатель из Англии.

Для работы двигателя нужна разность давлений по обе стороны поршня двигателя. Она создаётся при нагревании рабочего тела (сгорание топлива). После повышения температуры на сотни градусов, газ, обладая достаточной внутренней энергией, расширяется и совершает работу. Пока не охладится до температуры окружающей среды.

Виды тепловых двигателей:

1. Двигатель Стирлинга — тепловой агрегат, принцип действия которого заключается в круговороте газообразного или жидкого рабочего тела в замкнутом пространстве. Само вещество периодически охлаждается и нагревается. Работа совершается при изменении объёма рабочего тела.
2. Паровая машина, при её применении не используется редуктор. В качестве тягового двигателя она лучше двигателя внутреннего сгорания. К недостаткам устройства относятся: вес аппарата, небольшая скорость, низкий КПД, постоянное применение воды и топлива.
3. Двигатель внутреннего сгорания, во время его работы часть сгорающего топлива преобразуется в работу. ДВС классифицируют в зависимости от:

• потреблённого топлива (бензин, бутан, солярка, пропан, солярка, метан);
• приготовления смеси (инжектор, карбюратор, дизель);
• цикла работы (2–4 тактные моторы);
• превращение энергии (поршень, турбина или комбинация).

Э. Ленуар в 1860 году создал первый ДВС. Четырёхтактный двигатель применяют в автомобилях.

1. Роторные моторы внутреннего сгорания. Как поршень, здесь работает ротор в специальном пространстве. В нём существуют отверстия впуска и выпуска и свеча зажигания. Для роторного мотора даже подойдёт дешёвое горючее.

1. Реактивные, ракетные тепловые двигатели. Работают установки из-за силы тяги, созданной от отдачи выхлопных газов. Могут функционировать в пространстве без воздуха.
2. Турбовинтовые двигатели — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги.

В чём экологические проблемы использования тепловых машин

Проблема №1 заключается в нагревании окружающей среды, атмосферы. Вследствие чего наблюдается глобальное потепление и таяние ледников. Влияние на экологию:

• загрязнение атмосферы азотными и серными веществами;
• из воздуха используется кислород;
• выделяется углекислый газ;
• >50% загрязнений воздуха происходит из-за автомобилей (2–3 млн тонн свинца выбрасывается каждый год);
• топливо полностью не сгорает, при этом в атмосферу выделяются около 200 млн тонн сажи, золы, 70 тонн оксида серы.

Как происходит загрязнение

При работе теплового двигателя сжигаются нефть и уголь с выбросом серных и азотных соединений. Постоянное выделение теплоты в атмосферу приводит к увеличению средней температуры на Земле. С использованием тепловых машин вырос объём углекислого газа в воздухе — это может создать «парниковый эффект». Ежегодное повышение температуры на планете в дальнейшем приведёт к полной перемене климата (как считают учёные).

Негативное влияние на экологию

Вред, связанный с применением тепловых двигателей давно доказан. Они издавна загрязняли окружающий воздух. Дополнительный отрицательный эффект был связан с составом дыма. Мелкодисперсная угольная пыль попадала в лёгкие человека. Химический состав выбросов современного транспорта ещё хуже. Поэтому наблюдаются болезни лёгких: аллергические, обструктивные изменения; онкологические заболевания.

Экологические проблемы использования тепловых двигателей:

1. кислотные дожди;
2. разрушение озонового слоя;
3. парниковый эффект.

Заключение

Проблемы, связанные с отрицательным воздействием тепловых машин на окружающую атмосферу, никто не отрицает и человечество всё больше внимания обращает на них. Постепенно люди начинают использовать электроавтомобили, больше электровозов, отказываясь от тепловых двигателей.

Экологические проблемы использования тепловых двигателей, способы решения:

1. Совершенствование теплодвигателей.
2. Вторичное применение выхлопных газов.
3. Альтернативные виды энергии.

Источник

Реферат на тему: Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

Содержание:

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

Если вы хотите научиться сами правильно выполнять и писать рефераты по любым предметам, то на странице «что такое реферат и как его сделать» я подробно написала.

Посмотрите похожие темы рефератов возможно они вам могут быть полезны:

Введение

Значительный рост всех секторов народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность, проходимость и приспособляемость к работе в различных условиях делают автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров. Автомобильный транспорт играет важную роль в развитии восточных и нечерноземных регионов России. Отсутствие развитой сети железных дорог и ограничение использования рек для судоходства делают автомобиль основным средством передвижения в этих районах. Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе страны. На долю автомобильного транспорта приходится более 80% грузов, перевезенных всеми видами транспорта вместе взятых, и более 70% пассажиропотока. Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли народного хозяйства — автомобильной промышленности, которая на современном этапе является одним из основных звеньев отечественного машиностроения.

Создание автомобиля началось более двухсот лет назад (название «автомобиль» происходит от греческого слова autos — «сам» и латинского mobilis — «мобильный»), когда начали производить «самоходные» тележки. Впервые они появились в России. В 1752 году русский механик-самоучка, крестьянин Л. Шамшуренков создал вполне совершенную для своего времени «самодвижущуюся коляску», приводимую в движение силой двух человек. Позже русский изобретатель И.П. Кулибин создал «тележку-самокат» с педальным приводом. С появлением паровой машины создание самоходных тележек быстро продвинулось. В 1869 — 1870 гг. Ж. Куньо во Франции, а несколько лет спустя в Англии были построены паровозы. Широкое распространение автомобиля в качестве транспортного средства началось с появлением двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г. Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г. К. Бенц — трехколесное транспортное средство. Примерно в это же время в промышленно развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с двигателями внутреннего сгорания. В конце XIX века автомобильная промышленность возникла в ряде стран. В царской России неоднократно предпринимались попытки организовать собственное машиностроение. В 1908 году производство вагонов было организовано на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение шести лет здесь производили автомобили, собранные в основном из импортных запчастей. Всего завод построил 451 легковой автомобиль и небольшое количество грузовых автомобилей. В 1913 году автомобильный парк в России составлял около 9000 машин, большинство из которых было произведено за рубежом. После Великой Октябрьской социалистической революции отечественный автопром пришлось создавать практически заново. Начало развития автомобильной промышленности России относится к 1924 году, когда на заводе АМО в Москве были построены первые грузовики АМО-Ф-15. В период 1931-1941 гг. Было налажено крупносерийное и серийное производство автомобилей. В 1931 году завод АМО начал серийное производство грузовых автомобилей. В 1932 году завод ГАЗ был сдан в эксплуатацию. В 1940 году Московский автомобильный завод начал выпуск малолитражных автомобилей. Чуть позже был основан Уральский автомобильный завод. В годы послевоенных пятилеток были сданы в эксплуатацию Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные заводы. С конца 60-х годов автомобильная промышленность развивалась особенно быстрыми темпами. В 1971 году Волжский автомобильный завод имени VI 50-летия СССР. За последние годы предприятиями автомобильной промышленности освоено множество образцов модернизированной и новой автомобильной техники, в том числе для сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и лесной промышленности. Мир автомобильного транспорта разнообразен, но «сердцем» подавляющего большинства транспортных средств является тепловая машина.

Воздействие транспорта на окружающую среду

Как известно, экологическая ситуация на Земле и в нашей стране продолжает ухудшаться: озоновая дыра в Антарктиде не уменьшается, а загрязнение Мирового океана и воздушной оболочки планеты увеличивается.

Известно, что ежегодно нашими промышленными предприятиями в атмосферу выбрасывается более 60 миллионов тонн вредных веществ, около 37 миллионов тонн таких веществ попадают в нее вместе с выхлопными газами транспортных средств, около 30 миллиардов м3 воды, загрязненной промышленными и промышленными отходами. бытовые отходы попадают в реки, озера, моря. Более чем в 100 городах, где проживает около 50 миллионов человек, ПДК превышены в 10 (и более!) раз.

Автомобили в России сегодня являются основной причиной загрязнения воздуха в городах. Сейчас в мире их более полумиллиарда. В России автомобиль есть у каждого десятого жителя, а в крупных городах — у каждого пятого. Выбросы от автомобилей в городах особенно опасны, поскольку загрязняют воздух в основном на уровне 60-90 см от поверхности земли и, особенно, на участках автомагистралей, где есть светофоры. Автомобили выбрасывают в атмосферу углекислый газ и монооксид, оксиды азота, формальдегид, бензол, бензопирен, сажу (всего около 300 различных токсичных веществ). Когда автомобильные покрышки трутся об асфальт, атмосфера загрязняется резиновой пылью, вредной для здоровья человека. Автомобиль потребляет огромное количество кислорода. В среднем легковой автомобиль сжигает за неделю столько кислорода, сколько его четыре пассажира тратят на дыхание в течение года. С увеличением количества автомобилей площадь, занятая растительностью, которая обеспечивает кислород и очищает атмосферу от пыли и газа, уменьшается, и все больше места занимают автостоянки, гаражи и дороги. Изношенные шины и ржавые корпуса скапливаются на свалках. Однако старые кузова автомобилей можно увидеть во дворах и на пустырях.

Машины загрязняют почву. При сжигании одной тонны бензина выделяется 500-800 кг. вредные вещества. Если двигатель автомобиля работает на бензине с добавкой свинца, то этим тяжелым металлом загрязняют почву вдоль дороги полосой шириной 50-100 м, а если дорога идет вверх и двигатель работает с нагрузкой, и загрязненная полоса шириной до 400 м! Свинец, загрязняющий почву, накапливается в растениях, которые кормят животных. С молоком и мясом металл попадает в организм человека и может вызвать серьезные заболевания.

Волгоградская область относится к территории с низкой плотностью дорожной сети (всего 72 км на 100 км2), однако на одного жителя в год выбрасывается до 126 кг. вредные вещества в атмосферу. Количество автомобильного транспорта, по данным Госкомстата Волгоградской области, по сравнению с 2002 годом увеличилось на 1900 единиц. Объем выбросов от автотранспорта (без учета транзита) составляет 563,05 тыс. Тонн в год. Приступая к трудовой деятельности, люди должны иметь четкое представление о том, что природные ресурсы не бесконечны, и технология любого продукта должна удовлетворять такому основному, с экологической точки зрения, требованию, как минимальное потребление материалов и энергии. Они должны хорошо знать законы природы, понимать взаимосвязь природных явлений, уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественный ход процессов. Они должны иметь осознание приоритетности решения экологических проблем при реализации любых проектов, создании машин и механизмов, в любом хозяйственном предприятии, а также твердую убежденность в том, что без уверенности в безвредности окружающей среды того или иного событие, его не следует реализовывать. При этом важно укреплять такую ​​жизненную позицию: беззаботное, безответственное отношение к природе аморально; осознание ценности окружающей нас природы обогащает духовный мир человека, возвышает его нравственные устои. Ведь, по мнению писателя С.П. Залыгиной, «отношение человека к окружающей среде — это уже сам человек, его характер, его философия, его душа, его отношение к другим людям».

Двигатели внутреннего сгорания

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относятся карбюраторный двигатель, дизельные двигатели, турбореактивные двигатели и др. Тепловые двигатели можно разделить на две основные группы:

1. Двигатели внешнего сгорания — паровые двигатели, паровые турбины, двигатели Стирлинга и др.
2. Двигатели внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением тепла и преобразованием его в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах, наиболее широко используются в качестве силовых установок для автомобилей. Отсюда и название этого движка. Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, масло) или горючем газе. Большинство современных автомобилей имеют двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. У них достаточно длительный срок службы, относительно небольшие габаритные размеры и вес. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием кривошипно-шатунного механизма, что усложняет конструкцию и ограничивает возможность увеличения частоты вращения, особенно при значительных габаритах двигателей. А теперь немного о первом ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 году французским инженером Этьеном Ленуаром (1822-1900), но эта машина все еще была очень несовершенной, ее мощность составляла около 12 литров. из. Двигатель представлял собой одноцилиндровую машину двустороннего действия, работающую на смеси воздуха и осветительного газа с воспламенением от внешнего источника.

В 1862 году французский изобретатель Альфонс Бо де Роша (1815-1891) предложил использовать четырехтактный цикл в двигателе внутреннего сгорания:

1. абсорбция;
2. компрессия;
3. горение и расширение;
4. выхлоп.

Эту идею использовал немецкий изобретатель Н. Отто, построивший в 1878 году первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превышало значения, полученные с использованием двигателей всех предыдущих типов. Быстрое распространение двигателей внутреннего сгорания в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве и стационарной энергетике было обусловлено рядом их положительных особенностей. Реализация рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с небольшими потерями и значительным перепадом температур между источником тепла и холодильником обеспечивает высокий КПД этих двигателей. Высокий КПД — одно из положительных качеств двигателя внутреннего сгорания. Среди двигателей внутреннего сгорания дизель в настоящее время является двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наивысшим КПД в широком диапазоне изменений мощности. Это качество дизелей особенно важно с учетом ограниченных запасов нефтяного топлива. К положительным особенностям двигателей внутреннего сгорания можно отнести то, что их можно подключить практически к любому потребителю энергии.

Это связано с широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей. Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, кораблях, электростанциях и т. д. следовательно, двигатель внутреннего сгорания отличается хорошей приспособляемостью к потребителю. Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малый вес двигателей внутреннего сгорания позволили широко использовать их в энергетических установках, которые широко применяются и имеют небольшие размеры моторного отсека. Установки с двигателями внутреннего сгорания обладают большой автономностью. Даже самолет с двигателем ICE может летать десятки часов без дозаправки. Важным положительным качеством двигателей внутреннего сгорания является возможность их быстрого запуска в нормальных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, оснащены специальными устройствами для облегчения и ускорения запуска. После запуска двигатели относительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании в транспортных установках. Положительной особенностью дизельных двигателей является способность одного двигателя работать на нескольких видах топлива. Так известны конструкции многотопливных автомобильных двигателей, а также мощных судовых двигателей, работающих на различных видах топлива — от дизельного до котельного мазута. Но, помимо положительных качеств, двигатели внутреннего сгорания обладают рядом недостатков: ограниченная, по сравнению, например, с паровыми и газовыми турбинами, суммарная мощность, высокий уровень шума, относительно высокая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственное подключение его к ведущим колесам потребителя, токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающее скорость вращения и являющееся причиной появления неуравновешенных инерционных сил и моментов от них. Но было бы невозможно создать двигатели внутреннего сгорания, их развитие и применение, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения, нагретые до высокой температуры, газы совершают полезную работу. Из-за быстрого сгорания смеси в цилиндре ДВС резко повышается давление, под действием которого поршень перемещается в цилиндре. А это очень необходимая технологическая функция, то есть силовое воздействие, создание больших давлений, которое совершает тепловое расширение, ради чего это явление используется в различных технологиях, в частности в двигателе внутреннего сгорания.

Основы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели внутреннего сгорания состоят из механизмов и систем, выполняющих возложенные на них функции, и механизмов, взаимодействующих между собой. Основными частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, а также системы питания, охлаждения, зажигания и смазки. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и вывод из него продуктов сгорания. Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания. Система смазки служит для подачи масла к взаимодействующим деталям с целью уменьшения силы трения и частичного их охлаждения, при этом циркуляция масла приводит к смыванию нагара и удалению продуктов износа. Система охлаждения поддерживает нормальную рабочую температуру двигателя, обеспечивая отвод тепла от деталей цилиндров поршневой группы и клапанного механизма, сильно нагретых при сгорании рабочей смеси.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень с компрессионными (уплотнительными) кольцами, в виде стакана с дном в верхней части. Поршень через поршневой палец и шатун соединен с коленчатым валом, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренной шейки, щеки и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм. Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами и, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала, а, следовательно, с движением поршня. Движение поршня ограничено двумя крайними положениями, при которых его скорость равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее — нижней мертвой точкой (НМТ).

Безостановочное движение поршня через мертвую точку обеспечивает маховик в виде диска с массивным ободом. Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называется ходом поршня S, который равен удвоенному радиусу R кривошипа: S = 2S. Пространство над днищем поршня, когда оно находится в ВМТ, называется камерой сгорания; его объем обозначается Vc; пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТ и ВМТ) называется его рабочим объемом и обозначается Vh. Сумма всех рабочих объемов цилиндров многоцилиндрового двигателя называется рабочим объемом двигателя. Отношение общего объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называется степенью сжатия. Степень сжатия — важный параметр двигателя внутреннего сгорания, так как он сильно влияет на его КПД и мощность

Принцип работы ДВС

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов при движении поршня из ВМТ в НМТ. Нагрев газов в положении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, смешанного с воздухом. Это увеличивает температуру газов и давление. Поскольку давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного выше, то под действием разницы давлений поршень будет двигаться вниз, а газы будут расширяться, совершая полезную работу. Именно здесь дает о себе знать тепловое расширение газов, вот его технологическая функция: давление на поршень. Чтобы двигатель непрерывно вырабатывал механическую энергию, цилиндр должен периодически наполняться новыми порциями воздуха через впускной клапан и топлива через форсунку, либо смесь воздуха и топлива должна подаваться через впускной клапан. Продукты сгорания после их расширения выводятся из цилиндра через впускной клапан. Эти задачи выполняет газораспределительный механизм, контролирующий открытие и закрытие клапанов, и система подачи топлива.

Принцип работы четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл двигателя — это периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, происходящих в каждом цилиндре двигателя и вызывающих преобразование тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл выполняется за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели обычно работают в четырехтактном цикле, который включает два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (хода) и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл следующий:

1. Ход впуска. Когда коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, поршень перемещается из ВМТ в НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение 0,07-0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, всасывается по впускному газопроводу в цилиндр и, смешиваясь с остаточным выхлопом. газы, образует рабочую смесь.
2. Цикл сжатия. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (вторая половина оборота) поршень перемещается из НМТ в ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.
3. Ход расширения или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко повышаются, при этом поршень перемещается из ВМТ в НМТ. Во время такта расширения шатун, шарнирно соединенный с поршнем, совершает сложное движение и посредством кривошипа приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу; поэтому ход поршня на третьем полуоборота коленчатого вала называется рабочим. В конце рабочего хода поршня, когда он находится около НМТ, открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0,3-0,75 МПа, а температура падает до 950-1200 С.
4. Цикл выпуска. На четвертой половине оборота коленчатого вала поршень перемещается из НМТ в ВМТ. В этом случае выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выхлопной трубопровод.

Причины загрязнения воздуха выхлопными газами автомобилей

Основная причина загрязнения воздуха — неполное и неравномерное сгорание топлива. Только 15% из них уходит на движение машины, а 85% «летит на ветер». Кроме того, камеры сгорания автомобильного двигателя представляют собой своего рода химический реактор, который синтезирует токсичные вещества и выбрасывает их в атмосферу. Даже невинный азот из атмосферы, попадая в камеру сгорания, превращается в ядовитые оксиды азота.

Выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержат более 170 вредных компонентов, из которых около 160 являются производными углеводородов, которые непосредственно обязаны своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе. Наличие вредных веществ в выхлопных газах в конечном итоге определяется видом и условиями горения топлива.

Выхлопные газы, продукты износа механических деталей и автомобильных шин, а также дорожные покрытия составляют около половины выбросов в атмосферу антропогенного происхождения. Наиболее изученными являются выбросы двигателя и картера. Помимо азота, кислорода, двуокиси углерода и воды, эти выбросы включают вредные компоненты, такие как оксид. Двигаясь со скоростью в среднем 80-90 км / ч, автомобиль превращает в углекислый газ столько же кислорода, сколько 300-350 человек. Но дело не только в двуокиси углерода. Годовой выхлоп одной машины составляет 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота и более 200 кг различных углеводородов. В этом наборе окись углерода довольно коварна. Ввиду высокой токсичности его допустимая концентрация в окружающем воздухе не должна превышать 1 мг / м3. Известны случаи трагической гибели людей, запускавших автомобильные двигатели при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация угарного газа наступает через 2-3 минуты после включения стартера. В холодное время года неопытные водители, перестав поспать на обочине дороги, иногда включают двигатель, чтобы прогреть машину. Из-за проникновения угарного газа в салон такая ночевка может оказаться последней.

Окиси азота токсичны для человека и, кроме того, вызывают раздражение. Особо опасным компонентом выхлопных газов являются канцерогенные углеводороды, которые обнаруживаются в основном на перекрестках возле светофоров (до 6,4 мкг / 100 м3, что в 3 раза больше, чем в середине квартала).

При использовании этилированного бензина двигатель автомобиля выделяет соединения свинца. Свинец опасен тем, что может накапливаться как во внешней среде, так и в организме человека.

Уровень загазованности автомобильных дорог и магистральных участков зависит от интенсивности автомобильного движения, ширины и рельефа улицы, скорости ветра, доли грузовых автомобилей и автобусов в общем потоке и других факторов. При интенсивности движения 500 транспортных единиц в час концентрация окиси углерода на открытой местности на расстоянии 30-40 м от трассы снижается в 3 раза и достигает нормы. Трудности с распределением выхлопов транспортных средств на узких улицах. В результате практически все жители города испытывают на себе вредное воздействие загрязненного воздуха.

Из соединений металлов, входящих в состав твердых выбросов автомобилей, наиболее изучены соединения свинца. Это связано с тем, что соединения свинца, попадая в организм человека и теплокровных животных с водой, воздухом и пищей, наиболее пагубно действуют на него. До 50% суточного поступления свинца в организм происходит из воздуха, значительную долю в котором составляют выхлопные газы автомобилей.

Выброс углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при разливе бензина. По данным американских исследователей, за сутки в Лос-Анджелесе испаряется около 350 тонн бензина. И виноват не столько автомобиль, сколько сам человек. При заливке бензина в бак они немного пролились, при транспортировке забыли плотно закрыть крышку, при заправке на заправке разбрызгались на землю, в воздух попали различные углеводороды.

Каждый автомобилист знает: весь бензин из шланга залить в бак практически невозможно, часть его из ствола «пистолета» обязательно выплескивается на землю. Маленький. Но сколько машин у нас сегодня? И с каждым годом их количество будет расти, а значит, увеличится и количество вредных паров в атмосферу. Всего 300 г бензина, пролитого при заправке автомобиля, загрязняют 200 тысяч кубометров воздуха. Самый простой способ решить проблему — создать новую конструкцию разливочных машин, не позволяющих пролить на землю даже капли бензина.

Альтернативные виды топлива

До конца 20 века двигатель внутреннего сгорания остается главной движущей силой автомобиля. В этой связи единственный способ решить энергетическую проблему автомобильного транспорта — это создание альтернативных видов топлива. Новое топливо должно удовлетворять многим требованиям: иметь необходимое сырье, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выделять вредных веществ, по возможности сочетаться с существующей системой подачи топлива и т. д.

В гораздо большем масштабе в качестве топлива для транспортных средств будут использоваться заменители нефти: метанол и этанол, синтетическое топливо, полученное из угля. Их использование поможет значительно снизить токсичность и негативное воздействие автомобиля на окружающую среду.

Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно использовать не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их основные достоинства — высокая детонационная стойкость и хорошая эффективность рабочего процесса, недостатком — пониженная теплотворная способность, что сокращает пробег между дозаправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, низкая летучесть метанола и этанола затрудняет запуск двигателя.

Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно заново отрегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые корродированные материалы на более стойкие. Учитывая токсичность чистого метанола, необходимо обеспечить тщательную герметизацию топливной системы автомобиля.

Содержать двигатель в чистоте несложно. Вам просто нужно перевести его с бензина на сжатый воздух. Но в отношении автомобильных двигателей эта идея не выдержала критики: на таком «топливе» далеко не уедешь. А американские специалисты предложили заменить сжатый воздух жидким азотом. Они даже разработали автомобиль, в котором азот, расширяясь за счет испарения, толкал три поршня двигателя. А чтобы активизировать процесс испарения, предлагается закачать азот в специальную камеру нагрева, где сжигается небольшое количество дизельного топлива. При достаточной мощности такая схема обеспечит запас хода до 500 км. Уголь — самый распространенный невозобновляемый источник энергии. Еще в 30-х годах в Германии было налажено производство синтетического моторного топлива из угля. Был даже период, когда за его счет удовлетворялось около 50% потребности страны в бензине и дизельном топливе.

Однако к 1953 году почти все заводы синтетического топлива в Европе были закрыты из-за нерентабельности из-за низких цен на импортируемую нефть. В настоящее время интерес к синтетическому топливу из угля проявляется во многих странах.

В последнее время широкое распространение получила идея использования чистого водорода в качестве альтернативного топлива. Интерес к водородному топливу объясняется тем, что, в отличие от других, это самый распространенный элемент в природе.

Водород — один из главных претендентов на топливо будущего. Для получения водорода могут применяться различные термохимические, электрохимические и биохимические методы с использованием энергии Солнца, атомных и гидроэлектростанций и т. д.

Польза водорода для окружающей среды подтверждена различными испытаниями.

В какой форме можно использовать водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны большие баллоны.

Более реальный вариант — использовать жидкий водород. Однако в этом случае необходима установка дорогих криогенных резервуаров со специальной теплоизоляцией.

Защита окружающей среды

Сотрудник ГАИ: Снижение вредных выбросов от автомобилей способствует:

1. Равномерное движение автомобилей по улицам, устранение заторов, сокращение задержек транспорта на перекрестках. Светофор играет в этом важную роль. Благодаря светофорам автомобили меньше простаивают на перекрестках, тратят топливо и загрязняют воздух выхлопными газами.
2. Максимальная скорость в городе выставлена ​​не 80 км / ч и не 50 км / ч, а 60 км / ч, т.к. на такой скорости минимум вредных выбросов.
3. Важен вывод из городской черты транзитных потоков грузов: это делается в нашем регионе.
4. В некоторых городах России есть микрорайоны, в которые въезд автотранспорта крайне ограничен и люди ходят только пешком. Жалко, но таких микрорайонов в нашем городе нет.
5. Каждый водитель должен знать, что причины «задымления» автомобилей следующие: неисправность двигателя, плохо отрегулированные системы питания и зажигания. При правильной настройке всех двигателей автомобилей выброс вредных веществ в атмосферу снизится в 5-6 раз. Нежелание копать лишний час в двигателе приводит к тому, что машина «разносит» ядовитые пары по улицам неделями, а то и месяцами. Плохо накачанные шины не только быстрее изнашиваются, но и повышают сопротивление движению, а значит, сжигается больше топлива. выбор скорости движения, резкое ускорение и торможение, превышение заданной скорости, увеличение холостого хода — все это приводит к загрязнению атмосферы, а значит, среди водителей необходима разъяснительная работа.
6. Для контроля технического состояния автомобилей существуют диагностические станции: «ВАЗ-сервис», «ГАЗ-сервис» и др. Транспортные компании должны иметь такие диагностические станции, но сегодня многие не могут себе этого позволить.

Графики убедительно демонстрируют, что выбросы только одного углекислого газа тепловыми двигателями (двигателями внутреннего сгорания, тепловыми электростанциями), увеличивающиеся с каждым годом, приводят к серьезным экологическим проблемам.

Меры предосторожности

Врач-педиатр МУЗ клинической поликлиники №1: наше здоровье во многом зависит от того, чем мы дышим, что едим и пьем, в каких условиях живем и работаем. В результате загрязнения окружающей среды здоровье населения действительно ухудшается. Количество пациентов постоянно увеличивается. В настоящее время в нашей клинике находится на учете 950 пациентов с различными заболеваниями. Когда человек подвергается воздействию вредных веществ, важным обстоятельством является то, что он не сразу ощущает их влияние. В то же время высокая концентрация газа может вызвать тяжелые сердечно-сосудистые заболевания, психологическую усталость, респираторные заболевания, анемию, потерю памяти и т. д.

Рекомендации врача:

• научиться дышать через нос.
• чаще, чтобы освободить слизистую носа от скопившейся пыли.
• и воздержитесь от пробежек по городским улицам.
• с близлежащими магистралями вдохи следует делать неглубоко, неглубоко.
• питьевая вода должна быть защищена.
• с фруктами, овощами, перед употреблением тщательно промыть.

Заключение

В наши дни люди, принимающие ответственные технические решения, должны владеть основами естествознания, быть экологически грамотными, осознавать свою ответственность за действия и понимать, какой вред они могут нанести природе. На наш взгляд, автомобиль просто необходим в жизни и творчестве современной цивилизации. Но любые недостатки научно-технического прогресса необходимо своевременно устранять, чтобы сохранить окружающую среду в чистоте. Человек должен понимать, что жизнь на Земле зависит от его отношения к природе, от гармонии между ними.

Поэтому вам всем нужно задуматься над вопросом: хорошая машина или плохая? Решение этой проблемы в первую очередь зависит от вас и меня.

Список литературы

1. Арустамов Э.А. и другие. Природопользование: Учебник. — 7 изд. доработал и доп. — М .: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2007.
2. Гурова Т. Ф., Основы экологии и рационального природопользования: Учебное пособие. пособие / Т. Ф. Гурова, Л. В. Назаренко. — М .: Издательство «Оникс», 2006.
3. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Учебник для вузов. — Ростов / на / Дону. Феникс, 2007.
4. Природопользование, охрана окружающей среды и экономика: Теория и практикум: Учеб. пособие / Под ред. А.П. Хаустов. — М .: Изд-во РУДН, 2007. — С. 36-234.
5. Реймерс Н. Ф. Природопользование: Словарь-справочник. — М .: Мысль, 1991.
6. Экология и безопасность жизни. Учебник для ВУЗов / Под ред. Л.А. Муравья — М .: ЮНИТИ, 2004.
7. Авраменко И. М. Основы природопользования / Серия «Высшее профессиональное образование». — Ростов н / д: «Феникс», 2005.
8. Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды. — Саратов: Изд-во «Ареал», 2005.
9. Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М .: КРУК, 2005.
10. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экодевелопмента: Учебник. пособие. — М .: Издательство Рос. эконом. акад., 2005.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в whatsapp.

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназачен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Источник