Вплив теплових двигунів
на навколишнє середовище
Виконала:
Шевченко Яна Олексіївна
учениця 10-А класу
Покотилівського
ліцею «Промінь»
Харківської районної ради
Харківської області
Науковий керівник:
Макаренко Людмила Миколаївна
Харків-2011
Однією з глобальних проблем сучасності, в тому числі і в Україні, є забезпечення економії природних ресурсів та захист навколишнього середовища при збільшенні виробництва енергії, необхідної для життєдіяльності людства.
Загальновідомо, що найбільшу кількість механічної енергії (до 80 % від установленої потужності) виробляють двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), що споживають основну масу продуктів переробки в паливо нафти та деяку частину переробки вугілля, газу.
Тому при роботі ДВЗ й спричиняється найбільша шкода навколишньому середовищу, обумовлена хімічними чинниками забруднення атмосфери токсинами у відпрацьованих газах двигунів (ВГ).
Як свідчить досвід кращих моторобудівних фірм світу, сьогодні є всі можливості остаточно розв'язувати проблему екологізації ДВЗ шляхом найширшого запровадження, поряд з поліпшенням робочого процесу, ефективної штучної нейтралізації токсичних викидів двигунів поза їх межами. Це й дозволить остаточно вирішити назрілу проблему екологізації двигунів.
При роботі теплових двигунів виділяється вуглекислий газ. Вуглекислий газ в атмосфері разом з парами води призводить до так званого «парникового ефекту». Збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі призведе до підвищення середньої температури планети. Є ще одна причина, по якій середня температура на планеті може зрости. Робота теплових двигунів не може бути здійснена без відведення в навколишнє середовище деякої кількості теплоти, що також призводить до поступового підвищення середньої температури на планеті.
Найбільш перспективними розробками в даний час є термомагнітний двигун і тепловий двигун із зовнішнім підведенням теплоти Термомагнітний двигун вигідно відрізняється простою конструкцією, в якій теплова енергія гарячих газів, одержуваних від згоряння палива переходить в механічну енергію за рахунок фазового переходу матеріалу ротора з магнітного стану в немагнітних і назад. Двигун з зовнішнім підводом теплоти призначений для утилізації теплової енергії гарячих газів, які є відходами виробництв і процесів. Витягнуте тепло двигун перетворює на механічну роботу, яка за допомогою електрогенератора може бути перетворена в електроенергію.
Автотранспорт є джерелом забруднення атмосфери, кількість автомашин безперервно росте особливо у великих містах, а разом з цим зростає валовий викид шкідливих продуктів в атмосферу.
Дослідження складу відпрацьованих газів ДВЗ показують, що в них міститься кілька десятків компонентів. Діоксид сірки утворюється у відпрацьованих газах у тому випадку, коли сірка міститься у вихідному паливі (дизельне паливо).
Найбільшою токсичністю має вихлоп карбюраторних ДВЗ за рахунок більшого викиду СО, Лишайник, СпНт та ін Дизельні ДВС викидають у великих кількостях сажу, яка в чистому вигляді не токсична. Однак частинки сажі несуть на своїй поверхні частки токсичних речовин, у тому числі і канцерогенних. Сажл може тривалий час перебувати по зваженому стані в повітрі, збільшуючи тим самим час впливу токсичних речовин на людину.
Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу, що надходять в атмосферу у складі відпрацьованих газів, залежить від загального технічного стану автомобілів і особливо від двигуна - джерела найбільшого забруднення. Так, при порушенні регулювання карбюратора викиди ЗІ збільшуються в 4 - 5 разів.
Застосування етилованого бензину, що має у своєму складі з'єднання свинцю, викликає забруднення атмосферного повітря досить токсичними сполуками свинцю. Близько 70% свинцю, доданого до бензину з етилової рідиною, потрапляє в атмосферу з відпрацьованими газами, з них 30% осідає на землі відразу, а 40% залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2, 5 - 3 кг свинцю в рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту свинцю в бензині.
ДВЗ займають провідне місце серед автономних джерел енергії для потреб транспорту, сільського господарства, будівництва, військової техніки, тобто для визначальних галузей господарства будь-якої країни. Тому їхній вплив на людське середовище носить глобальний характер.
Це стосується не тільки позитивних наслідків застосування ДВЗ як найбільш зручних та найбільш економічних теплових двигунів, а й негативних, перш за все пов’язаних з глобальним забрудненням атмосфери планети. Провідні фірми світу нарощують зусилля для вирішення цієї проблеми. Кращі вчені та інженери досягли значних результатів на цьому шляху. Але безперервне розповсюдження застосування ДВЗ потребує відповідного посилення вимог щодо екологічного захисту навколишнього середовища.
Глобальна екологізація ДВЗ потребує постійної уваги їх розробників та споживачів.
Для України притаманне використання в автомобільних ДВЗ низькоякісних нафтових налив з високими частками ароматичних вуглеводнів та свинцю у бензинах, сірки у дизельному паливі і т. ін. Це суттєво ускладнює проблему захисту міст нашої країни від викидів автотранспорту. Це пов'язано із збільшенням ступеня забруднення особливо небезпечними речовинами: твердими частками, на яких сорбуються (концентруються) в основній своїй масі канцерогенні й мутагенні складові ВГ, а також оксидами азоту та сірки.
Шкода від забруднення навколишнього середовища має економічний, соціально-економічний та соціальний аспекти.
Економічний аспект пов'язаний з негативним впливом ВГ на це середовище, погіршенням його стану, збільшенням рівня забруднення, зменшенням кількості та зниженням якості придатних до використання земельних, лісових і водних ресурсів.
Соціально-економічний аспект полягає у зниженні рівня життя населення, зменшенні ефективності відтворення національного багатства країни.
Соціальний аспект пов'язаний з погіршенням фізичного розвитку населення, збільшенням захворювань, зниженням тривалості життя і періоду активної діяльності, негативним впливом на умови праці й відпочинку, збереження при-годних та антропогенних ландшафтів, пам'яток природи і т. д.
Перелічені аспекти зумовлюють якісну оцінку шкоди від токсичності викидів з ВГ двигунів.
Кількісно рівень шкоди, якої завдає забруднення навколишнього середовища викидами двигунів, можна оцінити сумою витрат:
· на медичне обслуговування ф утримання населення, що захворіло внаслідок забруднення навколишнього середовища;
· на компенсацію витрат чистої продукції через зниження продуктивності праці, а також через невиходи працівників на роботу внаслідок дії забрудненої навколишньої атмосфери;
· на додаткові послуги комунально-побутового господарство (прання, прибирання та ін.);
· на компенсацію втрат продукції внаслідок дії забрудненої атмосфери на основні фонди.
Вивчаючи теплові двигуни та іх вплив на навколишнє середовище я зацікавилась шкідливим впливом автомобілів у нашому селищі на навколишнє середовище.
Вирішила дослідити найбільшу кількість автомобілів на головних вулицях селища, які прилягають до школи та дитячого садка.
Зробивши шість дослідів, шляхом підрахунку кількості машин, які проїхали по вулиці в певний період часу, я склала графік відношення кількості машин від часу. Графік показав що в період з 11-12 на вулиці Інтернаціональна, і з 13 до 14 годин на вулиці Ульянівська рух найбільш інтенсивний і вихлопних газів поступає в атмосферу найбільша кількість.
Саме у цей час на відстані 100 метрів від вулиці Інтернаціональна виходять на прогулянку маленькі діти. Ми з вчителем написали рекомендаційний лист до дитячого садка, з проханням змінити час прогулянки дітей. Вже за кілька днів ми побачили, що в цей час не було жодної дитини на вулиці. Ми задоволені результатом.
Так само і у школі. Вона знаходиться в 100 метрах від вулиці Ульянівська. Саме в період з13 по 14 годину виходять групи продовженого дня на шкільний майданчик. Ми потурбувались про здоров’я дітей і винесли класним керівникам младших класів, щоб вони змінили час прогулянки. Вже наступного дня вони вийшли на прогулянку раніше.
Людина потребує у 100 разів менше кисню, ніж автомобіль, тому ту кількість кисню, яку використав один автомобіль, могли би скористатися 100 чоловік-жильців селища.
На сьогоднішній день у селищі Покотилівка зареєстровано 10 000 жителів, а автомобілів - 3 000.Отже 10 000 людей –потребують у 36 разів менше, ніж автомобіль у нашому селищі.
Це дуже погано впливає на атмосферу і навколишнє середовище. Але порівняно з іншими районами Харківської області, повітря у нашому селищі набагато краще та чистіше, тому що на вулицях багато дерев, які очищують його.
Враховуючи актуальність данної теми для нашого селища, ми плануємо продовжити цю роботу – визначити кількість автомобілів в різні пори року, та випустити листівки для інформування жителів селища про наші висновки з цих дослідів.
Учні ліцею разом із місцевим лісництвом планують і надалі насаджувати дерева на території селища (в місцевому парку, на вулицях і лісосмугах).
Використовуючи дослідження, які були проведені в роботі, наукове учнівське товариство Покотилівського ліцею «Промінь» випустило листівку для інформування мешканців селища, про вплив теплових двигунів на навколишнє середовище.
ШАНОВНІ МЕШКАНЦІ СЕЛИЩА ПОКОТИЛІВКА!
тепловий двигун забруднення атмосфера екологічний
Кожного року все більше автомобілів рухаються вулицями нашого селища. Як відомо, відпрацьовані гази двигунів містять багато шкідливих речовин, які негативно впливають на все живе навкруги. Один автомобіль використовує в 30 разів більше кисню, ніж людина.