Статья: Разработка термокаталитического сенсора для определения природного газа и бензина в газовых средах
где qmax – максимальная концентрация углеводородов (мг/м3) установленная с помощью газоанализатора, L – объем выбрасываемого воздуха во времени.
Суммарное количество вредного вещества – М (т/год), выброшенного в атмосферу определяли по уравнению:
М = qсред.· Q · L · 3600 · t / 1000, (4)
Данные табл. 3 показывают, что большее количество углеводородов поступают в атмосферу из резервуаров хранения бензина в результате испарения, пунктов налива бензина и от линии газозаправки автомашин. Измерения содержания углеводородов в составе выхлопных газов автомобилей проводили на холостом ходу при минимальной и повышенной скорости вращения коленчатого вала. Установили, что содержание углеводородов в выхлопном газе автомобилей зависит от состава топлива, режима работы и степени отработки двигателя. Максимальное содержание углеводородов приходится на режим холостого хода (соотношение в смеси воздух – топливо равно 0,8). Минимальное количество углеводородов образуется при обедненной смеси, соответствующей наиболее экономичному режиму работы двигателя (соотношение воздух – топливо равно 1,0 – 1,2). Значительное снижение выброса углеводородов происходит при использовании в качестве топлива газа, бензина с высоким октановым числом, а также смеси жидкого и газового топлива за счет его полного сгорания. Как показывают данные, приведенные в табл. 4, содержание углеводородов в выхлопных газах автомобилей наибольшее при использовании бензина с малым октановым числом. Содержание углеводородов возрастает в несколько раз при использовании дизельных двигателей.
Таблица 4
Содержание углеводородов в составе выхлопных газов автомобилей
(n = 5, Р = 0,95)
|
Марка автомобиля | Октановое число бензина, топливо | Найдено углеводородов, млн-1 | |||
| Термокаталитически | Оптически | ||||
| x ±Dx | Sr · 102 | x ±Dx | Sr · 102 | ||
| Жигули-2106 | 92 | 1050±10 | 0,8 | 1030±90 | 0,7 |
| Москвич-412 | 92 | 1300±16 | 0,9 | 1280±18 | 1,0 |
| ГАЗ-21 | 76 | 1974±19 | 0,8 | 1939±14 | 0,6 |
| ГАЗ-24 | 92 | 1440±24 | 1,3 | 1405±29 | 1,6 |
| ЛАЗ (автобус) | 76 | 2006±17 | 0,7 | 2051±31 | 1,2 |
| ЗИЛ-130 | 76 | 2140±17 | 0,6 | 2170±17 | 0,6 |
| КрАЗ | Диз. топл. | 3030±31 | 0,9 | 3080±39 | 1,0 |
| МАЗ | Диз. топл. | 3400±24 | 0,6 | 3400±44 | 1,0 |
| КамАЗ | Диз. топл. | 3000±28 | 0,7 | 3070±40 | 0,9 |
| Икарус | Диз. топл. | 2100±19 | 0,7 | 2100±38 | 1,4 |
Определяющим параметром при определении содержания в выхлопных газах является степень отработки двигателя. Например, при отработки двигателя 34000 км, при постоянстве других условий эксперимента, марка автомобиля «Жигули», содержание углеводородов в выхлопном газе составляет 1736 млн-1, а при 350000 км (после капитального ремонта) – 3640 млн-1. Эксперименты показали, что разработанная методика, сенсоры и газоанализаторы: 1. могут быть использованы для оценки работы углеводородного двигателя внутреннего сгорания и выбора оптимальных условий его эксплуатации; 2. по экспрессности, воспроизводимости, другим метрологическим характеристикам не уступают существующим и широко применяемыми в аналитической практике термокондуктометрическим и оптическим методам.
Выводы
1. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены возможности термокаталитической методики селективного определения углеводородов в газовой среде с использованием термочувствительных элементов (измерительный и компенсационный), содержащих катализаторы различной активности.
2. Установлены закономерности, выявленные в процессы окисления углеводородов (метан, пары бензина), оксидами ряда металлов при их различных соотношениях для создания селективных термокатали