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