РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ,
НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ контроля
выбросов твердых частиц от тепловозов
С целью создания теоретической базы для повышения эффективности процедуры
измерений показателя РТ и снижения таким образом затрат времени и ресурсов на
проведение ЭИТ разработана комплексная математическая модель процесса контроля
выбросов загрязняющих веществ от тепловозов.
2.1. Комплексная математическая модель процесса контроля выбросов загрязняющих
веществ от тепловозов
Комплексная математическая модель процесса контроля выбросов загрязняющих
веществ от тепловозов (далее – комплексная модель) представляет собой систему
алгебраических выражений, связывающих между собой параметры, определяющие
условия проведения испытаний и скорость замера показателя РТ, с методической
погрешностью измерений данной величины и показателями эффективности ЭИТ. Данная
модель предназначена для проведения расчетных исследований по двум
направлениям:
- влияние условий проведения испытаний на обеспечиваемую СУЗ РТ точность
измерений;
- влияние скорости замера показателя РТ на эффективность ЭИТ.
2.1.1. В качестве исходных данных для построения комплексной модели
использовались:
- алгоритмы формирования составляющих эффективности ЭИТ;
- алгоритмы вычислений показателей токсичности ОГ тепловозов (см. п. 1.1.2);
- параметры, характеризующие режим разбавления ОГ воздухом в системе контроля
выбросов ТЧ;
- экспериментальные даннные о массовых выбросах и структуре ТЧ на различных
режимах работы ТД;
- алгоритм образования методической погрешности измерений показателя РТ;
- результаты экспериментальных исследований фирм-разработчиков систем контроля
выбросов ТЧ по оценке влияния условий разбавления ОГ воздухом в туннеле на
измеряемые массовые выбросы и структуру ТЧ (см. п. 1.1.3.2).
2.1.1.1. Алгоритмы формирования составляющих эффективности экологических
испытаний тепловозов. Анализ порядка проведения экологического диагностирования
тепловозов, описанного в п.1.1.1, позволяет установить следующие механизмы
формирования составляющих эффективности данной процедуры.
Затраты времени на проведение ЭИТ представляют собой сумму затрат времени на
предварительный прогрев ТД и продолжительностей работы ТД на режимах
испытательного цикла. При этом, продолжительность работы ТД на каждом режиме
испытаний определяется суммированием затрат времени на температурную
стабилизацию ТД и продолжительности отбора проб загрязняющих веществ, которая
представляет собой наибольшую из продолжительностей отбора проб ГЗВ и ТЧ.
Затраты топлива на проведение ЭИТ представляют собой сумму затрат топлива на
предварительный прогрев ТД и количества топлива, затрачиваемого на реализацию
испытательного цикла, которое определяется суммированием затрат топлива на
нормируемых режимах испытаний.
Экономические затраты на проведение ЭИТ представляют собой сумму экономических
затрат на работу технического персонала, участвующего в проведении испытаний, и
на расходуемые в ходе испытаний горюче-смазочные материалы: топливо и масло.
2.1.1.2. К параметрам, характеризующим режим разбавления отработавших газов
воздухом в системе контроля выбросов твердых частиц относятся (см. рис. 1.4):
– массовый расход протекающего в туннеле потока разбавленных ОГ - Gt (в
эталонных системах – полнопоточных туннелях параметр Gt равен эквивалентному
массовому расходу разбавленных ОГ: Gt = Gedf);
– коэффициент отбора ОГ – r, который равен отношению массового расхода потока
ОГ, поступающего в туннель - Gexht, к массовому расходу полного потока ОГ,
протекающего в выхлопной системе ТД – Gexh (в эталонных системах r = 1):
; (2.1)
– коэффициент разбавления ОГ – q, который равен отношению массового расхода
потока разбавленных ОГ, протекающего в туннеле, к массовому расходу потока ОГ,
поступающего в туннель; при этом значения параметра q в любой системе контроля
выбросов ТЧ должны быть такими же, как в эталонной системе:
. (2.2)
Следствием выражений (2.1) и (2.2) является формула, по которой определяются
массовые расходы разбавленных ОГ в частичнопоточных системах контроля выбросов
ТЧ:
Основным режимом разбавления ОГ в системах контроля выбросов ТЧ является так
называемый CVS-режим (от англ. «Constant Volumе Sampling» - постоянный объем
отбираемой пробы), при котором массовый расход в туннеле в ходе выполнения
испытательного цикла поддерживается постоянным - Gt = const, из выхлопной
системы дизеля отбирается постоянная доля ОГ – r = const, а коэффициент
разбавления ОГ изменяется в зависимости от количества ОГ, выбрасываемых
дизельной установкой – q = var [55, 56].
2.1.1.3. Экспериментальные данные о массовых выбросах и структуре твердых
частиц на различных режимах работы тепловозного дизеля. Работа ТД на каждом
режиме характеризуется специфическими, свойственными данному режиму, значением
массового выброса ТЧ и содержанием основных фракций (растворимой и
нерастворимой), входящих в состав ТЧ. С целью учета влияния режима работы ТД на
массовый выброс и структуру ТЧ при построении комплексной модели использовались
усредненные значения относительного массового выброса ТЧ - и относительного
содержания РОФ в ТЧ - :
где РТmassi и SOFi – усредненные значения фактических массового выброса ТЧ
(г/ч) и процентного содержания РОФ в ТЧ на i-м режиме; РТmass(max) и SOFmax –
усредненные значения максимальных массового выброса ТЧ (г/ч) и процентного
содержания РОФ в ТЧ при работе ТД.
Параметры и определялись на основе экспериментальных данных о влиянии
относительной эффективной мощности ТД - на величины РТmass и SOF (рис. 2.1,
2.2).
2.1.1.4. Алгоритм образовани
- Київ+380960830922