velikol.ru
1

Секция: прикладная физика


Исследовательская работа


Автотранспорт и окружающая среда


Антонов Сергей


группа 21А (профессия «Автомеханик»)


Государственное бюджетное образовательное учреждение

Саратовской области

среднего профессионального образования

«Балаковский автомобильно-электромеханический техникум»


Научный руководитель:

преподаватель физики

первой квалификационной категории

Головина Л.П.


Балаково

2012

Введение


Автомобиль на сегодняшний день в России – главная причина загрязнения воздуха. Сейчас в мире их насчитывается более полумиллиарда, это означает, что на каждые 10-11 человек примерно приходится 1 автомобиль. Ежегодно в мире выпускается около 40 миллионов автомобилей. В связи с быстрым развитием автотранспорта увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов. В числе самых актуальных проблем – техническое состояние автотранспорта и его воздействие на окружающую среду. За прошлый год в атмосферу поступило более 400 тысяч тонн вредных веществ, в среднем по 100 кг на каждого жителя Саратовской области. На долю автотранспорта приходится 55% выбросов, или 255 тысяч тонн. Опасность заключается и в том, что выхлопные газы оседают как раз на уровне органов дыхания человека.

Загрязнение атмосферы от увеличивающегося объёма выхлопных газов из автомобилей делает неприятной жизнь не только в больших городах, но и в более мелких населенных пунктах.

Цель моей работы – показать актуальность проблемы загрязнения подвижными источниками, предложить пути решения этой проблемы.


  1. ^

    Теоретическая часть




    1. Что такое тепловой двигатель?



Сердцем любого автомобиля является двигатель. Двигатели – это устройства превращающие энергию, содержащуюся в топливе в энергию движения. Энергия освобождается при сгорании топлива. Лучший способ добыть энергию сжечь топливо внутри самого двигателя. Поэтому самые эффективные двигатели называются двигателями внутреннего сгорания.

    1. ^

      Виды современных тепловых двигателей



В современном автотранспорте используются следующие виды ДВС (см. Приложение, таблица 1): карбюраторные, газовые, дизельные и начинают появляться на альтернативных источниках, например водородные.

Почти все автомобили сжигают бензин. На дизельном топливе работают более массивные механизмы. Как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях сгорание топлива происходит внутри полого цилиндра, и приводит к движению поршня.

Принцип работы дизельных двигателей тот же, но в такте 1 в цилиндр засасывается только воздух. В такте 2 он сжимается. В такте 3 в цилиндр поступает дизельное топливо. Оно загорается без искры – настолько высока температура внутри двигателя

Для увеличения скорости и плавного хода используют много цилиндровые ДВС, например при четырёх цилиндрах каждый ход получается рабочем и таким образом мощность увеличивается в четыре раза.

Работа газового двигателя конструктивно не отличается от традиционных ДВС. Достаточно установить газобаллонное оборудование.

    1. ^

      Недостатки и экологические проблемы двигателей.




Основными причинами повышенного содержания токсичных веществ в отработанных газах эксплуатирующихся автомобилей являются: нарушение состава горючей смеси на основных эксплуатационных режимах; ухудшение процесса воспламенения горючей смеси

Загрязнение атмосферы населенных пунктов зависит непосредственно от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств и плановопредупредительной системы автомобилей, а также применения антитоксичных устройств.

В процессе производства дешёвой энергии на основе органического топлива окружающая среда превращается в экологически опасное пространство. Выделяемые газы обуславливают усиление «парникового эффекта», выпадение кислотных дождей. Угарный газ, например, опасен для здоровья людей, так как он препятствует переносу кислорода кровью к органам тела. Доля транспорта в загрязнении окружающей среды составляет 15%.

  • 1т. бензина, сгорая, выделяет 5 – 6 кг. вредных веществ.

  • В атмосферу ежегодно выбрасывается 5млрд. т. CO2.

В состав выхлопных газов входит 1200 компонентов, в том числе: оксид углерода, оксиды азота, углеводы, альдегиды, оксиды металлов (наиболее вредный оксид свинца), сажа и др. (см. Приложение, таблица 2)
    1. ^

      Пути решения экологических проблем двигателей




Уже сегодня на пути экологических проблем, кое-что делается:

  • установка фильтров на выхлопных трубах,

  • попытки повысить температуру рабочего тела за счёт использования жаростойких материалов (керамические детали),

  • использование более калорийного топлива (переход на газ).

Будущее развития транспортных средств видится специалистам в разработке новых, более экономичных двигателей и в замене традиционных источников на альтернативные. Например, уже сегодня более экономичные автомобили тратят 3,5-5 л. топлива на 100 км. пути. По стандартам Японии, выпускаемые после 2000г. автомобили массой до 702 кг. должны тратить на 100 км. пути не более 5,2 л. бензина, а массой до 1000 кг. не более 6,1 л. Ещё в 1985г. фирма «Тойота» на международной выставке продемонстрировала автомобиль с керамическим двигателем, который тратит 2 л. бензина на 100 км. пути.

Перспективу имеют также автомобили и другие виды транспорта с использованием солнечной энергии.

Большое внимание в автомобилестроении уделяется замене привычного бензина на альтернативные виды топлива (природный газ, водород, спирт).

Все проблемы стоящие перед современной энергетикой могло бы разрешить использование водорода в качестве топлива. Водород, самый простой и лёгкий из всех химических элементов можно, считать идеальным топливом. Водород обладает очень высокой теплотворной способностью: при сжигании водорода массой 1г. получается 120Дж., и к тому же, продуктом сгорания является чистая вода: 2H2+O2=2H2O+Q

Но есть проблемы: пока производство водорода процесс экономически и энергетически не выгоден. Сегодня учёными интенсивно исследуются возможности удешевления технологических процессов производства водорода.


  1. Практическая часть