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.

2.  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.

3.  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%.

1. 1т. бензина, сгорая, выделяет 5 – 6 кг. вредных веществ.
2. 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)

4. Пути решения экологических проблем двигателей

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

1. установка фильтров на выхлопных трубах,
2. попытки повысить температуру рабочего тела за счёт использования жаростойких материалов (керамические детали),
3. 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.

2. Практическая часть