Norėdami suprasti vidaus degimo transporto priemonės išmetamųjų teršalų kiekį, pirmiausia turite suprasti degimą, reakcijas, vykstančias variklio viduje. ir kurios tada paleidžia dujas, kurios išsiskiria per išmetimo vamzdį. Šiame straipsnyje mes pamatysime būtent tai, kad geriau suprastume, kodėl jie teršia ir ką išmeta.
Reikia pasakyti, kad čia pateiktas aprašymas yra toks benzinas ir dyzelinas neatsižvelgiant į kitus junginius, priedus ar priemaišas, kurių gali būti degaluose, kuriais užpildyti bakai. Todėl formulės iš tikrųjų gali šiek tiek skirtis.
Benzininis variklis (Otto ciklas)
Kaip žinote, kad įvyktų degimas ir veiktų variklis, skystas benzinas sumaišomas su oru, kuriame yra deguonies. Idealus mišinys paprastai yra maždaug 14.7 dalys oro ir 1 dalis benzino, ty stechiometrinis mišinys, nors ne visada taip tiksliai. Be to, uždegimo žvakės sukuriama elektros kibirkštis sukelia reakciją, ty benzine esančių angliavandenilių degimą kartu su deguonimi ore, išskirdama energiją šilumos ir dujų pavidalu:
2 C8H18 (oktanas) + 25 O2 (oro deguonis) → 7 CO2 + 8 H2O + šiluma
Tai ideali reakcija, bet, kaip sakiau, benzinas susideda iš įvairių angliavandenilių, taip pat priedų, taip pat gali būti maišomas su variklio tepimo alyva, variklio susidėvėjimo dalelių likučiais ir pan. Taigi galiausiai pamatysime, kas atsitiks realybėje. Iš esmės pagal šią formulę gamintų CO2, vandenį ir šilumą...
Dyzelinis variklis (dyzelinis ciklas)
Šiuo atveju į cilindrus įleidžiamas tik oras, jį suspaudžiant, todėl temperatūra pakyla virš 500ºC, o tada įpurškiamas skystas dyzelinas, gaminantis degimas, nereikia kibirkšties Šiuo atveju, tai yra, įvyksta savaiminis užsidegimas, deginant sunkesnius angliavandenilius ir deguonį. Be to, reikia pasakyti, kad šiuo atveju mišinys paprastai yra 14.5 oro dalys 1 dyzelino. Kai įvyksta šis degimas, dujos susidaro pagal tokią cheminę formulę:
C16H32 (cetanas) + 24O2 (oro deguonis) → 16CO2 + 16H2O + šiluma
Tokiu atveju reakcija grįžta į gamina CO2 ir vandenį bei šilumą. Tačiau taip nėra, nes dyzelinas, kaip žinia, yra kenksmingesnis, todėl norima apriboti tokio tipo transporto priemonių naudojimą...
Realybė
Kaip jau minėjau, benzinas ir dyzelinas nėra gryni junginiai, o skysčiai yra įvairių angliavandenilių ir taip pat priedų kad naftos kompanijos su jais maišytų siekdamos pagerinti našumą, valyti variklį ir pan. Be to, taip pat yra alyvos ar tepalų likučių, kurie pasiekia degimo kamerą ir sudega, arba net dalelių iš variklio dalių, susidarančių dėl susidėvėjimo ir trinties. Alyvos yra sudėtingi organiniai junginiai, kurie taip pat prisideda prie išmetamųjų dujų kiekio.
Ir ne tik tai, oras yra ne tik deguonis, orą sudaro: azotas (78,08%) ir deguonis (20,95%), kurie sudaro 99% viso tūrio. Tačiau yra ir kitų dujų mažesniais kiekiais, tokių kaip argonas (0.93%) ir anglies dioksidas (0.035%) ir kt. Kai oras patenka į degimo kamerą, šios kitos dujos reakcijos metu gali rekombinuotis su kitais elementais, todėl susidaro daugiau teršiančių dujų.
todėl Realybė tokia, kad išmetamosiose dujose yra:
- Dalelės: Jie gali atsirasti dėl nevisiškai perdegančių degalų dalių, suodžių iš išmetimo vamzdžio, metalo dalelių iš susidėvėjusio variklio ir kt. Taip pat yra sunkiųjų metalų, gaunamų iš kuro priedų, tokių kaip švinas (jau uždraustas benzine), arsenas, kadmis, atsakingi už nervų sistemos ligas ir kenkiantys vaikų vystymuisi. Jie gali prasiskverbti į plaučius ir sukelti kvėpavimo problemų. Tai taip pat gali būti pusiau lakūs organiniai junginiai arba LOJ, išsiskiriantys dujinėje arba kietoje fazėje, kai kurie kancerogenai ir teršalai.
- NOx grupės dujos: Azotas ir deguonis taip pat kartu sukuria azoto oksido dujas, tokias kaip azoto monoksidas (NO) ir azoto dioksidas (NO2). Jie atsiranda, kai dėl aukštos degimo temperatūros azotas susijungia su deguonimi. Šios dujos daro žalingą poveikį aplinkai ir sveikatai, nes jos yra atsakingos už smogo ir rūgštaus lietaus susidarymą.
- Anglies dioksidas (CO2): šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurių daugiausia degant ir kurios yra toksiškos žmonėms.
- Vandens garai (H2O): Jis gaunamas derinant vandenilį iš kuro su deguonimi iš oro. Nors tai nėra teršalas, jis gali prisidėti prie smogo susidarymo tam tikromis atmosferos sąlygomis.
- Anglies monoksidas (CO): Tai nuodingos dujos, kurios susidaro nepilnai sudegus kurui dėl deguonies trūkumo, tai yra mišiniuose, kuriuose gausu kuro arba skurdus oras, kad ir kaip norite tai matyti. Jis gali sumažinti kraujo gebėjimą pernešti deguonį, sukelti galvos svaigimą, galvos skausmą ir net mirtį esant didelėms koncentracijoms.
- Nesudegę angliavandeniliai (HC): Tai lakieji organiniai junginiai (LOJ), kurie degimo metu nebuvo visiškai sudeginti. Kai kurie yra kancerogeniški ir prisideda prie smogo susidarymo. Jie taip pat gali sukelti kitas kvėpavimo takų ligas. Pavyzdžiui, žinoma, kad dyzelinis kuras gali padidinti alergijos riziką.