![](/user_photo/_userpic.png)
Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика-1
.pdfДля проведения инструментальных исследований уровня шума и вибрации используются различные средства измерения. Рассмотрим технические характеристики и направления использования приборов для измерения шума первого класса точности: анализатор шума и вибрации «Ассистент» (Россия), шумомер
Testo CEL-620A (Германия), измеритель шума Extech HD600 (Китай). Сравнительный анализ характеристик средств измерения представлен в таблице.
Сравнительный анализ технических характеристик средств измерения шума [по данным 1, 2]
Технические |
|
Шумомеры |
|
характеристики |
Exteeh HD600 |
Testo CEL-620A |
«Ассистент» |
Диапазон измере- |
От 30 до 130 |
От 20 до 140 |
От 20 до 170 |
ний, дБ |
|
|
|
Память |
До 20 000 |
До 1000 000 |
До 2000 000 |
|
показателей |
записей |
записей |
Рабочие условия |
|
|
|
Температура, °С |
От –10 до +50 |
От –10 до +50 |
От –10 до +50 |
Атм. давление, кПа |
|
От 65 до 108 кПа |
От 65 до 108 кПа |
Возможности при- |
Регистрирует |
Одновременно |
Измерение шума |
бора |
измеренные |
измеряетвсепа- |
и вибрации на |
|
данные на |
раметрышумана |
рабочих местах, |
|
рабочих мес- |
рабочихместах |
в жилых поме- |
|
тах |
|
щениях, на тер- |
|
|
|
риториях |
Анализатор шума и вибрации «Ассистент» подходит для измерения производственных шумов, так как обеспечивает измерение всех параметров шума, вибрации на территориях, в производственных помещениях, административных и жилых объектах [1].
Анализатор шума и вибрации «Ассистент» обладает преимуществами в сравнении с шумомерами того же класса точности, Testo CEL-620A и др. По требованиям ГОСТ 17187–81 измерительная система уровней шума, входящая в состав станции мониторинга шума или существующая в виде отдельного
181
elib.pstu.ru
интегрирующего шумомера, должна соответствовать 1-му или 2-му классу [1]. Системы 1-го класса устанавливают для диапазона температур от –10 до +50 °С, системы 2-го класса – для диапазона температур от 0 до +40 °С. Для измерений в октавных и третьоктавных полосах частот измерительные системы 1-го и 2-го классов должны иметь фильтры соответственно 1-го и 2-го классов. Измерительная система должна обеспечивать хранение объема данных, необходимого для выполнения оценки, либо включать режим дистанционной передачи данных. Предпочтение следует отдавать измерительной системе, позволяющей параллельно с шумом измерять метеопараметры и скорость ветра.
После каждой серии измерений контролируют калибровку всей системы на одной или нескольких частотах с помощью калибратора звука 1-го класса или, в случае измерительной системы 2-го класса, с помощью калибратора звука 1-го или 2-го класса. Если измерения выполняют на большом временном интервале, например в течение дня или больше, то калибровку измерительной системы проверяют акустически или электрически через регулярные промежутки времени и проводят автоматически при наличии такой возможности в системе [3].
Диапазоны измерений прибора «Ассистент» позволяют контролировать значения нормируемых параметров звука, инфразвука, ультразвука общей и локальной вибрации. Технические характеристики прибора обеспечивают виды измерений, предписанные для контроля акустических и вибрационных факторов по действующим нормативным документам.
В меню прибора имеется три пункта: акустика, вибрация, сервис. Пункт «акустика» имеет два диапазона: 20–120 дБ используется для измерений в большинстве случаев; 40–140 дБ применяют для больших уровней шума. Пункт «вибрация» содержит один диапазон, в него попадают все контрольные уровни санитарных норм. Собственный шум виброметра для коррекций Wh, Wd, Wk составляет 55 дБ, что обеспечивает кон-
182
elib.pstu.ru
троль ПДУ для коммунальной вибрации. Максимальный измеряемый уровень, 170 дБ, – контроль ПДУ производственной вибрации.
Режимы измерений:
–постоянный/непостоянный шум: изменение уровня звука
LAS, для изменений больше или меньше 5 дБ на экран выводится соответствующий индикатор;
–импульсный шум: оценка превышений LAI над LAS с выведением индикатора импульсного шума, если он больше 7 дБ;
–тональный шум: контроль превышения уровня в каждой из третьоктавных полос над соседними и выведение на экран индикатора тональности, если есть превышение 10 дБ и больше.
Множество одновременно измеряемых параметров сгруппировано в нескольких режимах индикации, в каждом режиме индикации собраны результаты из раздела «нормируемые параметры» санитарных норм.
Имеется возможность представления результатов на экране
вдвух видах: графическом (гистограмма и числовые значения для выбранного на гистограмме параметра) и табличном (таблица с числовыми значениями всех параметров).
Прибор отличается простым и понятным управлением, готов к проведению стандартных измерений сразу после включения, не требует предварительных настроек. Представление результатов измерения на цветном OLED-дисплее с высоким разрешением организовано с учетом конечной задачи – оформления протокола [4].
Энергонезависимая память прибора способна одновременно хранить до 2000 записей результатов измерений. Прямое подключение к прибору стандартного USB флеш-диска увеличивает доступную память до 2000 000 записей. Записываются все измеренные величины, в том числе дата, время, продолжительность, вид измерения, состояние индикаторов, значение текущей калибровки, статистическое распределение и т.п. Просмотр записей возможен на самом приборе или на ПК.
183
elib.pstu.ru
Список литературы
1.Приборостроительная компания «НТМ-Защита»: офиц.
сайт [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ntm.ru.
2.Шумомеры [Электронный ресурс]. – URL: http://www.e-
v-t.ru.
3.Справочник по контролю промышленных шумов: пер.
сангл. / под ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1979.
4.Иванов Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: учебник. – М.: Университетская книга: Когос, 2008.
184
elib.pstu.ru
Н.И. Кузнецов, М.Ю. Петухов
Пермский национальный исследовательский политехнический институт
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ, УНОСИМОЙ
СОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ИЗ ДВИГАТЕЛЯ
ВОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ПРОЦЕССЕ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
Проблема запуска автомобильного двигателя возникает ежегодно с приходом морозов. Существует большое количество особенностей эксплуатации легковых автомобилей при низких температурах окружающей среды. Одной из важных особенностей эксплуатации автомобиля зимой является образование конденсата в системе выпуска отработавших газов [1]. Свидетельство накапливания конденсата можно увидеть на выездах из дворов в виде застывших капель на дорожном покрытии, повторяющих траекторию движения автомобиля
По нашему мнению, накапливания конденсата не происходит только в случае полного прогрева системы выпуска отработавших газов, чего сложно добиться при коротких поездках в городе. В работе [2] было выявлено, что невысокие температуры поверхности глушителя являются причиной накапливания конденсата. Поверхность глушителя не нагревается до температуры, при которой накопившийся конденсат превращается в пар и может быть полностью удален из глушителя.
Критический анализ проблемы запуска и эксплуатации автомобиля в условиях мегаполиса при низких температурах окружающей среды помог сформулировать цель магистерской работы – это определение режимов работы двигателя, которые будут обеспечивать отсутствие образования конденсата в системе выпуска автомобиля, а также разработка рекомендаций по эксплуатации автомобиля. На данном этапе работы перед нами стоит задача моделирования процессов теплообмена в системе выпуска автомобиля.
185
elib.pstu.ru
![](/html/65386/197/html__6TOsXMJAp.a4Vl/htmlconvd-v96O1l186x1.jpg)
Цель работы – разработка экспериментально-расчетного метода определения количества тепла, уносимого с отработавшими газами из двигателя в окружающую среду в процессе движения автомобиля.
Согласно схеме (рис. 1) методика расчета количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, сводится к следующим этапам: 1) получение данных часового расхода топлива на определенном участке движения автомобиля; 2) расчет общего количества теплоты, внесенной с топливом в двигатель; 3) расчет количества теплоты, теряемой с отработавшими газами.
Рис. 1. Расчетная схема
Известно [3], что количество теплоты, уносимой с отработавшими газами из двигателя, пропорционально количеству топлива, поступающего в двигатель. Из часового расхода топлива
получаем общее количество теплоты, введенной в |
двигатель |
|
с топливом: |
|
|
Q НиGт , |
|
|
о |
3,6 |
|
|
|
|
где Qо – общее количество теплоты, введенной в |
двигатель |
|
с топливом, кДж/ч; Hи – низшая теплота сгорания |
топлива, |
Hи = 43 930 кДж/кг; Gт – часовой расход топлива, кг/ч. Используя зависимость составляющих теплового баланса
бензинового двигателя с впрыском топлива, получаем приближенное количество теплоты, теряемой с отработавшими газами (25–55 % от общего количества теплоты).
На рис. 2 представлена зависимость [3–6] изменения количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, от частоты вращения бензинового двигателя с коллекторным впрыском топлива.
186
elib.pstu.ru
![](/html/65386/197/html__6TOsXMJAp.a4Vl/htmlconvd-v96O1l187x1.jpg)
Изучая зависимости составляющих теплового баланса двигателя с впрыском топлива от частоты вращения коленчатого вала, делаем вывод, что доля теплоты, теряемой с отработавшими газами, мало зависит от нагрузки и увеличивается с ростом частоты вращения двигателя. На характер количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, естественно влияет уменьшение времени охлаждения продуктов сгорания с ростом частоты вращения.
Рис. 2. Изменение количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, от частоты вращения двигателя
Для определения расхода топлива была проведена серия экспериментов.
Совершили пять поездок на автомобиле ВАЗ-2114 (8-клапан- ный двигатель с объемом 1,5 л) в городском режиме движения. Был подключен диагностический сканер SMSdiagnostic, который фиксировал в течение всех поездок данные:
–скорость автомобиля, км/ч,
–обороты двигателя, мин–1,
–часовой расход двигателя, л/ч.
Для оценки расхода топлива в городе выбраны маршруты протяженностью 4,5 км, проходящие по улицам центральных районов г. Перми. Время, за которое автомобиль проехал данный маршрут, составило от 12 до 18 мин.
187
elib.pstu.ru
![](/html/65386/197/html__6TOsXMJAp.a4Vl/htmlconvd-v96O1l188x1.jpg)
По результатам зафиксированных данных был построен график скорости двигателя и часового расхода топлива (рис. 3), а также график скорости движения автомобиля (рис. 4).
Рис. 3. Скорость двигателя и расход топлива
Рис. 4. Скорость движения автомобиля
После проведенного расчета определения теплоты, теряемой с отработавшими газами из двигателя в окружающую среду, мы получили следующие значения:
–среднийрасходтопливаавтомобилясоставил10,8 на100 км;
–среднее время движения автомобиля по маршруту составило 14 мин;
–средняя скорость движения автомобиля 25 км/ч;
–средний часовой расход топлива автомобиля составил
2,7 л/ч.
Используя формулу вычисления общего количества теплоты и зависимость изменения количества теплоты, теряемой
188
elib.pstu.ru
![](/html/65386/197/html__6TOsXMJAp.a4Vl/htmlconvd-v96O1l189x1.jpg)
с отработавшими газами, от частоты вращения бензинового двигателя, мы получили:
–среднее значение количества теплоты, поступившее из двигателя, – 93 500 кДж/ч;
–среднее значение количества теплоты, теряемой с отработавшими газами, – 34595 кДж/ч.
На рис. 5 представлен график поступления теплоты с отработавшими газами в систему выпуска автомобиля.
Рис. 5. Количество теплоты, теряемой с отработавшими газами
Данная методика будет полезна, во-первых, при изучении вопросов, связанных с токсичностью отработавших газов, а также для определения теплоты, уносимой из двигателя в окружающую среду на различных режимах работы двигателя. Вовторых, поможет нам в будущем более точно смоделировать реальный процесс прогрева выпускного тракта автомобиля.
Проведенные исследования показывают, что:
–движение в мегаполисе приводит к тому, что выпускной тракт двигателя не в состоянии нагреться и обеспечить работу без образования конденсата;
–приближенное количество теплоты, теряемой с отработавшими газами, составляет 25–55 % от общего количества теплоты;
–средний часовой расход топлива автомобиля ВАЗ-2114 (с объемом двигателя 1,5 л, 8 клапанов) при эксплуатации в городском режиме равен 2,7 л/ч;
189
elib.pstu.ru
– количество теплоты, теряемой с отработавшими газами при эксплуатации в городском режиме автомобиля ВАЗ-2114, равно 34 595 кДж/ч.
Список литературы
1.Техническая эксплуатация автомобилей: учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. / Е.С. Кузнецов [и др.]; под ред. Е.С. Кузнецова. – М.: Наука, 2001.
2.Кузнецов Н.И., Петухов М.Ю., Щелудяков А.М. Об особенностях запуска двигателя легкового автомобиля в современном мегаполисе при низких температурах окружающей среды // Вестник ПНИПУ. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – Пермь, 2012. – № 1. – С. 137– 143.
3.Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и
доп. – М.: Высш. шк., 2002.
4.Автомобильные двигатели. – 2-е изд., перераб. и доп. / В.М. Архангельский [и др.]: под ред. М.С. Ховаха. – М.: Машиностроение, 1977.
5.Палкрейбк У.В. Основные принципы проектирования двигателей внутреннего сгорания. – М., 2001.
6.Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. – Кн. 1. Теория рабочих процессов: учебник / под ред. В.Н. Луканина. – М.:
Высш. шк., 1995.
190
elib.pstu.ru