Практические занятия по дисциплине «Экология»

Практическое занятие № 4 Расчет масс выбросов загрязняющих веществ транспортным потоком в воздушный бассейн города

Задание. Выполнить расчет масс выбросов (массового расхода) , г/с, загрязняющего вещества (ЗВ) (в соответствии с вариантом задания из табл.1) транспортным потоком, движущимся со средней скоростью v, м/с, на участке дорожной транспортной сети длиной L, числом полос движения z и углом между поверхностью дорожного полотна и горизонтальной плоскостью, град.

Таблица 1

Варианты задания

№ варианта	ЗВ	v, м/с	L, м	z, шт	, град.
1	СО	4,17	185,6	6	0
2	NOx	4,5	135,7	4	5
3	SO2	5	198,3	2	10
4	C	5,2	115,9	4	15
5	CO2	5,6	177,7	6	20
6	SO2	6,4	129,1	4	0
7	CnHm	7	132,9	2	5
8	C20H12	7,25	144,8	4	10
9	СО	7,5	187,4	6	15
10	NOx	8,2	111,6	2	20
11	SO2	8,3	155,8	4	0
12	C	8,5	190,3	6	5
13	CO2	8,75	165,8	2	10
14	NOx	9	172,4	4	15
15	CnHm	9,3	136,9	2	20
16	C20H12	9,6	158,2	6	0
17	СО	10	119,7	4	5
18	NOx	11	181,1	2	10
19	SO2	12	194,6	6	15
20	C	12,6	139,6	4	20

1. Массовый расход, г/с, i-го ЗВ единичным автотранспортным средством (АТС) определяется по формуле

(1)

где  – объемный расход отработавших газов (ОГ) двигателя единичного автомобиля, м³/с; – концентрация i-го вредного вещества в ОГ единичного автомобиля, г/м³; j – тип АТС (j₁ – легковые, j₂ – микроавтобусы, j₃ – грузовые, j₄ – автобусы); k – тип двигателя по виду используемого топлива (бензин, дизельное, газовое).

2. Экспериментальные исследования на математических моделях [1] позволили выявить зависимость объемного расхода ОГ от скорости транспортного потока в диапазоне от 4,17 м/с до 12,6 м/с

(2)

3. Зная среднюю скорость транспортного потока, можно с достаточной для оценочных расчетов точностью вычислить скорости автомобилей по назначению по формулам

(3)

(4)

(5)

где , ,  – скорости легковых АТС, микроавтобусов, грузовых АТС и автобусов соответственно.

4. При расчете массового расхода ОГ автомобильными двигателями эффективную мощность, крутящий момент на валу и коэффициент избытка воздуха удобно представлять в относительных единицах, т.е. от 0 до 1, и обозначать , и (величины безразмерны) соответственно [4]. Подобные действия с переменными позволяют сократить разброс крайних значений этих параметров и упростить определение масс выбросов ЗВ в атмосферном воздухе различными по типу двигателя и назначению автомобилями транспортного потока.

Эффективная мощность АТС с двигателями, работающими на дизельном топливе и бензине определяется из уравнения [2]

(6)

где – произведение, представляющее собой эффективную мощность двигателя ( – номинальная мощность двигателя, Вт), Вт; – коэффициент обтекаемости; – плотность воздуха, = 1,293 кг/м³; – площадь лобовой поверхности автомобиля, м²; m – масса автомобиля, кг; g – ускорение свободного падения, м/с²; f – коэффициент сопротивления качению, принимаем f = 0,02; – коэффициент учета вращающихся масс; a – ускорение автомобиля, м/с; – механический КПД трансмиссии;

Знак минус в уравнении (6) перед и ставят соответственно при движении под уклон и при отрицательном значении ускорения поступательного движения (движение с замедлением).

Средние значения номинальной мощности двигателей, коэффициента обтекаемости, площади лобовой поверхности и массы автомобилей по назначению и виду используемого топлива представлены в табл. 2 – 4.

Таблица 2