Шкала токсичного действия
Оксид углерода СО_______________________________________ 1
Оксиды азота NOх_______________________________________75
Бензальфапирен______________________________________15000
Этил________________________________________________12000
Углеводороды СnНm (бензол, гексан, гептан)________________1,3
Неэтилированый бензин________________________________1/300
Формальдегид__________________________________________450
Акролеин______________________________________________200
Метан (как топливо)__________________________________ 1/6000
Пропан-бутановая смесь (как топливо)___________________1/2000
Этиловый спирт (как топливо)__________________________1/9000
10 История принятия стандартов, ограничивающих выбросы вредных веществ в атмосферу.
Первый в мире закон, ограничивающий предельную концентрацию в отработавших газах СО и СН производимых автомобилей был принят в 1957г. в США. С 1969г. в ряде Европейских стран, а также в Японии, Канаде и Австралии на основе американского опыта были введены свои стандарты. В СССР первый аналогичный закон был принят в 1975г.
В Российской Федерации для заводов – производителей автомобилей нормы Евро-2 действовали с 2006г., а нормы Евро-3 начали действовать с 1.01.2008г.
11 Контроль токсичности отработавших газов методом каталитического окисления компоненты.
В приборах такого типа, предназначенных преимущественно для измерения содержания СО, в качестве измерительной системы используется электрический мост (рис.2.5).
Рис.2.5. Газоанализатор каталитического окисления:
1 – измерительная камера; 2 – эталонная камера; 3 – измеритель содержания СО; 4 – потенциометр балансировки измерительного моста; 5 – потенциометр для регулировки тока через мост; 6 – вентилятор; 7 – фильтр; 8 – влагомаслоотделитель; 9 – радиатор; 10 – зонд-пробоотборник; 11 – труба
В камерах 1 и 2 натянуты платиновые нити. Перед измерением через все камеры пропускается чистый воздух, а с помощью потенциометра 4 производится балансировка моста, после которой стрелка прибора 3 устанавливается «на ноль». В процессе измерения камеры 2 по-прежнему заполнены чистым воздухом, а через камеры 1 пропускаются отработавшие газы, которые, проходя через устройства 7, 8, 9 очищаются от паров воды, частиц масла и сажи и охлаждаются до температуры окружающей среды.
В камерах 1, соприкасаясь с раскаленными платиновыми нитями, СО окисляются до СО2. При этом температура нитей повышается в прямой зависимости от концентрации СО. Изменение температуры нитей, а следовательно, и их сопротивления, приведет к разбалансировке моста, что зафиксируется прибором 3. Шкала прибора проградуирована в объемных процентах концентрации СО в отработавших газах.
Недостатками таких анализаторов являются высокая погрешность (более 10%) из-за частичного догорания на нити и углеводородов СН, а также измерение содержания только одной компоненты (СО).
12 Контроль токсичности отработавших газов методом инфракрасной спектроскопии.
Более универсальны и точны инфракрасные газоанализаторы. Принцип их действия основан на избирательном поглощении энергии инфракрасного излучения молекулами газа.
Если собрать установку, показанную на рис. 2.6 и через кювету пропускать разные газы, то окажется, что при пропускании диоксида углерода СО2 поглощается излучение с длиной волны 4,3 мкм, оксида углерода СО – излучение с длиной волны 4,7 мкм, углеводородов СН – 5,2 мкм, и т.д.
Рис.2.6. Схема экспериментальной установки
Вследствие захвата молекулами этих газов части энергии излучения, на спектре излучения соответственно указанным длинам волн видны энергетические провалы (рис.2.7).
Рис.2.7. Спектр инфракрасного излучения после поглощения молекулами газов излучения с определенными длинами волн
Это явление и положено в основу конструкции газоанализатора, действующего по принципу инфракрасной спектрометрии (рис.2.8).
Рис.2.8. Инфракрасный газоанализатор: 1 – источник инфракрасного излучения; 2 – эталонная камера; 3 – измерительная камера; 4,5 – полости фотоприемника; 6 – фотоприемник; 7 – термочувствительные элементы (термисторы); 8 – измерительный мост; 9 – указатель
Отработавшие газы, очищенные от сажи, масла и паров воды прокачиваются через измерительную камеру 3. Эталонная камера постоянно заполнена азотом или чистым воздухом. Инфракрасное излучение, создаваемое источником 1, направляется вдоль осей камер и поглощается газом, вид которого подлежит анализу, находящимся в замкнутых полостях 4 и 5 фотоприемника 6. В каждой полости смонтирован термистор, соединенный с измерительным мостом 8 и указателем 9.
Если в измерительной камере в составе отработавших газов содержится тот же газ, что и фотоприемнике, то вследствие поглощения им части энергии, газ в полости 5 нагревается меньше, чем в полости 4. Это вызывает нагрев термисторов до разной температуры и разбалансировку электрического моста пропорционально концентрации анализируемого газа.
Для измерения концентрации другой компоненты достаточно заменить капсулу фотоприемника, в которой должна содержаться именно эта компонента. В многокомпонентных газоанализаторах уже установлено несколько фотоприемников с анализируемыми газами, а инфракрасное излучение направляется на них последовательно с помощью диска с отверстиями (обтюратора). Погрешность измерения такими приборами составляет от 0,5 до 3,0 %, в зависимости от особенностей конструкции и класса точности.