Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как СО, NОx, углеводороды, сажу, альдегиды и др.
Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя (табл. 2.1.).
Таблица 2.1.
|
Число оборотов двигателя |
Содержание г/кг топлива | ||
|
СО |
NOx |
CnHm | |
|
0.56 n* |
87.9 |
0.7 |
9.8 |
|
0.83 n |
2.3 |
1.5 |
0.3 |
|
0.90 n |
-- |
4.4 |
-- |
n – номинальное число оборотов двигателя
Как следует из таблицы 2.1., высокие концентрации СО и CnHm характерны для ГТДУ на пониженных режимах (холостой ход, руление, приближение к аэропорту, заход на посадку), тогда как содержание оксидов азота NOx (NO, NO2, N2O5) существенно возрастает при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).
Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 – 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов (данные США).
1975 г. 1985 г. 1990 г.
Самолеты, шт. 5629 6028 6721
Суммарное топливо, млн. т в год. 45,5 97 142
Выбросы NОx, млн. т в год. 0,287 0,548 0,832
Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные по выбросам вредных веществ в аэропортах показывают, что поступления от ГТДУ в приземный слой атмосферы составляют:
Оксиды углерода – 55%
Оксиды азота – 77%
Углеводороды – 93%
Аэрозоль – 97%
остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.
При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются H2O, CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
В двигателях космического корабля «Шатл» сжигается как жидкое так и твердое топливо. Продукты сгорания топлива по мере удаления корабля от Земли проникают в различные слои атмосферы (табл. 2.2), но большей частью в тропосферу.
Таблица 2.2
|
Атмосферный слой |
Высота, км |
Продукты сгорания, кг | ||||||
|
HCl |
Cl |
NO |
CO |
CO2 |
H2O (пар) |
Al2O3 | ||
|
Приземный слой |
0 – 0,5 |
24666 |
2741 |
1697 |
131 |
55075 |
46674 |
39284 |
|
Тропосфера |
0,5 - 13 |
78517 |
9657 |
4618 |
839 |
172570 |
152677 |
26385 |
|
Стратосфера |
13 - 50 |
59732 |
11727 |
239 |
2189 |
147684 |
146393 |
110304 |
|
Нижняя мезосфера |
50 - 67 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
15542 |
0 |
|
Мезосфера - термосфера |
67 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
119045 |
0 |
Загрязнение атмосферы передвижными транспортными средствами
Наибольшее
загрязнение атмосферного воздуха поступают от энергетических установок,
работающих на углеводородном топливе (бензин, керосин, дизельное топливо,
мазут, уголь, природный газ и другие). Количество загрязнения определяется
состав ...
Планета взывает о помощи
Почему я выбрала эту тему? Так как на
моих глазах происходят страшные процессы: ежедневно по радио, телевидению, из
газет узнаю, как много рождается больных младенцев, появляются новые страшные
болезни, укорачивается жизнь не только людей ...