Novi pristup rješavanju smanjenja štetnih djelovanja ispušnih plinova cestovnih motornih vozila : doktorska disertacija - Štrumberger, Nada; Golubić, Jasna; Rotim, Franko; Rek, Vesna; Perše, Silvestar; Topolnik, Dražen (Zagreb : N. Štrumberger, 1995)
Sažetak: Suvremeni promet predstavlja složen sustav u kojem veliku ulogu imaju cestovna motorna vozila, koja onečišćuju atmosferu i ugrožavaju čovjekov okoliš. Glavni štetni sastojci ispušnog plina jesu ugljik (II) oksid, dušični oksidi (NOx), policiklički aromatski ugljikovodici, čađa i čestice. Težnja je smanjenje štetnih komponenata ispušnog plina cestovnih motornih vozila. Jedno od rješenja jest ugradba odgovarajućeg katalizatora i to za Otto motore trostruki katalizator sa sondom kisika, a za Diesel motore oksidacijski katalizator i filtar za čađu. Kod benzinskih motora dani je odnos gorivo/zrak kao [lambda]. Uz različite vrijednosti lambda mijenjaju se i koncentracije štetnih tvari ispušnih plinova. Svrha ispitivanja bila je pronaći načine, postupke i mjere za smanjenje NOx u ispušnom plinu.
Dušićni oksidi mogu biti kao NO,N2O i NO2. Udjel N2O djeluje katalitično na tvorbu N-radikala pri razaranju stratosferskog sloja ozona, te dolazi do pojava "ozonskih rupa". Na emisiju N2O istraženi su parametri starenja katalizatora, brzina vožnje kao i udio kisika. U prometnim gradskim sredinama doprema se stalno NO pa je koncentracija NO ustaljena kao i koncentracija ozona, kroz neprestano turbulentno miješanje ozona iz okolnog zraka. Ispitivane su koncentracije NOx raznih vrsta vozila u gradskom prometu pri različitim uvjetima rada motora. Pokazalo se, da je brzina jedna od odlučujućih veličina u omjeru gorivo/zrak, uz obvezatan odgovarajući katalizator.
Analizom plinske kromatografije i detektorom plinske provodljivosti dobivene su maksimalne vrijednosti, nakon prijeđenog puta od 16 000 km uz 80 km/h 3,3 ppm N2O, a kod prijeđenog puta od 77 000 km/h koncentracija N2O je 34,0 ppm. Pri većim brzinama opada srednja vrijednost koncentracije N2O. Uz [lambda]= 1,0 i puta od 16 000 km koncentracija N2O je 7,6 ppm, a nakon 77 000 km uz [lambda]= 1,003 je najveća koncentracija N2O i to 40,4 ppm. Nakon prijeđenog puta od 95 000 km uz [lambda]= 0,99 je koncentracija N2O 30,3 ppm. Odstupanjem od stehiometrijske smjese smanjuje se emisija N2O. Za sinkronizaciju planiranja prometa i kvalitetu zraka važna je primjena modela širenja štetnih tvari. Predlaže se primjena "Box-modela" širenja štetnih tvari uz jedan inverzijski sloj "mješani sloj".
Pri slabom vjetru i jakom sunčevom zračenju visina miješanog sloja pokazuje vrijeme tijekom dana. Visina miješanog sloja postiže maksimalnu vrijednost predvečer,i tada miješani sloj privlači na sebe ograničene količine štetnih tvari.Problem širenja štetnih tvari sadrži mnoge elemente,o kojima se mora voditi računa.Uvjet za primjenu "Box-modela" je podjela grada na plan-kvadrate prema opterećenju prometa.Plan-kvadrati boje se raznim bojama prema koncentraciji štetnih tvari.Boja pokazuje pojedine granične vrijednosti,te se na temelju toga usmjeruje promet.Za smanjenje koncentracije NOx u ispušnom plinu,koriste se alternativna goriva.Za Otto motore pokazao se najboljim metanol,a za Diesel motore biljno ulje i zemni plin.Predlaže se ugradba sedam spremnika za zemni plin na autobusima i komunalnim vozilima,jer se tada smanjuje emisija NOx i čađe.
Summary: Modern traffic makes a complex system, in which a major role is taken by motor vehicles, with their share in air pollution and environmental hazards. Main harmful components of exhaust gases are carbon and hidrogen oxides, polycyclic aromatic hydrocarbons, sooth and solid particles. Steps are taken towards the aspired-to reduction of harmful components of motor vehicle exhaust emissions. One of the solutions refers to the installation of adequate catalyst, i.e. a triple catalyst with an oxygen probe for Otto engines and oxidation catalyst and sooth filter for Diesel engines. In gasoline engines the ratio of fuel and air is given as lambda (lambda). With different values of lambda the concentration of harmful matter in exhaust gases changes.
The objective of the research has been to find the methods, procedures and measures for the reduction of NOx in exhaust gases. Nitrogen oxides appear as NO, N2O and NO2. The share of N2O acts upon the appearance of N-radicals catalitically in the process of destruction of the stratospheric ozone layer and results in the so called ozone holes. With reference to the emission of N2O the study has reviewed the parameters of catalyst ageing, vehicle speed and oxygen share. In urban areas with busy traffic NO is constantly supplied so that the concentration of NO is steady as well as the concentration of ozone, with constant turbulent mixing of ozone from the surrounding air. Concentrations of NOx have been studied in different types of vehicles in urban traffic in different conditions of engine operation.
It has been shown that speed makes one of the critical values in the fuel/air ratio with an obligatory adequate catalyst. Gas chromatography and a gas conduction detector heve given masimum values after 16,000 km travelled at a rate of 80 km/h of 3.3 ppm of N2O, while after 77,000 km travelled the concentration of N2O has raised to 34.0 ppm. At higher speeds the mean value of N2O concentration has decreased. At (lambda) = 1,0 and 16,000 km travelled the concentration of N2O has been 7.6 ppm, while after 77,000 km travelled at (lambda) = 1.003 the highest concentration of N2O has been detected i.e. 40.4 ppm. After 95, 000 km travelled at (lambda) = 0.99 the concentration of N2O has been 30.3 ppm. With lambda aberration from the stehiometric mixture the emission of N2O has decreased.
For adequate synchronization of traffic planning efforts and aspired-to quality of air the application of the model of diffusion of harmful matter has proven to be important. The application of the "Box Model" of diffusion of harmful matter has been recommended, including an inversion layer, i.e. a "blended layer". In weak wind conditions and strong sun the height of the blended layer refers to the time of the day. The height of the blended layer reaches its maximum at dusk and then the layer attracts or absorbs limited quantities of harmful matter. The issue of diffusion of harmful matter is rather complex, and individual elements should be assigned adequate attention. The prerequisite for the application of the "Box Model" refers to preliminary division of urban area into map-squares according to the level of traffic being busy.
Map-squares are coloured differently according to the concentratio of harmful matter. Colours refer to individual border values so that traffic can be routed accordingly. For reduction of NOx concentrations in exhaust gases alternative fuels have been considered. For Otto engines methanol has proven best, while vegetable oil and marsh gas (methane) have proven appropriate for Diesel engines. Saven tank for methane on buses and utility vehicles have been considered with the objective of reduction of NOx and sooth emissions.
Doktor tehničkih znanosti - tehnologija prometa
Komisija za ocjenu: Jasna Golubić, Franko Rotim, Vesna Rek, Silvestar Perše, Osman Muftić; Komisija za obranu: Jasna Golubić, Franko Rotim, Vesna Rek, Silvestar Perše, Dražen Topolnik; datum obrane: 11.07.1995.; datum promocije: 16.02.1996.
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet prometnih znanosti, Zagreb, 1995
Bibliografija: str. 176-180
Summary
Keywords: Ispušni plinovi -- Motorna vozila; Zrak -- Onečišćenje