Библиографическое описание:

Скрябин М. Л. Образование оксидов азота из гемиоксида азота в процессе горения углеводородного топлива // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 183-186.

В данной статье рассмотрено образование оксидов азота из гемиоксида азота в процессе горения разных видов углеводородного топлива.

Ключевые слова: отработавшие газы, загрязнение воздуха, токсичные компоненты, оксиды азота.

 

Оксиды азота и их производные являются побочными продуктами нефтехимических производств (при отсутствии химически связанного азота в топливе) и рабочих процессов дизельных двигателей. Образуясь в процессе горения, главным образом, как результат химических реакций атмосферного кислорода и азота, они оказывают влияние на легкие и на органы зрения. Начиная с 150 мкг/м3, при длительных воздействиях происходит нарушение дыхательных функций. Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаз и носа, разрушают легкие. В дыхательных путях оксиды азота реагируют с влагой, поражают слизистые оболочки, бронхи, альвеолярную ткань легких и т. д. Попадая в почву, они вымывают соединения магния, калия и кальция, в результате растения не получают эти вещества в достаточном для фотосинтеза количестве и листья желтеют. Диоксид азота непосредственно действует на листья, вызывая частичное закрывание устьиц, за счет чего замедляется транспирация и как следствие снижается интенсивность фотосинтеза [1–12].

Попадая в атмосферу, оксид азота постепенно превращается в диоксид путем взаимодействия с озоном и гидроперекисными радикалами. Таким образом, оксиды азота накапливаются в нижних слоях атмосферы. Их присутствие вызывает кислотные дожди, фотохимический туман — смог, снижает прозрачность атмосферы и сказывается на последующих превращениях главного компонента атмосферы — кислорода

Реакция диссоциации гемиоксида азота представляет большой интерес в кинетике образования NО. Она играет большую роль в различных моделях образования и распада NОх и используется как контролируемый источник атомарного кислорода при изучении элементарных реакций окисления. Во время реакции в присутствии третьей частицы М образуется молекула N2O [13–25]:

N2 + O + M → N2O + O;

N2О + О → NO + NO, Еa = 153 кДж/моль;

N2О + О → N2 + O2, Еa = 332 кДж/моль.

При достаточно высоких температурах и малых концентрациях реакции слабо влияют на кинетику образования NOх. Очень часто эти реакции вообще не учитывают, поскольку они дают обычно незначительный вклад в полный выход NО. Однако в условиях бедной смеси образование радикалов СН может быть подавлено, и, следовательно, по механизму С. П. Фенимора образуется меньше NО, а низкие температуры подавляют образование NO по механизму Я. Б. Зельдовича. Остается только образование NO из N2О, которое промотируется высоким давлением из-за тримолекулярной реакции и, как это обычно свойственно тримолекулярным реакциям, имеет низкую энергию активации. Поэтому низкие температуры не снижают его скорость так сильно, как в случае механизма Я. Б. Зельдовича. Все указанные обстоятельства приводят к тому, что путь образования NО через образование N2O является основным источником NО при горении бедных предварительно перемешанных смесей и в двигателях при использовании ПГ.

Установлено, что в КС дизеля в зонах максимальных температур за время 10–4 с образуется только NO, а реакций с образованием NO2 практически нет (почти все образование NO2 идет за счет NO):

N + ОН  NO+H;

N + О2  NO+О;

НNО + ОН  NO+H2О.

За счет реакций «термических» оксидов азота образуется 86 % от всего выхода NO, остальные 14 % образуются по реакциям «быстрых» оксидов азота:

NO2 + Н  NO + ОН;

НNO + О  NO + ОН;

НNO + М  NO + Н + М;

NO + Н  NO + Н2;

NН + О  NO + Н;

НNO + Н  NO + Н2.

К тому моменту, когда горение метана уже практически закончилось, в системе присутствует лишь 13 % от общего количества NO [26–31].

 

Литература:

 

1.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа и рециркуляции // Транспорт на альтернативном топливе. 2014. № 4 (40). С. 21–25.

2.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Применение природного газа и рециркуляции на тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 6. С. 7–9.

3.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля путем применения этаноло-топливной эмульсии // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 2. С. 6–7.

4.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения этаноло-топливной эмульсии // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. № 4 (28). С. 70–73.

5.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Улучшение экологических показателей дизеля с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 2. С. 6–7.

6.         Лиханов В. А., Лопатин О. П. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля с турбонаддувом путем применения природного газа // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 1. С. 11–13.

7.         Лиханов В. А., Лопатин О. П., Шишканов Е. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путем их рециркуляции // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 9. С. 8–9.

8.         Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук/Киров, 2009. — 184с.

9.         Анфилатов А. А., Лиханов В. А., Лопатин О. П. Исследование процессов образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля 2Ч 10,5/12,0 путем применения метанола с двойной системой топливоподачи: Монография. — Киров, 2008. — 156 с.

10.     Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Изменение образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 4. с. 3–5.

11.     Лиханов В. А., Лопатин О. П., Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля путём применения метанола с использованием двойной системы топливоподачи // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. с. 5–8.

12.     Анфилатов А. А. Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах дизеля 2Ч 10,5/12,0 путём применения метанола с двойной системы топливоподачи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2009. — 18 с.

13.     Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение экологических показателей дизеля 2Ч 10,5/12,0 при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 3. с. 4–5.

14.     Лиханов В. А., Чувашев А. Н., Глухов А. А., Анфилатов А. А. Улучшение эффективных и экологических показателей дизеля при работе на метаноле // Тракторы и сельхозмашины. 2007. № 4. с. 10–13.

15.     Анфилатов А. А. Влияние метанола на оксиды азота при сгорании в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). с. 151–154.

16.     Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 139–142.

17.     Анфилатов А. А. Теоретические расчеты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле для номинальной частоты вращения // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). с. 142–145.

18.     Лиханов В. А., Анфилатов А. А. Исследование применения метанола в дизеле на оптимальных установочных углах // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 42–44.

19.     Анфилатов А. А. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 45–47.

20.     Анфилатов А. А. Исследование токсичности на скоростном режиме дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 47–50.

21.     Анфилатов А. А. Исследование дымности в отработавших газах дизеля при работе на метаноле // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. 2015. № 4 (17). С. 50–53.

22.     Анфилатов А. А. Особенности экспериментальной установки для исследования рабочего процесса дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 223–226.

23.     Анфилатов А. А. Результаты объемного содержания оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 226–229.

24.     Анфилатов А. А. Особенности расчета периода задержки воспламенения при работе дизеля на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 229–232.

25.     Анфилатов А. А. Теоретические расчеты содержания оксидов азота в цилиндре дизеля // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 232–235.

26.     Анфилатов А. А. Расчет содержания оксидов азота в цилиндре дизеля с воздушным охлаждением при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 235–238.

27.     Анфилатов А. А. Изменение экономических показателей дизеля при работе на метаноле // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). с. 238–241.

28.     Скрябин М. Л. Улучшение экологических показателей дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха при работе на природном газе путем снижения содержания оксидов азота в отработавших газах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Киров, 2009. — 202 с.

29.     Лопатин О. П. Зонная модель процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 261–265.

30.     Лопатин О. П. Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре газодизеля с турбонаддувом // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 265–268.

31.     Лопатин О. П. Исследование индикаторных показателей газодизеля при работе с рециркуляцией отработавших газов // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 253–255.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle