- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
1
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1-1. Các nguồn ô nhiễm không khí ………………………………. 16
Bảng 1-2. Lượng chất thải gây ô nhiễm từ các nguồn thải chính của Việt
Nam năm 2005……………………………………………………………
16
Bảng 1-3. Tỷ lệ phát thải nhà kính (CO
2
) trên đầu người (tấn/người)…….
16
Bảng 1-4. Lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với phương tiện giao
thông cơ giới đường bộ…………………………………………………
19
Bảng1-5. Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí xả
của các phương tiện vận tải (TCVN 6438-2001…………………………
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
2DANH MỤC CÁC HÌNH Trang
H. 1-1. Phổ bức xạ từ mặt trời (a) và mặt đất (b)…………………………… 14
H. 1-2. Hiệu ứng nhà kính………………………………………………… 14
H. 1-3. Tỉ lệ % của các chất khí gây hiệu ứng nhà kính……………………. 14
H. 1-4. Hoạt động giao thông ở Hà Nội vào giờ cao điểm………………… 17
H. 1-5. Biểu đồ thống kê phương tiện giao thông vận tải đường bộ ở Việt
Nam tính đến tháng 12/2010………………………………………………….17
H. 1-6. Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường
bộ của Việt Nam…………………………………………………………… 17
H. 1-7. Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm do các phương tiện cơ giới đường
bộ ở Thành phố Hà Nội………………………………………………………
18
32
H. 2-8. Cấu trúc tinh thể graphit và mô hình cấu trúc hạt sơ cấp……………. 32
H. 2-9. Ảnh hưởng của số cetane đến hàm lượng CO và HC trong khí thải
của động cơ diesel…………………………………………………………….37
H. 2-10. Ảnh hưởng của
đến hàm lượng các chất CO, NO
x
,và HC trong
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
3
khí thải của động cơ xăng…………………………………………………… 40
H. 2-11. Ảnh hưởng của góc phun sớm tới mức độ phát sinh ô nhiễm…… 42
H. 2-12. Ảnh hưởng của góc phun sớm đến mức độ phát sinh C
n
H
m
và NO
x
42
H. 2-13. Cơ cấu phối khí cho phép điều chỉnh pha phối khí ……………… 50
H. 3-12. Bộ xúc tác sau……………………………………………………….
69
H. 3-13. Hệ thống xử lý khí thải đa chức năng của Mitsubishi 69
H. 3-14. Gia tăng nhiệt độ khởi động của bộ xúc tác theo thời gian 70
H. 3-15. Hoạt động của chất xúc tác phụ thuộc nhiệt độ 71
H.3-16. Nhiệt độ khởi động BĐXT đối với các chất hữu cơ khác nhau 71
H. 3-17. Ảnh hưởng của chì đến hiệu quả của BĐXT
72
H.3-18. Ảnh hưởng của hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu đến sự phát
sinh hạt rắn theo nhiệt độ khí thải 73
H.3-19 Ảnh hưởng của hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu đến nhiệt độ
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
4 khởi động của bộ xúc tác 73
độ không tải
90
H. 4-12. Ảnh hưởng của tốc độ quay và catalyst đến hàm lượng NO
x
ở chế
độ không tải
91
H. 4-13. Ảnh hưởng của tải và catalyst đến độ đục khí thải
92
H. 4-14. Ảnh hưởng của tải và catalyst đến hàm lượng HC ……………… 92
H. 4-15. Ảnh hưởng của tải và catalyst đến hàm lượng CO 93
H. 4-16. Ảnh hưởng của tải và catalyst đến hàm lượng NO
x
93
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
5
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BĐXT - Bộ biến đổi xúc tác (Catalytic Converter)
ĐCĐT - Động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Môi trường hiện nay đã trở thành vấn đề cấp bách, không chỉ của một nước mà
của toàn thế giới, không chỉ riêng cho các nhà khoa học về môi trường mà của tất cả
mọi người. Thế nhưng không phải tất cả đã nhận thức được đúng về môi trường.
Môi trường sống – cái nôi của nhân loại đang ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng
do con người. Cùng với sự phát triển của xã hội, sự hủy hoại môi trường đang là mối
quan tâm không chỉ riêng của quốc gia nào. Bảo vệ môi trường là nghĩa vụ của cộng
đồng toàn cầu và của Việt Nam nói riêng. Chỉ thị số 36/CT-TW ngày 25/06/1998 của
Bộ Chính trị Đảng Cộng Sản Việt Nam đã thể hiện đường lối chỉ đạo đúng đắn đối với
công tác bảo vệ và giữ gìn môi trường sống ở nước ta. Hiện trạng môi trường không
khí ở nước ta, đặc biệt tại các khu công nghiệp và đô thị lớn như thành phố Hồ Chí
Minh, Hà Nội, Hải Phòng, Đồng Nai, v.v. đang là mối lo ngại cho các cơ quan quản lý
nhà nước về mặt môi trường cũng như toàn thể dân cư trong khu vực.
Việc xây dựng đất nước trên cơ sở công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với mức
độ gia tăng đáng kể các khu vực đô thị, khu dân cư không có quy hoạch đồng bộ, tổng
thể và thiếu hợp lý lại càng gây phức tạp thêm cho công tác quản lý và khống chế ô
nhiễm từ các nguồn thải. Các phương tiện giao thông công cộng ít hoặc không thuận
tiện cho việc đi lại của nhân dân cùng với hiện trạng quy hoạch về mạng lưới các
tuyến đường không đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống đã góp phần rất lớn
gây ô nhiễm môi trường không khí ở các khu đô thị lớn như thành phố lớn.
Trong quá trình phát triển, nhất là trong thập kỷ vừa qua, vấn đề môi trường
ngày càng nghiêm trọng do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vận tải và sinh hoạt đã gây ra với mức độ và hàm lượng khác nhau. Trong đó
nguồn phát thải các chất ô nhiễm từ động cơ đốt trong của hoạt động giao thông vận
tải cũng là nguồn ô nhiễm đáng kể.
Nhằm mục đích củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời bước
đầu nghiên cứu giải quyết một vấn đề kỹ thuật thực tế trong lĩnh vực công tác của
- -
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
8 Chương 1
TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
DO KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1. MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA LIÊN QUAN
VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG [1], [2]
1) Môi trường
Môi trường là các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo, lý học, hóa học, sinh
học cùng tồn tại trong một không gian bao quanh con người. Các yếu tố đó có quan hệ
mật thiết, tương tác lẫn nhau và tác động lên các cá thể sinh vật hay con người để cùng
tồn tại và phát triển. Tổng hòa của các chiều hướng phát triển của từng nhân tố này
quyết định chiều hướng phát triển của cá thể sinh vật của hệ sinh thái và xã hội con
người .
Môi trường là nơi sống của sinh vật, môi trường cho phép các sinh vật sinh
đã được xác định. Sự gia tăng các chất lạ vào môi trường, sự thay đổi các yếu tố môi
trường gây tổn hại hoặc có tiềm năng gây tổn hại đến sức khỏe, sự an toàn hay sự phát
triển của con người và sinh vật trong môi trường đó.
3) Nhiễm bẩn
Một môi trường có thể bị nhiễm bẩn rồi sau đó bị ô nhiễm, nhưng cũng có thể
một môi trường bị nhiễm bẩn nhưng chưa phải là ô nhiễm. Khái niệm ô nhiễm bao
hàm cả nhiễm bẩn nhưng nhiễm bẩn chưa phải là ô nhiễm. Ví dụ: ở vùng than bùn
thuộc địa phận xã Biên Mạch, U Minh Thượng, có thời kỳ nước bị nhiễm bẩn than nên
có màu đen, người dân vẫn dùng nước này để nấu ăn và tắm giặt, con người không bị
ngộ độc và cây cối vẫn tươi tốt. Như vậy, môi trường nước ở đây bị nhiễm bẩn nhưng
chưa bị ô nhiễm .
4) Chất ô nhiễm
Chất ô nhiễm là những chất có tác dụng biến môi trường đang trong lành trở
nên độc hại hoặc sẽ trở lên độc hại. Chất ô nhiễm có thể là chất rắn (rác, chất thải rắn,
v.v.), chất lỏng (dung dịch hóa học, chất thải của công nghiệp dệt nhuộm, rượu, chế
biến thực phẩm, v.v.) hoặc chất khí (SO
2
trong khói núi lửa, NO
2
trong khí thải động
cơ đốt trong, CO trong khói lò gạch, v.v.) .
5) Chất độc hại
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
10
Một chất ô nhiễm có mặt trong môi trường đến một hàm lượng nào đó thì trở
nên độc hại. Chất độc hại trong môi trường có thể phân loại thành 2 nhóm: chất độc
Núi lửa phun ra nham thạch nóng và khói bụi giàu sunfua, mêtan và nhiều loại
khí khác. Các đám cháy rừng, đồng cỏ xảy ra bởi các hiện tượng tự nhiên như sét
đánh, cọ xát giữa thực vật khô, v.v. phát thải nhiều bụi và khí gây ô nhiễm không khí.
Bão bụi gây nên do gió mạnh và bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và
gió thổi tung lên thành bụi cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí. Các quá trình phân
hủy xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hóa học
giữa những khí tự nhiên hình thành các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v Các loại
bụi, khí này đều là các nguồn gây ô nhiễm không khí.
Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạt động công
nghiệp, đốt nhiên liệu hóa thạch và hoạt động của các phương tiện cơ giới, trong đó ô
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
11
nhiễm không khí ở đô thị do phương tiện giao thông vận tải gây ra chiếm tỷ lệ khoảng
70%. Xét các nguồn gây ra ô nhiễm không khí trên phạm vi toàn quốc, bao gồm cả
khu vực đô thị và khu vực khác cho thấy, hoạt động giao thông đóng góp tới gần 85%
lượng khí CO, 95% lượng các chất hữu cơ dễ bay hơi. Trong khi đó, các hoạt động
công nghiệp là nguồn đóng góp chính khí SO
2
. Đối với NO
2
, hoạt động giao thông và
hoạt động sản xuất công nghiệp có tỷ lệ xấp xỉ nhau.
1.2. TÁC HẠI CỦA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.2.1. ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI
Nhiên liệu chủ yếu dùng cho các loại động cơ đốt trong (ĐCĐT) hiện nay là
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
12
thơm (C
n
H
2n-6
) là nhóm hydrocarbon gây tác hại mạnh nhất đến sức khỏe con người.
Từ lâu người ta đã phát hiện được vai trò của hydrocacbon thơm đa vòng
(Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques - HAP) trong bệnh ung thư máu khi nồng
độ của nó lớn hơn 40 ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn 1g/m
3
.
Hydrocarbon thơm còn có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh về gan.
3) Oxit lưu huỳnh (SO
x
)
Lưu huỳnh (S) là một trong những tạp chất có hàm lượng đáng kể nhất trong
nhiên liệu gốc dầu mỏ, đặc biệt là trong nhiên liệu nặng dùng cho động cơ diesel tốc
độ thấp. Trong quá trình cháy, lưu huỳnh được oxy hóa thành SO
2
, một phần SO
2
bị
oxy hóa tiếp thành SO
3
dưới tác dụng xúc tác của oxyt sắt (Fe
2
x
) là sản phẩm oxy hoá nitơ (N
2
) ở điều kiện nhiệt độ cao trên
1100
0
C. Oxit nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng NO và NO
2
, trong đó NO chiếm tỷ lệ lớn
nhất. NO là khí không màu, không mùi, không gây hại nhưng nó dễ biến đổi thành
NO
2
trong điều kiện tự nhiên. NO
2
là khí có màu nâu đỏ, mùi gắt, khứu giác có thể
phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí đạt khoảng 0,12 ppm. NO
2
là chất khó
hòa tan, do đó nó có thể theo đường hô hấp đi sâu vào phổi gây viêm và làm hư hại
các tế bào của cơ quan hô hấp. Hàm lượng cho phép [NO] = 9 mg/m
3
, [NO
2
] = 9
mg/m
3
.
5) Hợp chất Chì
cuống phổi, các hạt bồ hóng có khả năng làm rối loạn hệ thống hô hấp và tạo điều kiện
thuận lợi cho tác động ung thư từ các hợp chất khác. Bồ hóng còn gây tổn thương mắt,
gây dị ứng mũi, v.v. và cũng có khả năng gây ung thư da khi tiếp xúc liên tục. Một số
nghiên cứu còn cho thấy các hạt bồ hóng qua đường mũi, miệng làm tăng khả năng
tích tụ máu và do vậy dễ dàng tác động đến các hoạt động tim mạch gây tắc nghẽn
động mạch. Trong không khí, PM còn là tác nhân gây sương mù, bụi bẩn làm ảnh
hưởng đến giao thông và sinh hoạt con người
1.2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ THẢI ĐẾN MÔI TRƯỜNG
Ô nhiễm không khí do khí thải của ĐCĐT là mối đe dọa nghiêm trọng tới sức
khỏe con người và môi trường như đa dạng sinh học và các hệ sinh thái. Tuy nhiên ảnh
hưởng tổng hợp nhất là có thể gây biến đổi khí hậu.
Sự thay đổi thành phần của bầu khí quyển bao quanh trái đất ảnh hưởng đến
quá trình cân bằng nhiệt của trái đất. Trái đất nhận năng lượng từ mặt trời và bức xạ
vào không gian một phần nhiệt năng của nó.
Bức xạ mặt trời đạt cực đại trong vùng ánh sáng thấy được với bước sóng
khoảng 0,4 0,75µm, còn bức xạ cực đại từ vỏ trái đất nằm trong vùng hồng ngoại có
bước sóng 7 15µm.
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
14
Các chất khí khác nhau có dải hấp thụ bức xạ khác nhau. Do đó, nếu thành
phần và nồng độ các chất khí trong khí quyển thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi sự trao
đổi nhiệt giữa mặt trời, trái đất và không gian. Ở đây đặc biệt chú ý đến nồng độ khí
dioxit carbon (CO
2
), vì nó có phổ hấp thụ bức xạ cực đại ứng với bước sóng 15µm.
Như vậy, nó được xem như là trong suốt đối với bức xạ mặt trời nhưng là chất hấp thụ
2
, NO
x
có trong khí quyển sẽ bị oxi hoá thành axít sunfuric và
axít nitric, sau đó hòa tan trong nước mưa, tuyết, sương mù, v.v. rồi trở lại mặt đất với
tác động hủy hoại hệ thực vật, đất đai, vật liệu và công trình xây dựng.
Với nồng độ 0,33 ppm, SO
2
đã gây ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả. Ở
nồng độ cao thì trong một thời gian ngắn đã làm rụng lá cây, gây bệnh chết hại động
thực vật. Ở nồng độ thấp nhưng thời gian ảnh hưởng kéo dài một số ngày sẽ làm lá
vàng úa và rụng.
Sự gia tăng NO
x
đặc biệt là proloxyde nitơ (N
2
O) sẽ góp làm hư hỏng tầng
ozon - lớp khí lọc được tia cực tím phát ra từ mặt trời. Tia cực tím gây ung thư da và
gây đột biến sinh học, đặc biệt là những thập niên gần đây có những đột biến sinh ra vi
trùng có khả năng gây bệnh lạ. Ngoài ra, NO
2
còn là nguyên liệu cho các quá trình oxy
hóa và phân hủy trong bầu khí quyển dưới tác dụng của bức xạ để hình thành axit và
các trận mưa axít.
Sự tồn tại của SO
x
, NO
x
, muội than và các chất ô nhiễm khác xâm nhập vào
không khí dẫn đến hấp thụ và khuếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ trong suốt
x
HC Bụi
1
Giao thông 111,0 11,7 1,0 19,5 0,7
2
Đốt công nghiệp 0,8 10,0 26,5 0,6 6,8
3
Quá trình công nghiệp 11,4 0,2 6,0 5,5 13,1
4
Xử lý chất thải rắn 7,2 0,9 0,1 2,0 1,4
5
Đốt củi gỗ nói chung 16,8 0,4 0,3 7,1 3,4
Bảng 1-2. Lượng chất thải gây ô nhiễm
từ các nguồn thải chính của Việt Nam năm 2005 [3]
TT Nguồn ô nhiễm
CO
[tấn]
NO
2
[tấn]
SO
2
[tấn]
Biểu đồ thống kê phương tiện giao thông đường bộ
trên
toàn Qu
ố
c (do Cục Đăng Kiểm Việt Nam thống kê)
43%
44%
9%
1%
3%
Xe con
Xe t
ả
i
Xe khách
Xe chyên dùng
P. tiện khác
H. 1-5. Biểu đồ thống kê phương tiện giao thơng vận tải đường bộ
ở Việt Nam tính đến tháng 12/2010
0%
20%
40%
60%
80%
100%
CO NOx SO2 HC VOC
Xe tải
Xe khách
Ơtơ con
lượng phương tiện giao thông vận tải đường bộ, đường thủy, đường sông và xe máy
trên toàn Quốc do Cục Đăng Kiểm Việt Nam thống kê tháng 12/2010 như sau: 1.275
triệu ô tô đang lưu hành, 185.000 ô tô nhập khẩu và lắp ráp trong nước, 3.200 triệu xe
máy sản xuất lắp ráp mới năm 2010, các loại tàu biển 1.650 chiếc và tàu sông 226.270
chiếc.
Phần lớn các ô tô và xe máy ở Việt Nam hiện nay tập trung ở hai thành phố Hà
Nội và TP.Hồ Chí Minh, gây ra ô nhiễm môi trường nặng nề. Tại đây, nồng độ các
chất độc hại tại một số nút giao thông gần khu dân cư vào giờ cao điểm đã vượt quá
giới hạn cho phép [2]. Nghị định 36/CP có hiệu lực ngày 01/08/1995 và một số tiêu
chuẩn giới hạn độc hại kèm theo đã là cơ sở pháp lý, bắt buộc chúng ta phải quan tâm
nhiều hơn đến vấn đề ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra. Cho
đến nay, mạng lưới đăng kiểm xe cơ giới đường bộ Việt Nam phân bố khắp cả nước.
Dưới sự chủ trì của Cục Đăng Kiểm Việt Nam thuộc Bộ Giao Thông Vận Tải và Tổng
Cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ, hàng loạt tiêu
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
19
chuẩn về kiểm định các phương tiện cơ giới đường bộ có liên quan đến hạn chế ô
nhiễm của khí thải và sẽ được ban hành. Cụ thể là vào ngày 01/07/2007 Việt Nam đã
áp dụng tiêu chuẩn EURO 2 của Châu Âu để hạn chế lượng độc hại phát ra từ ôtô
(theo Quyết định số 249/2005-QĐ-TTg ngày 10/10/2005 của Thủ tướng Chính phủ).
Tuy nhiên, để có thể giảm thiểu ô nhiễm do khí thải một cách toàn diện và
hiệu quả nhất phải tiến hành đồng bộ hàng loạt những công việc phức tạp từ khâu
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành phương tiện và nghiên cứu, xây dựng và
thực hiện những tiêu chuẩn cho từng đối tượng cụ thể.
Bảng 1-4. Lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải
đối với phương tiện giao thông cơ giới đường bộ
Bảng1-5. Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí xả
của các phương tiện vận tải (TCVN 6438-2001)
Phương tiện
lắp động cơ xăng
Phương tiện
lắp động cơ diesel
Thành phần gây ô
nhiễm trong khí thải
Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 1
Mức 2 Mức 3
CO [% thể tích] 4,5 3,5 3,0 - - -
HC [ppm thể tích]
Động cơ 4 kỳ
Động cơ 2 kỳ
1200
7800
800
7800
600
7800
-
-
-
11 1731 2185 340 19,64%
12 2689 2240 504 18,74% H. 1-8. Mức độ ứng dụng tiêu chuẩn Euro ở các nước trên thế giới.
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
21
Phát thải khí ô nhiễm từ hoạt động giao thông vận tải là nguồn gây ô nhiễm
không khí lớn nhất ở đô thị, chủ yếu gây ra ô nhiễm các khí độc hại như CO, NOx, hơi
xăng dầu, bụi chì, benzen và bồ hóng. Phương tiện giao thông trang bị động cơ xăng
phát thải các khí ô nhiễm CO, HC, Pb nhiều hơn hẳn so với phương tiện giao thông
chạy dầu diesel. Ngược lại phương tiện giao thông trang bị động cơ diesel lại phát thải
chất rắn dạng hạt nhiều nhất.
Khí nhà kính – trong đó khí CO
2
là thành phần cơ bản cùng một số khí khác
như CH
4
, N
2
O, CFC,… luôn có mặt trong khí quyển và góp phần duy trì nhiệt độ của
trái đất phù hợp với cuộc sống của con người. Tuy nhiên, từ sau thời kỳ cách mạng
công nghiệp, do các hoạt động của con người đặc biệt là đốt nhiên liệu hóa thạch
(than, dầu, gas) phục vụ công nghiệp, giao thông vận tải, nông nghiệp…lượng phát
thải từ các loại khí này không ngừng tăng nhanh và tích lũy trong thời gian dài đã làm
tăng khả năng tích nhiệt trong khí quyển và gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Bảng
cho thành phần không khí sạch nêu trên với hàm lượng có thể ảnh hưởng tới sức khỏe
con người và hệ sinh thái, có thể gây ô nhiễm cho bầu không khí.
Các nhà khoa học đã tính toán rằng, con người cần thở 22 ngàn lần trong 1 ngày.
Người ta có thể nhịn ăn 1 tháng, nhịn uống 3 ngày, nhưng nhịn thở thì không quá 5
phút. Lượng không khí cần thiết cho nhu cầu con người được ghi nhận như sau [7]:
Nghỉ ngơi: 10600 lít/ngày hay 26,0 lbs/ngày.
Lao động nhẹ: 40400 lít/ngày hay 98,5 lbs/ngày.
Lao động nặng: 62000 lít/ngày hay 152,0 lbs/ngày.
Không khí tương tự như nước có ý nghĩa sống còn để duy trì sự sống trên trái
đất, trong đó có sự sống của con người. Nhưng môi trường không khí có đặc điểm là
không thể chia cắt, không có biên giới, không thể sở hữu riêng, môi trường không khí
không thể trở thành hàng hóa, do đó nhiều người không thể biến giá trị vô cùng to lớn
của môi trường không khí, chưa quý trọng môi trường không khí và chưa tích cực
tham gia bảo vệ môi trường không khí.
H. 1-9. Hiện tượng băng tan
H. 1-10. Hiện tượng lũ lụt
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
23
Chương 2
GIẢI PHÁP GIẢM ĐỘ ĐỘC HẠI
CỦA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
x
).
a) Cơ chế hình thành monoxit nitơ (NO)
Những phản ứng hóa học chính tạo ra NO là :
O + N
2
NO + N (2.1)
N + O
2
NO + O (2.2)
N + OH
NO + H (2.3)
NO + O
2
2NO (2.4)
Quá trình cháy ở ĐCĐT diễn ra trong điều kiện áp suất cao, vùng phản ứng rất
mỏng (khoảng 0,1mm) và thời gian cháy rất ngắn; thêm vào đó, áp suất trong xylanh
tăng trong quá trình cháy, điều này làm nhiệt độ của bộ phận khí cháy trước cao hơn
nhiệt độ đạt được ngay sau khi ra khỏi khu vực màng lửa nên đại bộ phận NO hình
thành trong khu vực sau màng lửa.
Phản ứng tạo NO có tốc độ thấp hơn nhiều so với phản ứng cháy hydrocarbon.
Tốc độ phản ứng oxy hóa N
2
2
trong khí thải của động cơ diesel.
NO
2
được tạo thành từ NO và các chất trung gian của sản vật cháy theo phản
ứng sau:
NO + HO
2
NO
2
+ OH (2.5)
Trong điều kiện nhiệt độ cao, NO
2
tạo thành có thể phân giải theo phản ứng :
NO
2
+ O
NO + O
2
(2.6)
Trong trường hợp NO
2
sinh ra trong ngọn lửa bị làm mát ngay bởi môi
chất có nhiệt độ thấp thì phản ứng (2.6) bị khống chế, nghĩa là NO
n
4
n
3
n
2
n
1
n
1
= 1000 rpm
n
2
= 2000 rpm
n
3
= 2400 rpm
n
4
= 2800 rpm
H. 2-1. Biến thiên tỷ lệ NO
2
/NO theo tải và tốc độ quay
của động cơ diesel [2]
- -
Cao Tấn Lợi - LUẬN VĂN THẠC SĨ - 2011
O + H
N
2
+ H (2.10)
N
2
O chỉ chiếm tỉ lệ rất thấp trong khí thải của ĐCĐT, khoảng 3 8 ppm.
2.1.2. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH HYDROCARBON (HC)
Sự tồn tại hydrocacbon (HC) trong khí thải là do quá trình cháy không hoàn
toàn hoặc do một bộ phận hỗn hợp cháy nằm ngoài khu vực lan tràn màng lửa. Điều
này xảy ra do sự không đồng nhất của hỗn hợp hoặc do hiện tượng tôi màng lửa - hiện
tượng dập tắt ngọn lửa ở khu vực gần thành buồng đốt hay trong các không gian chết,
nghĩa là ở khu vực có nhiệt độ thấp. Một phần HC có trong khí thải còn do nó bị lớp
dầu bôi trơn trên vách xylanh hấp thụ và sau đó được giải phóng trong quá trình dãn
nở và xả.
2.1.2.1. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH HC Ở ĐỘNG CƠ XĂNG
Khí thải của động cơ xăng thường chứa khoảng 1000 ÷ 3000 ppm HC, tương
ứng với khoảng 1 ÷ 2,5% lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ.
Sự tồn tại HC trong khí thải động cơ xăng có thể do các nguyên nhân sau đây:
Nhiên liệu cháy không hoàn toàn - Hiện tượng cháy không hoàn toàn diễn
ra khi lượng oxy có trong buồng đốt không đủ để oxy hóa hoàn toàn nhiên liệu hoặc
hỗn hợp cháy không đồng nhất.
Trường hợp thiếu oxy tồn tại ở các chế độ nhẹ tải hoặc nặng tải khi hỗn hợp
cháy được điều chỉnh để có hệ số dư lượng không khí < 1, đảm bảo cho động cơ làm
việc ổn định khi nhẹ tải và phát ra công suất lớn khi nặng tải (H. 2-2).
Trong trường hợp hỗn hợp cháy không đồng nhất, mặc dù hệ số dư lượng
không khí trung bình vẫn lớn hơn hoặc bằng 1, nhưng sẽ có khu vực thừa và khu vực
Copyright: Tài liệu đại học ©