Екологічні проблеми використання ДВЗ

Екологіні проблеми використання двигунів внутрішнього згорання
Перспективы использования водородного двигателя на транспорте
Использование ДВС. Влияние на окружающую среду и человека (презентация)
Экологические проблемы использования тепловых машин
Матеріали російською мовою
Екологические проблемы использования углеводородного топлива
Більша частина двигунів на Землі є тепловими дви­гунами. Саме вони дають нам дешеву електроенергію, є серцем майже всіх видів швидкісного транспорту. Сучасна людина не може обходитися без них. Але ши­роке застосування теплових двигунів впливає на стан навколишнього середовища. Наша мета — познайомитися з іс­торією винаходу двигунів, із принципом дії ДВЗ, а також освітити екологічні проблеми, що виникають під час ви­користання теплових двигунів, і шляхи їх розв'язання.

Історична довідка. «Перші теплові машини»

Більш ніж дві тисячі років тому, в III ст. до н. є., видатний грецький математик і механік Архімед побудував гармату, що стріляла за допомогою пари. Малюнок гармати Архімеда та її опис були знайдені через вісімнадцять століть у рукописах великого італійського вченого, інженера й художника Леонардо да Вінчі.

Як же стріляла ця гармата? Один кінець ствола сильно на­грівали на вогні. Потім у нагріту частину ствола наливали воду. Вода миттєво випаровувалася й перетворювалася на пару. Пара, розширюючись, із силою викидала ядро.

Приблизно через триста років в Олександрії видатний учений Герон винайшов прилад, у якому внутрішня енергія пари перетворювалася в механічну енергію обертання кулі. Геронова куля — це прообраз реактивних двигунів.

У рукописах Леонардо да Вінчі виявили кілька малюнків із зображенням циліндра й поршня. Під поршнем у циліндрі перебуває вода, а сам циліндр підігрівається. Леонардо да Вінчі думав, що пара, що утворилася в результаті на­грівання, розширюючись і збільшуючись в об'ємі, буде шукати вихід і штовхати поршень нагору. Під час свого руху поршень міг би виконувати корисну роботу.

Д. Бранка описав двигун, у якому використовувалася енергія пари в іншому виді. Це було колесо з лопатями, у яке із силою вдаряв струмінь пари, завдяки чому коле­со починало обертатися. Власне кажучи, це була перша парова турбіна.

Над винаходом парової машини в ХУІІ-ХУШ ст. пра­цювали Томас Севері й Томас Ньюкомен (Англія), Дені Папен (Франція), 1.1. Ползунов (Росія) та ін. Геніальний російський винахідник у 1763 р. створив проект першого універсального парового двигуна. Ця машина призначалася для повітродувних міхів, що нагнітають повітря в плавильні печі. Головною її особ­ливістю було те, що робочий вал качався безперервно, без холостих пауз. Це досягалося завдяки тому, що Ползунов у своїй машині передбачив замість одного циліндра, як це було в машині Ньюкомена, два, що працювали почергово. Робочий хід здійснювався за рахунок роботи пари в циліндрі.

Творцем універсального парового двигуна став англій­ський механік Джеймс Уатт. Він удосконалив машину Ньюкомена, винайшов конденсатор, висунув ідею за­стосування розширеної пари в циліндрі.

Двигун внутрішнього згоряння з'явився в середині XIX ст.

Запитання:

1.     Винахідник, що першим одержав патент на автомобіль із двигуном внутрішнього згоряння.

2.     Німецький інженер, винахідник двигуна внутрішнього згоряння із запаленням гарячої суміші від стиску.

3.     Винахідник першої парової машини в Росії.

4.     Російський учений, один із винахідників автомобіля.

5.     Паливо для двигунів внутрішнього згоряння.

6.     Найлегший елемент.

7.     Деталь двигуна внутрішнього згоряння.

Відповіді: 1. Бенц. 2. Дизель. 3. Ползунов. 4 Кулібін. 5. Бензин. 6. Водень. 7. Поршень.

 Екологічні проблеми планети, що виникають у зв'язку з використанням теплових двигунів

 Забруднення атмосфери

Під час роботи теплових двигунів найбільшому забруд­ненню піддається повітряний басейн планети. Тверді частинки пилу й сажі, що утворюються під час роботи теплових двигунів, запилюють повітря. Це є причи­ною помітних змін погоди (похолодання, часті тумани й дощі). Викиди сірчистого газу й оксидів азоту є при­чиною утворення кислотних опадів, які приводять до загибелі сільськогосподарських культур, лісів, негативно впливають на прісні водойми і їхніх мешканців. Викиди вуглеводнів призводять до утворення фотохімічного смогу. Під час роботи теплових двигунів виділяється вуглекислий газ. Наявність цього газу в атмосфері разом з парами води приводить до парникового ефекту. Атмос­фера пропускає видиме сонячне випромінювання, що поглинається поверхнею Землі. Нагріта Земля випускає невидиме інфрачервоне випромінювання, що значною мірою поглинається вуглекислим газом, який міститься в атмосфері. У результаті температура на поверхні землі підвищується.

Всесвітній фонд  дикої  природи

Як паливо зараз використовуються нафтопродукти. У результаті аварій, витоків під час заправлення танкерів і перекачування нафти в берегові сховища величезна кількість нафти потрапляє в море. Розливаючись по поверхні води тонкою плівкою в кілька мікрон, тонна нафти може покрити площу близько 12 км². Нафтова плівка порушує газо- і вологообмін між атмосферою й водоймою, що відіграють значну роль у формуванні клімату. Навіть незначна домішка нафти до морської  води викликає загибель ікри й мальків багатьох видів риб: Але головна загроза забруднення морських вод нафтою полягає в загибелі фітопланктону, що є першою ланкою харчового ланцюга мешканців моря. Фітопланк­тон є основним виробником кисню на земній кулі, виробляючи за рахунок фотосинтезу близько 70 % усього кисню. Катастрофічні розливи нафти в море приводять до знищення безлічі морських птахів. Водоплавні птахи дзьобом змащують свої пір'я жиром, який виділяють особливою залозою. У результаті пір'я не змочуються  водою, пух під пір'ям залишається сухим, навколо тіла птаха зберігається повітряний прошарок. Завдяки цьому птах тримається на волі й не мерзне навіть у холодній воді. Коли ж пір'я змочує нафта, вода проникає в шар пуху, птах замерзає й тоне.

Екологія

Шляхи зниження забруднення навколишнього середо­вища:

•   використання в автомобілях замість карбюраторних бензинових двигунів дизелів, у паливо яких не до­дають свинцю;

•   перспективними є розробки й випробування автомобі­лів, у яких замість бензинових двигунів застосовують електродвигуни, що працюють на акумуляторах, або двигуни, що використовують як паливо водень. Але ще є багато нерозв'язаних проблем;

•   на теплових електростанціях, що працюють на вугілл і викидають велику кількість оксидів сірки в газах, слід пропускати ці гази через спеціальні пристрої — скрубери, в яких сірка зв'язується вапном, тоді концентрація оксиду сірки істотно зменшується.

Теплові двигуни й здоров'я людини

Медицина

Шкідливі викиди, що утворюються в результаті роботи теплових двигунів, впливають на організм людини. Діоксид вуглецю діє на шкіру й слизові оболонки. Оксид вуглецю при вдиханні зв'язується з гемоглобі­ном крові, витісняючи з неї кисень, у результаті настає кисневе голодування, що позначається насамперед на центральній нервовій системі. Оксид вуглецю може зумовити появу хвороби серця — стенокардії. Діоксид азоту викликає сильне роздратування слизових обо­лонок очей. Альдегіди подразнюють очі, дихальні шляхи, вражають центральну нервову систему, нирки й печінку. У разі фотохімічного смогу запалюються очі, слизові оболонки носа і горла, відзначаються симптоми ядухи, загострення легеневих і нервових захворювань. Сірчистий газ призводить до росту онкозахворювань. Сполуки свинцю вражають органи й тканини організму, нервову систему, порушують обмінні процеси.

Запитання:

1)    Чому нафта розтікається по поверхні води тонкою плівкою?

2)    Як впливає нафтова плівка на біосферу водойми?

3)    Забруднення атмосфери відходами промисловості призводить до зменшення льодовиків у горах. Чому? Які можливі небажані наслідки цього?

4)    Чому ємності для зберігання бензину повинні за­криватися пробкою з гумовою прокладкою?

Підсумок: Проблема охорони навколишнього середови­ща є глобальною, тому що вона зачіпає інтереси всього людства. Земля — наш загальний дім, і ми повинні берегти й охороняти її. Сьогодні були порушені екологічні про­блеми нашої планети, пов'язані з використанням тепло­вих двигунів, і позначені шляхи їх розв'язання. Дякую всім за активну участь у конференції й сподіваюся, що в майбутньому ви завжди пам'ятатимете про екологію та необхідність її охорони заради здоров'я людини.

Джерело