ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ КАПЛЯМИ ОТРАБОТАННОГО АВТОМОБИЛЬНОГО МАСЛА

 

Латышенко М.П., Герасименко С.В., Подгорный А.И.

(КузГТУ, г.Кемерово, РФ)

 

Тhe article proposes a method for determining the operational area of contamination of the used motor oil.

 

Загрязнение земной поверхности каплями отработанного масла от автомо­билей приводит к увеличению экологической опасности в Кузбассе. Как показы­вают наблюдения, отрыв капли масла происходит в основном в момент торможе­ния и остановки автомобиля. Наиболее напряженными участками по количеству вредных выбросов в городах Кузбасса являются остановки и перекрестки, стоянки возле домов, магазинов, административных зданий, а также на привокзальных площадях. Средние диаметры и площади загрязнения на дорогах г. Кемерово со­ставили: от легковых автомобилей – =0,0348м S_e=0,00096м²; =0,037м и S_e=0,00010746м² – от автобусов, грузовых автомобилей, маршрутных такси. Данные получены авто­рами на остановках, перекрестках и на привокзальной площади г. Кемерово.

Для определения площади загрязнения в лабораторных условиях от капель отработанного масла была создана установка ПК-1 рис. 1.

 

                                                      

                                               ____ 2

 

                                               __________3

 

 

                                                    ______4

 

 

 

 

                                                  ________1

 

 

 

Рисунок 1- Лабораторная установка ПК – 1

 

Установка состоит из: платформы – 1, штока – 2. На штоке – 2 укреплена передвижная емкость для отработанного масла – 3, на которой установлен двух ходовой кран – 4. Максимально возможное перемещение емкости 1,5 м. позволяет имитировать все возможные расстояния от двигателя до профиля поверхности.

Порядок работы. Отработанное масло заливается в передвижную емкость и через двух ходовой кран капли масла выводятся на имитирующую поверхность. Исследования проводились по высоте от 100 мм до 1000 мм с шагом 100 мм. Эксперимент проведен с каплями от 1 до 21. Каждый замер диаметра площади загрязнения проводился 4 раза.

Определение средней площади загрязнения для различных событий проведено по формуле:

S_i = π * d_i² / 4                                  (1)   

В результате расчетов была получена условная средняя единичная площадь загрязнения от одного автомобиля S_e=0,0009 м² при среднем диаметре пятна загрязнения  d_c = 0,03388м.

На основе расчетов, проведенных по разработанному методу, построена зависимость среднего диаметра пятна загрязнения от высоты отрыва капли отработанного масла для различных событий, которая представлена на рис.2

Рисунок 2 - Зависимость среднего диаметра пятна загрязнения от высоты отрыва капли отработанного масла. (1 – одна капля, 2 – три капли, 3 – семь капель, 4 семнадцать капель, 5 – двадцать одна капля)

 

По результатам лабораторных и промышленных исследований авторы предлагают определять площадь загрязнения в городах Кузбасса по следующему выражению:

                                       , м²                                        (2)

где  - площадь загрязнения от легковых, маршрутных такси, автобусов и грузовых автомобилей соответственно, м²    

 

                                               (3)

                                               (4)

                                               (5)

                                               (6)

В выражениях (3,4,5,6) 0,6 0,8, 0,8, 0,8; - коэффициент загрязнения от легковых, маршрутных такси, автобусов, грузовых автомобилей соответственно.

 - количество легковых, маршрутных такси, автобусов и грузовых автомобилей соответственно.

Свободное падение капли отработанного масла на поверхность дороги происходит, если пренебречь сопротивление воздуха, равноускоренно с ускорением g=9,81 м/с². Если капля отработанного масла падает с высоты h с начальной скоростью равной 0, то время падения t и скорость в конце падения v равны соответственно.

t = , v =

Находясь на высоте h, капля обладает потенциальной энергией равной

                                                E = mgh                                                              (7)

После падения, потенциальная энергия переходит в энергию поверхностного натяжения равную:

                                            E = σS                                                               (8)                                             

С учетом (1), (7) и (8) получим, что коэффициент поверхностного натяжения определится:

                                             σ =                                                           (9)

 

По выражению (9) нами построен график в координатах σ и h

Рисунок 3- Зависимость коэффициента поверхностного натяжения от высоты

       

Рисунок 4- Модель капли на поверхности

 

Лабораторные исследования показали, что с течением времени под воздействием поверхностного натяжения 13 капля растянется через 15 – 20 минут и её толщина будет равна высоте одной молекулы масла.

Сходимость лабораторных и промышленных исследований позволила установить, что средним диаметром пятна загрязнения можно принять равным 30 – 40 мм площадью от 0,0007 м² до 0,001256м².

В результате промышленных и лабораторных исследований установлено, что наиболее загрязняющими автомобилями являются: маршрутные такси, автобусы и легковые автомобили со сроком эксплуатации более 10 лет.

Таким образом, по предложенной методике предлагается определить площадь загрязнения каплями отработанного масла в городах.