Установка для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля Российский патент 2023 года по МПК G01N27/407 F01N11/00 

Изобретение относится к лабораторным установкам и предназначено для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля.

Техническим результатом работы установки является определение зависимости концентрации токсичных продуктов сгорания в выхлопных газах автомобиля от свойств адсорбента (химического состава, среднего диаметра частицы, концентрации адсорбента в газовой среде), что позволит оценить эффективность устройств, используемых для снижения выбросов вредных компонентов выхлопных газов автомобилей в атмосферу.

Известен адсорбент для удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля в период холодного запуска двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2543168 С2 от 27.02.2015), представляющий собой цеолит типа ZSM-5 или типа ВЕТА-38, в который введен один из щелочных металлов - K, Na или Li при следующем соотношении, мас. %: натрий - 2,0-3,5, или K - 3-5 или Li - 4,5-5,5, или смесь натрий + калий в соотношении от 1:99 до 99:1 в количестве 2,0-5,0, или смесь натрий + литий в соотношении от 1:99 до 99:1 в количестве 2,0-5,5, или смесь калий + литий в соотношении от 1:99 до 99:1 в количестве 3,0-5,5, или смесь натрий + калий + литий при содержании каждого металла в смеси от 1 до 99% в количестве 2,0-5,5.

Известен катализатор для выхлопных газов, эффективно адсорбирующий NO_x и углеводороды (НС) при пониженной температуре или ниже пониженной температуры и эффективно осуществляющий конверсию и высвобождающий адсорбированные NO_x и НС при температурах, которые выше пониженной температуры, причем указанный катализатор для выхлопных газов содержит первый молекулярно-ситовый катализатор и второй молекулярно-ситовый катализатор, при этом первый молекулярно-ситовый катализатор содержит первый благородный металл и первое молекулярное сито, при этом второй молекулярно-ситовый катализатор содержит второй благородный металл и второе молекулярное сито, при этом первое молекулярное сито отлично от второго молекулярного сита причем первый благородный металл и второй благородный металл представляют собой палладий, и причем пониженная температура лежит в диапазоне от 200 до 250°С (патент RU 2680525 С1 от 22.02.2019).

Известна система обработки выхлопных газов, содержащая каталитический нейтрализатор; форсунку, расположенную выше по потоку каталитического нейтрализатора; и распылитель струи жидкости, расположенный между каталитическим нейтрализатором и форсункой и содержащий совокупность горизонтальных пластинок различного размера, причем меньшие пластинки по крайней мере частично вставлены внутрь больших пластинок (патент RU 127405 U1 от 27.04.2013).

В качестве прототипа выбрано устройство для удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля (патент RU 2490481 С1 от 20.08.2013), содержащее элемент для фильтрации выхлопных газов двигателя, каталитический нейтрализатор для улавливания токсичных составляющих, отличающееся тем, что в направлении по ходу движения потока отработанных газов двигателя после выхода из выхлопного тракта ДВС дополнительно между каталитическим нейтрализатором, напрямую воспринимающим поток отработанных газов из выхлопного тракта ДВС, и вторым нейтрализатором, воспринимающим поток выхлопных газов, прошедших через первый нейтрализатор, установлена ловушка «холодного пуска», выполненная в виде полого цилиндра, в полости которой размещен адсорбент, связанный одной магистралью с системой рециркуляции потока отработанных газов, а другой магистралью - со вторым нейтрализатором, при этом адсорбент ловушки холодного пуска представляет собой преобразованный цеолит типа ZSM-5, модифицированный ионами щелочных металлов.

Общим недостатком аналогов и прототипа является отсутствие возможности определения зависимости массы поглощенных токсичных веществ от свойств используемого поглотителя.

Описание изобретения и порядок работы

Установка для исследования процессов адсорбции токсичных веществ, содержащихся в автомобильных выхлопах, состоит из реакционной камеры 1, в которой расположен рассекатель 4 и устройства подачи адсорбента, оборудованные вентиляторами 7 и мелкоячеистыми сетками 5 для размещения измельченного адсорбента 6. Во входном и выходном патрубках реакционной камеры установлены фильтры из газопроницаемого материала 2 для предотвращения потерь адсорбента и газоанализаторы 3. Отработавшие газы (ОГ) в реакционную камеру подают через входной патрубок от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 8.

Порядок работы

На мелкоячеистые сетки 5 загружают навески порошкообразного адсорбента с известным химическим составом, массой и средним размером частиц. Для определения среднего размера частиц используют микроскоп.

Запускают вентиляторы 7 для взвихрения навесок 6. Запускают ДВС 8. Отработавшие газы поступают в реакционную камеру 1 и взаимодействуют с взвихренным адсорбентом в объеме камеры. Рассекатель 4 служит для равномерного распределения ОГ по объему камеры и увеличения времени их взаимодействия с адсорбентом.

По показаниям газоанализаторов 3 на входном и выходном патрубках судят о количестве поглощенных токсичных продуктов сгорания при прохождении ОГ через реакционную камеру 1. Эксперимент повторяют аналогичным образом, изменяя свойства адсорбента (химический состав, средний размер частицы, суммарную массу навесок).

О поглощающем эффекте судят, исходя из известных свойств адсорбента и разности показаний газоанализаторов.

Полученные зависимости могут быть использованы в качестве справочных данных при конструировании устройств, предназначенных для снижения токсичности выхлопных газов автомобилей.

Описание чертежа

На фигуре цифрами обозначены: 1 - реакционная камера; 2 - фильтры из газопроницаемого материала; 3 - газоанализаторы; 4 - рассекатель; 5 -мелкоячеистые сетки; 6 - навески измельченного адсорбента; 7 - вентиляторы; 8 - двигатель внутреннего сгорания для продукции отработавших газов

Изобретение относится к лабораторным установкам и предназначено для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля. Установка для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля состоит из реакционной камеры, оборудованной устройствами подачи порошкообразного адсорбента. Установка дополнительно включает рассекатель, мелкоячеистые сетки для размещения измельченного адсорбента, вентиляторы для его взвихрения и фильтры из газопроницаемого материала для предотвращения потерь адсорбента, установленных во входном и выходном патрубках реакционной камеры. Техническим результатом является определение зависимости концентрации токсичных продуктов сгорания в выхлопных газах автомобиля от свойств адсорбента (химического состава, среднего диаметра частицы, концентрации адсорбента в газовой среде), что позволит оценить эффективность устройств, используемых для снижения выбросов вредных компонентов выхлопных газов автомобилей в атмосферу. 1 ил.

Установка для исследования процессов адсорбции токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля, состоящая из реакционной камеры, оборудованной устройствами подачи порошкообразного адсорбента, отличающаяся наличием рассекателя, мелкоячеистых сеток для размещения измельченного адсорбента, вентиляторов для его взвихрения и фильтров из газопроницаемого материала для предотвращения потерь адсорбента, установленных во входном и выходном патрубках реакционной камеры.