Планирование эксперимента по очистке выхлопных газов ультразвуком

Введение. В статье рассмотрен вопрос защиты окружающей среды от вредных компонентов отработавших газов автомобиля. С целью решения этой проблемы предложена разработка дополнительного устройства к выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания на основе метода очистки ультразвуковой коагуляцией.

Материалы и методы. В связи с необходимостью создания экологически безопасной выхлопной системы автомобиля планируется провести эксперимент, определяющий скорость оседания частиц газа на ультразвуковом стенде. Правильная постановка эксперимента требует проведения предварительного теоретического анализа и уменьшения количества параметров, имеющих влияние на эксперимент. Во время проведения эксперимента число рассматриваемых параметров должно достаточно точно отражать основные процессы и их взаимодействия. Однако процесс ультразвуковой коагуляции зависит от большинства параметров, таких как скорость оседания частиц, давление ультразвуковой волны, амплитуда колебаний, частота колебаний ультразвука, радиус частиц, динамическая вязкость, ускорение силы тяжести и массы частиц, которые могут усложнить и увеличить время проведения экспериментальных работ. С целью уменьшения набора переменных был применен метод теории подобия и анализа размерностей. Данный метод позволяет сократить число опытов и сэкономить время, средства и другие ресурсы, затрачиваемые на эксперимент при большом количестве параметров.

Результаты. В результате было получено минимальное количество безразмерных критериев, позволяющих повысить эффективность обработки экспериментальных данных на ультразвуковом стенде.

Заключение. Таким образом, полученные безразмерные критерии позволяют составить план эксперимента по определению скорости оседания частиц отработавших газов автомобиля на ультразвуковом стенде и подтвердить применимость метода очистки ультразвуковой коагуляцией.

1. Shamim T Effect of engine exhaust gas modulation on the cold start emissions International Journal of Automotive Technology, 2011, vol. 12 no. 4, pp. 475-487.

2. Kheirbek I., Haney J., Douglas S., Ito K., Matte T The contribution of motor vehicle emissions to ambient fine particulate matter public health impacts in New York City: A health burden assessment Environmental Health: A Global Access Science Source, 2016, vol. 15, no 1, p.89.

3. Вольнов А.С.,Третьяк Л.Н., Герасимов Е.М. Новые подходы к очистке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания // ВЕСТНИК ОГУ 2014. №10 (171). С.36-43.

4. Ложкин В.Н., Шульгин В.В., Максимов М.А. О моделировании систем очистки выхлопных газов ДВС с использованием нейтрализаторов фазового преобразования и тепловых аккумуляторов // Журнал «Технико-технологические проблемы сервиса». 2011. №2(16). С.16-22.

5. Ibatov M.K., Aliev S.B., Balabayev O.T., Askarov B. Sh. Main results of experimental studies of open-pit mines diesel locomotive internal combustion HYPERLINK “https://www.scopus.com/record/display. uri?eid=2-s2.0-85072051856&origin=reflist”engineisol ation, Ugol, 2019, no. 7, pp. 28-30.

6. Gallego-Juarez J.A., Graff K.F. Power HYPERLINK “https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-84940519069&origin=reflist”Ultrasonics HYPERLINK “https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-84940519069&origin=reflist”: Applications of High-Intensity Ultrasound. Cambridge, Woodhead HYPERLINK “https://pureportal.coventry. ac.uk/en/publications/power-ultrasonics-for-food-processing-2” Publishing, 2015. pp. 1-1142.

7. Aнтoнникoвa A.A., Кopoвинa Н.В., Кудpяшoвa О.Б. Ультpaзвукoвoe ocaждeниe мeлкoдиcпepcнoгo aэpoзoля // Извecтия Тoмcкoгo пoлитexничecкoгo унивepcитeтa. 2014. №2. С. 57-62.

8. Кукешева А.Б. Экспериментальное исследование коагуляции выхлопных газов под действием ультразвука. Республиканская студенческая научная конференция. «Вклад молодежной науки в реализацию Стратегии «Казахстан - 2050».2019. №1. C. 980-981.

9. Ибaтoв М.К., 1"^ И.А. Уcтpoйcтвooчиcтки выxлoпныx гaзoв. Caгинoвcкиe чтeния «Интeгpaция нaуки, oбpaзoвaния и пpoизвoдcтвa - ocнoвa peaлизaции Плaнa нaции». 2019. №11. С. 335-336.

10. Кaдыpoв A.C., 1"^ И.А., Capceмбeкoв Б.К. Иccлeдoвaниe ультpaзвукoвoй oчиcтки oтpaбoтaв-ших гaзoв двигaтeлeй внутpeннeгo cгopaния. XV Мeждунapoдная нaучнo-пpaктичecкая кoнфepeнция «Пepcпeктивныe вoпpocы миpoвoй нaуки». 2019. №13. С. 76-80.

11. Кадыров А.С., Балабаев О.Т., Аскаров Б.Ш., Жашкеев Е.К., Аскарова А.Б. Разработка устройства для изоляции отработавших газов двигателя подземной самоходной машины. Труды Университета. 2020. №1. С. 113-116.

12. Ибатов М.К., Кадыров А.С., Пак И.А., Кадырова И.А., Аскаров Б.Ш. Результаты экспериментальных исследований работы емкостного оборудования ультразвуковой очистки отработавших газов автотранспорта // Уголь. 2020. № 2. С. 73-78.

13. Кадыров А.С., Суюнбаев Ш.М., Сарсембеков Б.К. Экспериментальное исследование ультразвукового автомобильного глушителя. Сагиновские чтения. «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации». 2020. №12. C. 605-607.

14. Пак И.А., Ибатов М.К., Баурова Н.И. Устройства ультразвуковой очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания транспортной техники. Сагиновские чтения. «Интеграция науки, образования и производства - основа реализации Плана нации». 2020. №12. C. 634-636.