IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ОЧИСТКА ВОЗДУХА В ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМАХ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность: Данный метод вентиляции и кондиционирования атмосферного воздуха в замкнутых помещениях отвечает санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.1.6.1032-01) и считается одним из самых экологических способом очистки воздуха.
Цели: Получение воздуха, максимально пригодного для дыхания людей
Задачи: Описание принципа работы, расчет размеров и необходимой мощности данного устройства
Новизна: История кондиционирования воздуха насчитывает уже тысячи лет. В Персии использовались конструкции - «ловцы ветра» ( en: Windcatcher). Первые документальные свидетельства их появления датируются 4-м тысячелетием до н. э., обеспечивающие охлаждение и увлажнение воздуха в помещении.
Идея очистки и увлажнения воздуха появилась очень давно, но это устройство содержит в себе все самое лучшее. Оно гораздо совершеннее и современнее, нежели его прошлые версии.
Практическая значимость: Практическая значимость проекта заключается в предполагаемой возможности использования устройства по очистке воздуха на Лунной Базе.
Перспективы решения поставленной задачи: Внедрение технологий на промышленном уровне в любых замкнутых системах планеты и реализация проекта устройства при дальнейшей колонизации Солнечной системы.
Глава 1. Устройство очистки и кондиционирования воздуха
1.1.Процесс очистки воздуха путём контакта с водяным паром.
Очистка воздуха в замкнутых системах, в нашем случае это город под куполом на поверхности Луны, построенный из-за отсутствия атмосферы на поверхности пригодной для жизни людей.
Изобретение Ананьина Алексея Эрнстовича и Богомолова Василия Борисовича относится к способу очистки и кондиционирования атмосферного воздуха. Способ и устройство его реализующее, предназначены для получения воздуха, пригодного в санитарном отношении для дыхания людей, комфортного как по абсолютной влажности, так и по содержанию в нем кислорода. Очистка воздуха в соответствии с предлагаемым способом происходит за счет контакта воздуха с большой поверхностью воды (водяным туманом), в результате чего большинство механических, биологических и химических примесей, содержащихся в воздухе, увлажняется и теряет статический заряд, коагулирует (укрупняется), растворяется во влаге и осаждается из воздуха на сортирующую поверхность.
Настоящее изобретение относится к методам и средствам для вентиляции и кондиционирования атмосферного воздуха в состоянии, максимально пригодном, в санитарном отношении, для дыхания людей, и точнее - к способу очистки и кондиционирования атмосферного воздуха в замкнутых помещениях и к устройству для его осуществления. Помещениями так же могут быть: купе, каюты, отдельные комнаты, квартиры, офисы, залы, станции метро, цеха и т.д.
Как известно, санитарно-гигиенические нормы наряду с другими характеристиками воздуха регламентируют его температуру, влажность, процентное содержание кислорода, содержание аэроионов, а также содержание пыли, токсичных газов и паров веществ в воздухе, которым дышат люди в производственных и бытовых помещениях.
1.2. Конструкция очистной установки
На Рис.1 и Рис.2 (См. Приложение 1) показано схематичное изображение устройства, содержащего:
• Кондиционер 8 для термической подготовки воды.
• Увлажнители 6 для обработки воздуха кондиционированной водой и осаждения пыли и других примесей из воздуха.
• Увлажненные сорбирующие поверхности 11 для собирания пыли и других примесей, осаждаемых из воздуха.
• Поддон 15 с водой для увлажнения сорбирующих поверхностей кондиционированной водой и аккумуляции в воде загрязнений с последующим их удалением.
• Забор из помещения и нагнетание воздуха в устройство осуществляется помощью вентилятора 1, устанавливаемого в корпусе устройства 2, при этом, на входе в устройство, при помощи соответствующих датчиков, оперативно связанных с микропроцессором управления, определяется температура, относительная влажность нагнетаемого воздуха. Если устройство содержит в себе концентратор кислорода, то на входе в устройство, с помощью датчика содержания кислорода, определяется и процентное содержание кислорода в воздухе.
• В верхней части корпуса 2 устройства размещаются бак 3 с теплообменником 4 для хранения и кондиционирования запаса чистой воды. Водопроводная вода, используемая в устройстве, предварительно фильтруется: от механической пыли, от минеральных солей, от токсичных газов и веществ.
• Ниже бака 3 в промежутке между воздуховодами подачи воздуха 5 в помещение размещаются модули УУВ 6 (см. Рис.2).
• Модули УУВ 6 размещаются таким образом, чтобы их эжекторы выходили в камеру увлажнения 7, где происходит процесс увлажнения и очистки воздуха.
• Вода для увлажнения (для распыления с помощью УУВ 6, и в поддоне для увлажнения дисков) охлаждается /нагревается до заданной температуры с помощью жидкости (антифриза), подаваемой из наружного блока 8.
• В наружном блоке 8, устанавливаемом вне помещения (на улице, на внешней стене), размещается кондиционер 9 для термической подготовки жидкости, подаваемой на теплообменники 4 и 16. Значение задаваемой для
воды температуры вычисляется микропроцессором по результатам анализа температуры и относительной влажности воздуха, выходящего из устройства.
• В наружном блоке также размещаются блоки молекулярных мембран 10 с вакуумным насосом и вентилятором для подачи воздуха, обогащенного кислородом, в устройство очистки и увлажнения, если такая опция в устройстве предусмотрена. Как показано на фиг.2, воздух с повышенным содержанием кислорода из внешнего блока нагнетается в устройство на вход камеры увлажнения, где он перемешивается и увлажняется с основной массой обрабатываемого воздуха. Подача такого воздуха контролируется датчиком концентрации кислорода на выходе воздуха из устройства по наперед заданному значению.
• Далее, по ходу движения воздуха, размещаются пакеты увлажняющих дисков 11 установленные на общей оси 12, на ложементе 13. Пакеты увлажняющих дисков 11 имеют большую поверхность влагообмена и постоянно находятся в смоченном состоянии, поэтому механические, биологические и химические примеси, содержащиеся в воздухе, смачиваются, теряют статический заряд, коагулируют, растворяются и осаждаются из воздуха на поверхность дисков 11. Пакеты дисков 11 вращаются посредством привода 14 и за счет вращения постоянно смачиваются в воде, налитой в поддон 15. Вода в поддоне 15, с помощью теплообменника 16, постоянно кондиционируется до заданной температуры. При смачивании дисков 11 в воде поддона, происходит смывание грязи с их поверхности. Грязь, смытая с дисков 11, естественно осаждается на дно поддона и периодически, вместе водой через клапан 17 насосом 18 удаляется в бытовую канализацию или, в зависимости от комплектации, в емкость для хранения отходов 19 с датчиком наполнения.
• Очищенный воздух проходит через окна 20, размещенные в плоскости перпендикулярной к плоскости вращения дисков 11 и по четырем воздуховодам 5 подается в помещение. В зависимости от того, какие крышки 21 сняты с окон 22, через эти окна воздух и будет поступать в помещение.
• При прохождении воздуха по воздуховодам 5 происходит измерение, соответствующими датчиками, его температуры и относительной влажности. По результатам этих измерений вычисляется точка росы в выходящем из устройства воздухе. Если в выходящем из устройства воздухе превышается заданная точка росы, то пропорционально понижается температура расходуемой воды из УУВ и в поддоне. Для более точного контроля и поддержания параметров атмосферы во всем объеме обслуживаемого помещения, используются выносные блоки датчиков измерения параметров воздуха оперативно связанные с микропроцессором управления устройством.
Технический результат предложенного способа и устройства заключается в повышении эффективности увлажнения помещения благодаря более точному поддержанию заданных параметров влажности.
Вывод
Данный способ подходит для использования на Лунной Базе, соответствует всем необходимым требованиям и нормам. Также может использоваться как на Земле, так и на других планетах.
Проведенные эксперименты доказали, что это устройство может работать продолжительное время, не теряя своих свойств.
Список Источников и Литературы
http://www.findpatent.ru/patent/249/2490558.html (Дата обращения 14.10.2017)
http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/9/9078/ (Дата обращения 20.10.2017)
http://solsys.ru/zemlya.htm (Дата обращения 20.10.2017)
https://tech.wikireading.ru/658 (Дата обращения 25.10.2017)
http://www.grandars.ru/shkola/estestvoznanie/luna.html (Дата обращения 24.10.2017)
Приложение №1
Рис.1
Рис.2