CC BY
133
УДК 696/ 697(082)
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДЫ ИЗ ВЛАГИ ВОЗДУХА С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ ВИХРЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
© А.В. Бабин1, К.И. Чижик2, Н.В. Белоокая3
1 2
, Московский государственный строительный университет, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26. 3Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены результаты применения перспективных устройств, которые могут использоваться в качестве охладителей в конденсационных установках. Таковыми являются вихревые трубы (ВТ), которые используют в своей работе вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша). При использовании вихревой трубы в классических конденсационных установках возможно заменить одним устройством холодильный аппарат и вентилятор, обеспечивая одновременно охлаждение и воздухообмен. Вся представленная технология при использовании безмасляного пищевого компрессора позволит максимально эффективно осушить воздух, получив хорошую производительность конденсата. Ил. 1. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: водяные пары; влажность; вихревой эффект; влага; конденсат; эффект Ранка-Хирша.
PRODUCTION OF WATER FROM AIR MOISTURE USING NEW VORTEX TECHNOLOGIES A.V.Babin, K.I. Chizhik, N.V. Belookaya
Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoe Shosse, Moscow, 129337, Russia. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article introduces the application results of promising devices that can be used as coolers in condensers. These are vortex tubes (VT), which use a vortex effect (Ranque-Hilsch effect) in their operation. The use of a vortex tube in classical condensing installations enables the replacement of a refrigerating apparatus and a fan with one device providing cooling and ventilation. When using oil-free food compressor the discussed technology enables the most efficient dehu-midification and good condensate performance. 1 figure. 7 sources.
Key words: water vapor; humidity; vortex effect; moisture; condensation; Ranque-Hilsch effect.
Энергосберегающие мероприятия особенно актуальны в сфере водоснабжения и канализации, как и всей отрасли жилищно-коммунального хозяйства [7]. По представлениям древних натурфилософов две стихии - Вода и Земля - подобно элементам в трудах Гераклита Эфесского определяют строение видимого мира. Взаимодействие двух стихий осуществляется фазовым переносом влаги в мировом круговороте воды. Воздух тропосферы играет роль основного посредника во взаимодействии суши и Мирового океана и содержит в своем объеме по разным источникам от 12 до 15 тыс. м3 воды. Влага воздуха распределена в объеме атмосферы крайне неравномерно, на нижние слои атмосферы толщиной 1,5 км приходится свыше
99% водяного пара. Средняя абсолютная влажность вблизи земной поверхности составляет 11 г/мз, а в тропических районах эта величина доходит до 25 г/м3 и выше.
Большое количество стран, расположенных в аридных зонах, страдают от отсутствия пресной воды, хотя её содержание в атмосферном воздухе весьма значительно. Так, например, в Джибути СевероВосточной Африки в течение всего года практически не бывает дождей, но абсолютная влажность составляет 18-24 г/м . Количество воды, проносящейся над каждым квадратом в 10 км2 Аравийской пустыни или Сахары, равно по объему озеру площадью 1 км2 и глубиной 50 м. Более того, в 1 км приземного слоя атмо-
1Бабин Алексей Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89025195194, email: nosova@istu.irk.ru
Babin Aleksei, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile transport, tel.: 89025195194, email: nosova@istu.irk.ru
2Чижик Константин Иванович, кандидат технических наук, профессор кафедры водоотведения и водной экологии, тел.: 89037273482, e-mail: amn_55@mgsu.ru
Chizhik Konstantin, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Sewage Disposal and Water Ecology, tel.: 89037273482, e-mail: amn_55@mgsu.ru
3Белоокая Нина Витальевна, кандидат технических наук, доцент кафедры городского хозяйства, тел.: 891487233646 e-mail: bnv60@rambler.ru
Belookaya Nina, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Municipal Economy, tel.: 8914872336 46 e-mail: bnv60@rambler.ru
сферы в жарких, засушливых и пустынных областях Земли содержится до 20000 тонн водяных паров. Эффективная и недорогая технология получения воды из влаги воздуха может решить проблемы водоснабжения для 17% населения Земли, населяющие засушливые регионы.
В данный момент используются и внедряются несколько типов устройств для получения воды из воздуха атмосферы, пригодных только для засушливых регионов с тропическим климатом [1-6]. Основная масса из них требует больших энергетических затрат на дополнительное охлаждение, другие работают только при близкой к 100% относительной влажности воздуха. Все известные установки чрезвычайно громоздки, не отличаются широкими функциональными свойствами, требуют больших площадей и вредны для окружающей среды и человека, используя разрушающие озон газы и генерируя вредный для здоровья ультразвук. Устранение недостатков современных устройств требует от нас качественных научных исследований, новых инженерных решений и творчества изобретателей.
Большинство современных установок получения воды из влаги воздуха были разработаны в 1990-х годах и имеют тот же принцип работы, что используется для осушения воздуха в холодильных установках и кондиционерах. Они состоят из компрессора, конденсатора, испарителя, трубопроводов с хладагентом, образующих поверхность с низкой температурой, вентилятора, обеспечивающего воздухообмен, блока теплообменников и емкости для образующегося конденсата. Все части установки собраны в одном блоке и комплектуются устройствами для очистки осушаемого воздуха и конденсируемой воды. Основными потребителями энергии являются холодильный аппарат и вентилятор.
Одним из перспективных устройств, которые могут использоваться в качестве охладителей в конденсационных устройствах, являются вихревые трубы (ВТ) (рисунок), которые используют в своей работе вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша).
Сжатый воздух
Холодный поток
Диафрагма
Сопло
Камера
■ .
Дроссель
Адиабатная вихревая труба
Высокоскоростной турбулентный поток воздуха (газа) разделяется при вращении на охлажденное ядро и горячие периферийные слои. Для формирования вихря в простейшей «статической» холодильной машине - вихревой трубе используется сжатый воздух из заводской или бортовой пневмосети либо от переносного безмасляного компрессора. Температурное разделение смерча - «вихревой эффект» - самое «дешевое» открытие XX века, не потребовавшее тысячных коллективов и миллиардных вложений, дешевое и многообразное в конструктивных «воплощениях». Вихревая труба - первое из воплощений - холодильная машина без подвижных, изнашиваемых частей, если не учитывать устройство, производящее сжатый воздух. На данный момент в мировом фонде сотни изобретений, относящихся к ВТ, причем больше половины из них сделаны в СССР, России и большинство -трудами ученого, заслуженного изобретателя Азарова Анатолия Ивановича. Больше половины изобретений и проектов, использующих вихревой эффект, относятся к многоцелевой вихревой холодильной технике: это простые в производстве, безынерционные и безотказные в работе, необслуживаемые в эксплуатации ВТ -«точечные» воздухоохладители для всех отраслей машиностроения, пищевой промышленности и сельского хозяйства, транспорта и испытательной техники. Эти устройства до сих пор не использовались в конденсационных установках и привлекли наше внимание своей новизной, простотой и безотказной работой. В разработке технологии получения воды из влаги воздуха с помощью температурной конденсации важное место занимает выбор холодильной машины. Вихревой охладитель имеет КПД ниже парокомпрессионных охладителей, но с применением новых конструкций, а также комбинированных устройств, вихревой охладитель + термоэлектрических преобразователь, способны добиться более высокой эффективности, чем у пароконденсационной холодильной машины. Вследствие простоты конструкции конкурентоспособность ВТ как средства энергосбережения напрямую зависит от её энергетических характеристик и практически не зависит от затрат на её изготовление.
Использование вихревой трубы в классических конденсационных установках позволяет заменить одним устройством холодильный аппарат и вентилятор, обеспечивая одновременно охлаждение и воздухообмен. При этом большая часть влаги конденсируется уже при сжатии, остальная доступная влага выпадает на охладителе, так как температура воздуха после сжатия в компрессоре повышается. Вся представленная технология при использовании безмасляного пищевого компрессора позволит максимально эффективно осушить воздух, получив хорошую производительность конденсата.
Библиографический список
1. Азаров А.И. Вихревые трубы в промышленности. Изобретатель - машиностроению. Энергосбережение и вихревой эффект: исследование и освоение инновационных проектов. СПБ.: Изд-во ЛЕМА, 2010. 170 с.
2. Мазин И.П.. Шметер С.М. Облака. Строение и физика
3. Поршневые компрессоры: учеб. пособие для вузов. М.: Стройиздат, 1987. 187 с.
4. Конденсационные установки паровых турбин: учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1994. 288 с.
5. Абдыгалиев Ш.И. Наш ответ Феодосии // Аргументы и Факты. Казахстан. 2006. № 2. С.14-15.
6. Цимерман А., Яковенко И. Метод испарительного охлаждения воздуха: технология, преимущества, перспективы // Отопление, водоснабжение, вентиляция / ООО «ИД БА-Убизнес». 2004. №1.
7. Энергосбережение в ЖКХ: учебно-практич. пособие / Б.В.Башкин [и др.]; под ред. Л.В.Примака, Л.Н.Чернышова. М.: Академический проект; Альма-матер, 2011. 622 с.
УДК 711.41
СОЦИАЛЬНО-ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СРЕДА «НОВЫХ» ГОРОДОВ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПРИМЕРЕ БРАТСКА
А
© И.Е. Дружинина1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассматриваются проблемы формирования социально-пространственной среды «новых» городов Иркутской области в период пионерного освоения Сибири в XX веке, влияние этой среды на современные условия проживания. Определены ключевые характеристики и основные факторы, повлиявшие на развитие «новых» городов, а также специфика социально-пространственной среды жилых образований Братска. Ил. 8. Библиогр. 4.
Ключевые слова: «новые» города; социально-пространственная среда; освоенность; содержательность; комфортность; инфраструктура; соцкультбыт.
SOCIO-SPATIAL ENVIRONMENT OF "NEW" CITIES OF THE IRKUTSK REGION BY EXAMPLE OF THE TOWN OF
BRATSK
I.E. Druzhinina
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article deals with the formation problems of socio-spatial environment of "new" towns of the Irkutsk region when pioneering Siberia in the XX century. It considers the influence of environment on modern living conditions, identifies the key features and factors having affected the development of "new" towns and des cribes the specific character of the socio-spatial environment of residential units of the town of Bratsk. 8 figures. 4 sources.
Key words: "new" towns; socio-spatial environment; development; content; comfort; infrastructure; socio-cultural life.
Введение. Распространённые понятия «новые» и молодые города укоренились в развивающемся советском государстве в период активного освоения Сибири. Преобразования в экономике, хозяйственной отрасли, бурное развитие промышленности и потребность в значительных энергетических ресурсах адресовали население на неосвоенные просторы Сибирских территорий с их огромным природным потенциалом.
Для реализации этих целей создавались экономические предпосылки. В районы Севера были направлены имеющиеся в СССР огромные резервы рабочей силы, высвобождающиеся из различных сфер, в том числе из сельского хозяйства. Все процессы происходили под политическими лозунгами и контролем КПСС.
Масштабным стало освоение недр и природных ресурсов Иркутской области с начала 50-60-х годов. Получив импульс извне - по призыву партии (КПСС), Восточная Сибирь стала активно развиваться, молодежь страны поехала на комсомольские стройки, осваивать огромные таёжные просторы.
Потоки людской рабочей силы с западных регио-
нов страны, прибывающие сюда для возведения ГЭС, промышленных предприятий, побуждали к скорейшему строительству объектов жилья и социальной сферы и соответственно к новым подходам в проектировании, формировании социально-пространственной среды, отвечающей требованиям советского време-
ни.2
Развитие поселений Восточной Сибири прослеживается по трем сценариям - исторические города, получившие статус города еще в царской России, «новые» и молодые. Примерами «новых» городов в наше время считаются поселения Иркутской области, появившиеся в XVП-XVШ вв., но недостаточно активно развивающиеся вплоть до XX века. Статус городов они приобрели лишь в советский период. К ним можно отнести Братск, Усть-Илимск, Усолье-Сибирское, Че-ремхово, Усть-Кут, Тулун, Зиму, Слюдянку, Бодайбо, Свирск, Бирюсинск, Алзамай. Возводились и действительно новые, или молодые, города на ранее не освоенных территориях: Ангарск, Саянск, Железногорск-Илимский, Байкальск и др. В данной статье предлагается рассмотреть крупное городское поселение на примере Братска.
Дружинина Инна Евгеньевна, доцент кафедры архитектурного проектирования, тел.: 89148951275, e-mail: irk.allegro.id@gmail.com
Druzhinina Inna, Associate Professor of the Department of Architectural Design, tel.: 89148951275, e-mail: irk.allegro.id@gmail.com
2Вяткина Б.М., Дружинина И.Е. Социально-этический аспект архитектурной деятельности в условиях рыночной экономики // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2013. №1(4). С.143-151.
