В России создали компрессор, использующий жидкостное вытеснение газа вместо механического сжатия
Каждый раз, когда холодильник гудит, а кондиционер подает холодный воздух, внутри этих устройств работает одна и та же ключевая деталь — компрессор. Его задача — сжать газ-хладагент, который, нагреваясь, а затем остывая, забирает тепло и создает холод. Именно так работают все современные системы охлаждения. На сжатии газа основано множество современных технологий: от работы автомобильных двигателей и заправки газовых баллонов до промышленной сварки, производства газированных напитков и систем вентиляции в больницах. Но у современных установок по сжатию газа до давлений в десятки и сотни бар есть огромный недостаток: до 80% энергии они тратят не на работу, а на бесполезный нагрев, поэтому их КПД редко превышает 30%. Ученые Пермского Политеха создали первый в мире компрессор, который сжимает газы до существенных давлений принципиально иначе — плавно и почти без нагрева. В испытаниях установка показала КПД 98% — в несколько раз выше, чем у аналогов. Эта технология может сократить расход электроэнергии при промышленном сжатии газов в пять раз, что приведет к многомиллионной экономии и значительному снижению вредных выбросов.
Аргон — третий по распространенности газ в земной атмосфере после азота и кислорода. Его ключевое свойство — абсолютная химическая инертность. Это значит, что он не горит, не взрывается и не вступает в реакции с другими веществами. Благодаря этому сочетанию доступности и безопасности газ стал незаменимым элементом современной промышленности. Он защищает металл от окисления при сварке, служит наполнителем для энергоэффективных стеклопакетов, сохраняет свежесть продуктов в упаковке, используется в источниках света и создает чистую среду для высокоточных производств, например, для выращивания кристаллов в микроэлектронике.
Для всех этих применений аргон необходимо сжимать и хранить под высоким давлением, и эту задачу выполняет компрессор. Это универсальная машина, которая, уменьшая объем газа, резко повышает его давление. Высокое давление — это концентрированная энергия: оно позволяет компактно хранить газы, транспортировать их на большие расстояния и преобразовывать в мощное механическое движение. Благодаря этому компрессоры стали основой множества технологий: они приводят в действие станки на заводах, обеспечивают работу систем вентиляции и холодильников, используются для заправки газовых баллонов, транспортировки природного газа и в двигателях автомобилей и самолетов.
Независимо от типа, все традиционные компрессоры имеют общий недостаток: в процессе быстрого сжатия газ сильно нагревается. Из-за этого значительная часть электроэнергии тратится не на работу по увеличению давления, а на бесполезный нагрев самого газа и деталей машины. Для предотвращения разрушительного перегрева и возгорания требуются сложные и энергоемкие системы охлаждения, что еще больше снижает общую эффективность и увеличивает расходы. Фактический общий КПД компрессорных установок, работающих с высоким давлением, с учетом всех потерь, редко превышает 20–30%, что делает их очень «прожорливыми» потребителями электроэнергии в промышленности и коммунальном хозяйстве. Эти огромные потери на нагрев воздуха в конечном счете закладываются в стоимость продукции и услуг, влияя на цены для конечных потребителей — от тарифов на вывоз мусора и отопление до стоимости продуктов в магазине.
Впервые в мире ученые ПНИПУ разработали компрессор, в котором газ сжимается не традиционным механическим способом, а за счет плавного вытеснения его несжимаемой жидкостью — маслом. Статья опубликована в материалах конференции «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации».
Выглядит это так: внутри герметичной камеры находится сжимаемый газ. В ее верхней части — система микрофорсунок, работающая по принципу душа. Через них под давлением распыляется масло, создавая внутри плотный и равномерный дождь из мельчайших капель. Этот «душ» формирует однородный и подвижный жидкий «поршень». Масляный дождь продолжается, и уровень жидкости медленно, но неуклонно поднимается, равномерно уменьшая объем газовой полости и повышая давление.
Поскольку процесс протекает с крайне низкой скоростью, тепло, выделяющееся при сжатии, успевает отводиться через стенки камеры и рассеиваться. В результате температура газа практически не повышается. Такой подход не только минимизирует энергетические потери, но и кардинально повышает безопасность работы. Отсутствие перегрева и локальных высокотемпературных зон исключает риски, связанные с термическим разрушением, возгоранием и взрывом в случае работы с горючими материалами.
Эффективность новой технологии подтверждается результатами испытаний.
— При сжатии аргона температура газа изменилась всего на 3°C — с -70°C до -67°C. Для сравнения, в традиционном компрессоре аналогичное сжатие вызвало бы нагрев на сотни градусов. КПД разработанной установки достиг 98%, что в несколько раз превышает показатели лучших существующих аналогов. Эти цифры означают, что практически вся подводимая энергия преобразуется в полезную работу сжатия, а не рассеивается в виде тепла, — отмечает Владимир Сизов, доцент кафедры «Конструирования и технологий в электротехнике» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Данная разработка открывает новые возможности для энергетики и промышленности. Компрессор может стать ключевым компонентом в высокоэффективных тепловых двигателях, системах кондиционирования и тепловых насосах, где сжатие газа является основным энергозатратным процессом. Его внедрение способно сократить потребление электроэнергии в пять раз. Кроме того, технология применима для сжатия природного газа, водорода и других технических газов, что повысит эффективность их транспортировки и хранения. Это не только вопрос экономии, но и серьезный вклад в экологию за счет снижения энергопотребления и выбросов.
Сейчас ученые работают над разработкой двигателя внешнего сгорания, основанного на данном компрессоре.
Telegram 
Дзен 
VK Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Газовый гигант Elias 2-24b успел набрать массу Юпитера менее чем за миллион лет. Поскольку планета еще формируется, причем довольно далеко от своей звезды, объяснить столь быстрый рост трудно.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно