Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Физики из Объединенного института высоких температур РАН и МФТИ научились проводить более устойчивые и «физически корректные» компьютерные эксперименты со слабо вырожденной водородной плазмой в области низких температур.
Возвышающиеся среди равнины ветряки, по-видимому, кажутся самцам летучих мышей подходящим элементом ландшафта, чтобы петь там брачные песни и привлекать самок. Такое поведение — причина гибели летучих мышей в зоне ветрогенераторов, пришли к выводу авторы нового исследования.
Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
Итальянские исследователи доказали, что за столетие до знаменитого извержения Везувия, во время осады Помпеев армией римского полководца Луция Корнелия Суллы в I веке до нашей эры, город обстреливали из полибола — скорострельного оружия эпохи Античности.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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