ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 78 СОВРЕМЕННЫЕ

78
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
1.Johnson K.E., Mackenzie J.R. // J. Electrochem.
Soc. 1969. V. 116. N 12. P. 1697-1703.
2.Kuznetsov S.A., Gaune-Escard M. // Proc. 7th
Intern. Symp. on Molten Salts Chem. a. Technol. (MS
7). 2005. V. 2. P. 855-859.
Экологические технологии
Ecological technologies
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ
ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Балакирева О.В.
Вологодский государственный технический
университет, Вологда, Россия
(Научный руководитель –
к.т.н., доцент Чудновский С.М.)
Вода, используемая людьми, должна иметь качество, соответствующее видам ее использования и
требованиям контролирующих органов. Использованная вода, возвращаемая в окружающую среду,
не должна вредить этой среде. При поступлении
загрязнений в водоем, в случае аварийной ситуации
или при незаконном сбросе вредных веществ, чем
раньше будет обнаружено загрязнение, тем быстрее
оно будет устранено, и быстрее будут найдены виновные. Поэтому контроль качества воды должен
быть надежным, быстрым и точным.
Средства контроля качества воды, используемые
в настоящее время повсеместно, как правило, не позволяют проводить измерения быстро и с требуемой
точностью.
В Вологодском государственном техническом
университете было разработано устройство для экспресс-анализа воды, с помощью которого можно проводить измерения в автоматическом режиме, быстро
и точно, одновременно по семи показателям: температуре, мутности, гранулометрическому составу, электропроводности, электрофоретической подвижности,
вязкости и дзета-потенциалу (патент РФ № 2132049).
Проведенные исследования показали, что для эффективного управления технологиями водоподготовки,
а также для надежного автоматического экспресс-контроля качества воды на всех этапах ее использования
имеется возможность значительно расширить функциональные возможности устройства. В частности,
значительно повышается точность измерения гранулометрического состава взвеси и мутности воды. Кроме
того, увеличивается количество показателей, контролируемых в автоматическом режиме. К этим показателям
относятся химическая потребность в кислороде, общее
содержание железа, алюминия, фтора и другие.
В настоящее время осуществляется разработка
нового прибора, который позволит проводить измерения по 15 показателям.
Эффективное использование
энергии ветра в условиях сибири
Никитенко М. С.
Кузбасский государственный технический
университет, Кемерово, Россия
Effective method of wind power consumption in siberia
Nikitenko M. S.
Изучение вопроса использования экологически
чистой энергии ветра ведётся уже давно множеством
ученых и изобретателей. Но до сих пор не найдена
идеальная конструкция ветроэнергетической установки, а именно - роторной части. Причина в том, что
разным территориям свойственны разные ветры, их
сила и направление. Каждому типу ротора характерны
предельные и начальные скорости вращения. Самая
распространенная конструкция ротора – осевой вентилятор, пропеллер с горизонтальной осью вращения,
бесспорно, имеет ряд особенностей, которые делают
его незаменимым для использования в областях со
средними или сильными ветрами или ветрами постоянного направления. Однако использовать такой
ротор на энергоустановках в равнинных местностях
на подобии Сибири практически невозможно или неэффективно: начальная скорость недостаточна для
вращения ротора, ветер имеет разнонаправленный
характер и его силы не достаточно для ориентированного вращения самой установки.
В этом случае необходимо использовать центробежный тип ротора с вертикальной осью вращения.
Принимая такое решение, получаем возможность
улавливать ветры любого направления. Конструкция
энергоустановки упрощается. Начальная скорость
вращения для такого ротора ниже, чем у горизонтального осевого ротора, к тому же не требуется затрачивать полезную энергию на поворот по направлению
потока ветра. Кроме того, конец вала с пропеллером
при вертикальном расположении оси не работает
как консоль и не создаются излишние напряжения
в подшипниках.
Отметим, что для центробежных роторов с
пластинчатыми лопатками не характерна скорость
вращения, превышающая скорость движения потока
воздуха. Для решения этой проблемы можем объединить достоинства пропеллеров с достоинствами центробежного вентилятора. Выполним лопатки в форме,
имеющей профиль крыла. Вращательное движение
ветроколеса в этом случае создается не только за счет
угла наклона лопатки, но и за счет подъемной силы.
Таким образом, возникающая подъемная сила для
каждой лопатки, при условии жесткости конструкции,
целиком переходит в энергию вращения центробежного ротора. Считая лопатку крылом определенного
профиля, можем вычислить её коэффициент подъемной силы по формуле Джона Смитона:
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ № 3, 2009
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
где S – площадь лопасти в плане; ρ – плотность
среды; V – скорость набегающего потока; сl – безразмерный коэффициент подъемной силы, зависящий
от угла атаки α, угла нулевой подъемной силы α0
и коэффициента m, зависящего от формы профиля
крыла.
Произвести расчет одной лопатки проще, чем
рассчитать весь центробежный ротор в целом, так
как помимо фронтального воздушного потока,
внутри ротора образуются микропотоки и вихри,
влияющие на интенсивность вращения. В процессе
работы ротора их необходимо исследовать и полезно
использовать или обеспечить эффективный отвод по-
Следующие шаги исследования направлены на определение оптимального сочетания размера, веса и
частоты расположения лопаток. Так как ветер не
может дуть одновременно со всех сторон, то, возможно, необходимо обеспечить обдув нескольких
лопаток в пределах одного сектора направляющего
экрана. Однако стоит учесть, что микропотоки лопаток могут отрицательно влиять друг на друга, поэтому не стоит устанавливать их слишком близко.
Теоретические расчеты в совокупности с экспериментами смогут дать полное представление о
происходящих внутри ротора процессах, и получить
оптимальный рабочий орган для энергоустановок,
способных работать при малых скоростях ветра.
79
тока после прохождение через систему лопаток. Для
отвода потока может служить конусная направляющая вокруг оси, смещающая потоки ниже рабочей
области ротора.
При проведении первых испытаний на стенде,
подающем направленный воздушный поток, стала
очевидна необходимость установки экранов, направляющих поток. Подаваемый воздух, распределенный
равномерно по полуокружности ротора, действует
различно по две стороны от оси. На половине, где
поток был противонаправлен вектору скорости,
создавались помехи движению ротора. Установка
экранов помогает направить воздушный поток под
оптимальным углом на каждую лопатку, не создавая
усилия обратного вращения.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
УМЕНЬШЕНИЯ ВОДОПОДАЧИ ДЛЯ
КОММУНАЛЬНОГО СЕКТОРА
Попова Д.А.
Вологодский государственный технический
университет, Вологда, Россия
(Научный руководитель –
к.т.н., доцент Чудновский С.М.)
Многие города в различных странах мира испытывают дефицит питьевой воды. Не миновала эта
проблема и нас. Но российские города столкнулись
с ней в большей степени из-за того, что вода расходуется нерационально. Рассмотрим эту проблему на
примере г. Вологды.
Удельное водопотребление (количество воды,
подаваемое каждому из 320 000 жителей города)
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ № 3, 2009