Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и создание экспериментального образца генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий для создания безопасных дыхательных зон при неблагоприятных природных и техногенных воздействиях

Докладчик: Лагунцов Николай Иванович

Должность: Генеральный директор, Руководитель, генеральный директор

Цель проекта:
1. Природные и техногенные катастрофы обычно приводят к разрушению территориальной инфраструктуры и загрязнению атмосферы. Ликвидация последствий катастроф, как правило, проходит в условиях недостаточных ресурсов жизнеобеспечения, основным из которых является плохое качество дыхательной атмосферы. Таким образом, представляется актуальным создание генераторов искусственной атмосферы для получения в замкнутых помещениях подготовленного для дыхания человека газа, т.е. дыхательной атмосферы, очищенной от опасных веществ, при этом, необходимо нормализовать дыхательную атмосферу по содержанию кислорода, угарного и углекислого газа. 2. Разработка научно–технических решений по созданию генераторов дыхательных атмосфер с очисткой от опасных примесей и различной степенью обогащения кислородом для создания безопасных дыхательных зон в замкнутых объемах при неблагоприятных природных и техногенных воздействиях, в том числе при радиационных авариях. В рамках поставленной задачи предполагается создание и проведение испытаний экспериментального образца многопараметрической мембранно-сорбционной системы с использованием наноструктурированных газоразделительных мембран, предназначенной для генерирования и поддержания локальных дыхательных атмосфер различного заданного состава в локальных зонах, например, в помещениях в местах скопления населения, пострадавшего при природных и техногенных воздействиях в мобильных госпиталях, в автомобилях и т.д. В настоящем проекте рассматриваются вопросы, связанные с созданием искусственной дыхательной атмосферы, отвечающей необходимым требованиям в условиях неблагоприятных природных и техногенных воздействиях. В данной постановке задача ставится впервые. В качестве базового выбран мембранно-сорбционный метод разделения газовых смесей с использованием непористых газоразделительных мембран.

Основные планируемые результаты проекта:
Список основных результатов:
1 Научно-технические принципы построения гибридных рециркуляционных мембранно-сорбционных газоразделительных систем;
2 Эскизный проект на макетный образец генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий;
3 Прототип генератора дыхательных атмосфер, реализованный в макетном образце.
4 Эскизный проект на экспериментальный образец генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий;
5 Прототип генератора дыхательных атмосфер, реализованный в экспериментальном образце генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий;
6 Программа и методика исследовательских испытаний экспериментального образца генератора искусственной атмосферы;
7 Математическая модель мембранно-адсорбционных процессов;
8 Методика определения кинетических констант сорбции для определения параметров блока КЦА и длительностей циклов работы блока КЦА;
9 Руководство по эксплуатации экспериментального образца генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий;
10 Рекомендации по использованию разработанного научно-технического задела в реальном секторе экономики;
11 Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка систем генерации дыхательных атмосфер на основе гибридной мембранно-сорбционной технологии разделения смесей».
Существуют различные типы кислородных генераторов, работающих на разных
принципах. Наиболее часто используется метод короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА метод).
В основе процесса адсорбционного разделения газовых сред лежит явление связывания твердым
адсорбентом компонентов газовой смеси. Достоинствами аппаратов, использующих метод КЦА являются
простота и относительная дешевизна. Однако метод нельзя назвать экономичным, так как в качестве
полезного продукта используется лишь малая часть обогащенного кислородом воздуха. Кроме того,
кислородные концентраторы, работающие по методу КЦА, не позволяют регулировать состав дыхательной
атмосферы по нужным параметрам и могут рассматриваться лишь как средство восстановления
нормального содержания кислорода в дыхательной атмосфере. Крупным недостатком указанных систем
является плохая очистка воздуха от угарного газа и органических примесей. Установки, работающие по
методу короткоцикловой безнагревной адсорбции, не позволяют очистить воздух от твердых частиц
(дыма), более того, возможно проникновение в воздух продуктов истирания сорбентов. Перечисленные
проблемы могут быть решены путем использования метода КЦА в гибридной мембранно-сорбционной
системе, разработка которой предлагается в настоящей работе.
В настоящем проекте рассматриваются вопросы, связанные с созданием искусственной дыхательной
атмосферы, отвечающей необходимым требованиям в условиях неблагоприятных природных и
техногенных воздействиях. В данной постановке задача ставится впервые.
Существующие аналоги только увеличивают концентрацию кислорода и не предполагают коррекции
состава дыхательной атмосферы по таким параметрам как углекислый газ и пары воды. Вместе с тем,
оптимальный состав дыхательной атмосферы может быть различным по важным для жизнедеятельности
человека компонентам, к которым кроме кислорода относятся углекислый газ и пары воды. При этом оптимальное для человека содержание указанных компонентов может быть как выше, так и ниже, чем в воздухе стандартного состава. В этой связи, создание систем, обеспечивающих оптимальный состав воздуха в зоне дыхания человека (локальная дыхательная атмосфера) в зависимости от его состояния, является актуальной задачей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области практического применения планируемых результатов.
Генератор искусственной дыхательной атмосферы в объеме может применяться для:
• создания локальных дыхательных атмосфер с повышенным содержанием кислорода на производственных объектах и объектах специальных структур, где требуется поддержание сотрудников в состоянии повышенной готовности и концентрации внимания, а также ускоренная реабилитация сотрудников;
•оснащения машин скорой помощи, создание кислородных палаток и других объектов с искусственной дыхательной атмосферой, обогащенной кислородом;
Разрабатываемые установки найдут также применение в социальных объектах – детских садах, средних и высших учебных заведениях, в офисных и жилых помещениях.
Прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений:
Создаваемый научный задел послужит базой для технологий газоразделения и технологий предупреждения
и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Текущие результаты проекта:
Составлен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
Проведен анализ существующих методов создания дыхательных атмосфер.
Проведены патентные исследования в области создания искусственных атмосфер.
Обоснованы направления исследований, методы и средства проведения исследований.
Обоснованы конструктивные решения гибридных мембранно-сорбционных технологических схем.
Разработана схема установки для исследования гидродинамических и разделительных характеристик блоков системы получения дыхательных атмосфер при проведении исследовательских испытаний. Разрабатывается ЭКД.
Проводится адаптация испытательных стендов для исследовательских испытаний образцов сорбентов и мембран.
Подготовлена рукопись статьи для публикации в журнале, индексируемой базами данных SCOPUS и Web of Science.