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

Номер контракта: 14.579.21.0046

Руководитель: Лагунцов Николай Иванович

Должность: Генеральный директор

Организация: Публичное акционерное общество "Аквасервис"
Организация докладчика: Открытое акционерное общество "Аквасервис"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
искусственная дыхательная атмосфера, ликвидация природных и техногенных катастроф, радиационное загрязнение, мембранное газоразделение, короткоцикловая адсорбция, гибридные газоразделительные системы, удаление кислых газов, окисление угарного газа, адсорбция токсичных газов, гибридные методы разделения газовых смесей, искусственная вентиляция легких, отравление угарным газом, послеоперационное восстановление, дымовое и аэрозольное загрязнение.

Цель проекта:
Проект направлен на разработку 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. Целью проекта является разработка научно–технологических решений по созданию генераторов дыхательных атмосфер для создания безопасных дыхательных зон в замкнутых объемах при неблагоприятных природных и техногенных воздействиях, в том числе создание мобильных источников кислорода для питания аппаратов искусственной вентиляции легких.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными результатами проекта являются технологическая схема гибридной системы воздухоразделения, методика определения эффективных циклограмм гибридной системы, устройство рекуперации энергии сбросового газа, а также экспериментальный образец генератора дыхательных атмосфер.
Разработанная гибридная мембранно-сорбционная система представляет собой однокомпрессорную рециркуляционную систему состоящая из сорбционного и мембранного блоков, которая позволяет не только объединить преимущества двух технологий разделения, но и нивелировать их недостатки, рециркуляционный поток в такой системе подмешивается с помощью эжекционного смесителя. Для эффективной работы сложной системы с рециркуляционной связью необходима методика построения циклограммы.
Основными характеристиками конечного продукта - генератора дыхательных атмосфер: производительность не менее 0,6 куб.м./час воздуха с концентрацией кислорода не менее 50% при давлении не менее 6 атм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемый генератор дыхательных атмосфер для создания безопасных дыхательных зон в замкнутых объемах при неблагоприятных природных и техногенных воздействиях должен иметь производительность не менее 0,6 куб.м./час воздуха с концентрацией кислорода не менее 55% при давлении не менее 6 атм. Характеристики генератора сформулированы на основе требований к составу газовой смеси, подаваемой в аппараты искусственной вентиляции воздуха.
Элементы новизны научных, конструкторских и технологических решений содержат работы, связанны с развитием общей теории построения рециркуляционных гибридных схем, конструктивные решения эжекторных гибридных технологических схем, системы рекуперации энергии сбросового газа.
Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень, показывает, что ранее под гибридными мембранно-сорбционными системами многие авторы понимали комбинацию мембранного и сорбционного блока, при которой один блок устанавливается за другим, т.е. последовательное соединение блоков. Такую систему следует называть комбинированной мембранно-сорбционной системой. В настоящей работе рассмотрен новый тип системы - рециркуляционная система состоящая из сорбционного и мембранного блоков, которая позволяет не только объединить преимущества двух технологий разделения, но и нивелировать их недостатки.
Для достижения заявленных результатов проводятся экспериментальные исследования и теоретическое моделирование молекулярно-селективного переноса газов в гибридных системах, а также создание на этой основе лабораторных и макетных образцов мембранных и мембранно-адсорбционных модулей и установок.
Работа включает:
Патентные исследования.
Выбор конструктивных решений гибридных мембранно - сорбционных технологических схем процесса.
Разработку теоретических основ мембранно-адсорбционных процессов, математическое моделирование, численные исследования, в том числе расчеты поглотительной способности различных сорбентов при различных давлениях (изотермы сорбции), исследования различных систем газ-мембрана-адсорбент с использованием газоразделительных мембран, формулировку требований к мембранам и адсорбентам.
Разработка и экспериментальная апробация циклограмм рабочего режима гибридных мембранно-сорбционных систем.
Для подтверждения концепции гибридной системы изготовлен образец генератора дыхательной атмосферы.
Предполагается создание и испытание экспериментального образца мембранно-адсорбционной системы генерирования искусственных атмосфер на основе использования газоразделительных мембран, предназначенной для создания искусственных атмосфер различного состава.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые установки найдут применение в социальных объектах – детских садах, средних и высших учебных заведениях, в офисных и жилых помещениях. Генератор искусственной дыхательной атмосферы в объеме может применяться для:
- создания локальных дыхательных атмосфер с повышенным содержанием кислорода на 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;
- создания кондиционеров, регулирующих не только температуру в помещении, но и состав воздуха.
Практическое внедрение результатов проекта позволит повысить качество жизни населения, модернизировать системы спасения и реабилитации пострадавших при природных и техногенных катастрофах, создать новую инновационную продукцию - кондиционеры нового типа.
Прогноз влияния полученных результатов на развитие научно-технических и технологических направлений определяется разработкой новых технических решений, влияющих на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сфере.
В результате работы будет создан масштабный научный задел, который окажет влияние на группу отраслей, связанных с мембранной и сорбционной технологиями разделения газовых смесей.


Текущие результаты проекта:
Основные текущие результаты проекта
Получены новые результаты в теории построения рециркуляционных гибридных мембранно-адсорбционных схем, в частности предложены новые технологические схемы организации процесса разделения в гибридных мембранно-сорбционных системах. Проанализирована эффективность гибридных схем исходя из установленных принципов построения оптимальных рециркуляционных разделительных систем.
Дано обоснование конструктивных решений гибридных мембранно-сорбционных технологических схем. Рекомендована гибридная эжекторная рециркуляционная одноконтурная мембранно-сорбционная система без сжатия рециркуляционного потока, применение которой позволяет снизить энергопотребление до 20%. Выбранная технологическая схема лишена недостатков, присущих одноступенчатым установкам, основанным на использовании метода короткоцикловой адсорбции
Проведены численные исследование одноконтурной гибридной мембранно-сорбционной воздухоразделительной системы для обогащения воздуха кислородом. Проанализирована эффективность такой системы в зависимости от селективности сорбента и мембраны при установленных отношениях давлений. Проведено сравнение различных режимов работы мембранно-сорбционной системы.
проведено математическое моделирование процесса разделения газовой смеси методом короткоцикловой безнагревной адсорбции. Моделирование выполнено для случая разделения многокомпонентных смесей. Модель построена на принципах линейной сорбции для случая независимой сорбции компонентов.
Разработано устройств рекуперации энергии потока сбросового газа для повышения эффективности блока КЦА.
Разработан и изготовлен макет генератора дыхательных атмосфер. Состав генератора: блок подготовки воздуха, сорбционный блок, мембранный блок, блок контроля и управления системой. Разработана программа и методика испытаний.
Подготовлена заявка на получение патента на однокомпрессорное устройство одновременного регулирования в помещении содержания кислорода и удаления углекислого газа.