Новые российские изобретения: опреснитель, термоконтейнер и подогрев бетона

В финал премии Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР) 2023 года вышло 20 работ. 10 в основной лиге и 10 среди изобретателей в возрасте до 35 лет. Победителей назовут на официальной церемонии награждения (намечена на  29 ноября). MASHNEWS продолжает изучать проекты финалистов. Они придумали опреснитель морской воды поточного типа, термоконтейнеры с вакуумной изоляцией и систему подогрева бетона углеволоконными проводниками. Все готово - или почти готово - к промышленной эксплуатации.

Сделать воду пресной

Проект инновационного опреснителя воды поточного типа представил инженер из Башкортостана Сергей Девяткин. И это уже не просто «проект». Промышленный образец установки, по его словам, будет готов вот-вот - во второй половине декабря 2023 года.

Как утверждает инженер, подобного опреснителя в мире еще нет. Пока еще никто в мире не в состоянии выдать два готовых продукта: пресную воду и сухую смесь солей. Причем, говорит Девяткин, делается это в потоке, то есть непрерывно.

СПРАВКА MASHNEWS:

• Средний показатель солености мирового океана - 35г/кг. Кроме поваренной соли (NaCl), морская вода содержит и другие химические элементы, которые можно получать из нее в промышленных масштабах.
• Для пищи может быть пригодна вода, в которой содержится не более 0,001г/мл солей.
• Существует много способов опреснения морской воды. Наиболее распространены: химический (в морскую воду добавляют реагенты, образующие нерастворимый осадок), дистилляторы (работают по принципу перегонки, который основан на разнице состава водяного пара и воды), ионные опреснители (ионы солей соединяются с ионитами).
• устройства обратного осмоса (очищаемая вода проходит по мембранам под давлением), кристаллизаторы (кристаллы льда образуются только из молекул воды) и другие.

Предложенный Сергеем Девяткиным опреснитель очищает воду с помощью ультразвука.

Очищенная от минералов и загрязнений морская вода поступает в блок диспергирования (распыления). Это система излучателей ультразвука, рассказывает Сергей Девяткин. Ультразвуковыми технологиями он занимается почти полвека.

Полученный под действием ультразвуковых излучателей аэрозоль с размером микрокапель воды 2-4 микрон, воздушным потоком направляют в испарительную камеру с тепловым нагревателем. Он поддерживает температуру от 150 до 200 градусов. Там непрерывно образуется водяной пар и мелкодисперсные частицы солей. Нам остается только отделить пар от соли. Это происходит в сепараторе,  рассказывает он.

«Мы это сделали с помощью высокоскоростных вентиляторов, скорость из вращения не менее 5000 об/мин, - объясняет изобретатель. - И, по сути, уже очищенный пар поступает в холодильник. Для него мы специально подобрали сечение трубок, чтобы конденсация пара шла достаточно эффективно. Опресненная вода поступает в емкость сбора. Эксперимент показал, что конденсируется 60% пара, который мы получили, но оставшиеся 40% не выбрасывать же в окружающую среду. Поэтому, мы сделали контур, который не сконденсировавшийся пар возвращает в блок распыления, там пар перемешивается с диспергированной средой, дополнительно нагревается, на это требуется меньшее энергии на испарение капель. Когда процесс выходит на установившийся режим, то идет он с высокой производительностью. Именно дополнительный контур помог значительно повысить эффективность процесса».

На лабораторной установке специалисты получили 80,3% выхода пресной воды от исходного объема соленой воды при минимальных затратах энергии.

Проект призван решить проблему, которая волнует многие страны мира, - себестоимость опресненной воды очень высока.

В три раза дешевле импортных контейнеров

Саранский инженер Олег Лияскин представил проект SelikaLab - емкости для перевозки термолабильных грузов. То есть продуктов, неустойчивых к тепловому воздействию, изменяющихся при нагревании. Это, в частности, вакцины.

Энергоэффективные термоконтейнеры нового поколения созданы на основе отечественных составляющих, время термостатирования у них до 240 часов, рассказывает Лияскин.

У логистических компаний и их клиентов существует проблема – они получают убытки при порче дорогостоящих грузов. Проблемой является и высокая стоимость эффективных термоконтейнеров, говорит он.

«Мы предлагаем два решения - переносные и транспортные контейнеры, которые позволяют перевозить грузы из Калининграда до Владивостока, по железной дороге, туда и обратно, без рисков для груза. Наши решения в три раза дешевле импортных аналогов, а на территории СНГ панелей, подобных нашим, – нет».

Авторы решили сконцентрироваться на термоконтейнерах для фармацевтического сектора из-за того, что там стоимость рисков перевозки медицинских препаратов и последствий от неправильной транспортировки особенно высока.

«Конструкция нашего переносного термоконтейнера позволяет защитить вакуумную теплоизоляцию от механических воздействий, увеличить скорость сборки изделия и ускорить сервисное обслуживание, если вакуумная изоляция выйдет из строя», - говорит Лияскин.

Эффективность именно вакуумной изоляции у специалистов вопросов не вызывает. По их данным, 2 см вакуумной панели заменяют 15 см пенополистирола.

Изобретателям есть за что побороться на рынке. По словам Лияскина, анализ показал, что в 2022 году объем российского рынка составлял около 500 тыс. контейнеров. Из них половина - импортные, из этой половины 85% медицинские термоконтейнеры.

Главный производитель таких контейнеров – Германия. При этом, Россия отправляет на экспорт 10 000 тыс. штук термоконтейнеров в год, и все они медицинские.

 

Нагреть бетон углеволоконными проводниками

Систему обогрева жилых и производственных зданий действует на основе графитированного волокна представил доцент кафедры материаловедения Мурманского арктического университета Артем Петров

Это актуально для Мурманской области – газификацией региона «Газпром» только начинает заниматься, многие дома не имею центрального отопления,  в области действует программа «арктический гектар», на котором люди начинают строить частные дома в удалении от города, пояснил Петров.

«Мы занялись проблемой отопления жилищ на основе теплого пола и способами его нагрева. Сейчас многие устраивают водяные теплые полы. Для них необходим коллектор, нужна разводка труб, обслуживание и периодическая тонкая настройка. Есть технологии инфракрасного теплого пола, но тэны (трубчатые электронагреватели – прим. ред.) могут периодически прогорать - есть такая проблема у недорогих моделей», - рассказывает Артем Петров.

Есть еще не очень распространённый в России метод обогрева карбоновыми, углеволоконными кабелями. Это новая технология, изготавливаются комплектующие в Китае, отечественных производителей пока нет. «То есть, что это за система и насколько она надежна, мы говорить пока не можем», - отметил Петров.

Мурманские специалисты в поисках альтернативы решили предложить свою систему обогрева пола. Полоски углеволокна при монтаже распределяют по площади помещения и «закорачивают» на термолегулятор.

«Мы можем легко и просто контролировать определенный контур, давать ему необходимую мощность и получать нужную температуру воздуха в помещении. Как мы считаем, этот кабель на 30% экономичней инфракрасного теплого пола», - говорит он.

Существует проблема повреждения традиционных типов теплых полов. «От всего этого мы избавляемся - углеволокно достаточно прочное, - рассказывает Петров. - При применении графитированного волокна нагрев бетона осуществляется за счет прохождения тока по тысячам тончайших углеволоконных проводников. У волокна есть фрагменты поперечных нитей, которые увеличивают теплоотдачу».

Материал готова поставлять - даже небольшими партиями - белорусская компания «СветлогорскХимволокно»

Это новая технология, ей требуется апробация, говорит Артем Петров. Сейчас ее испытали в «идеальных» условиях - без учета теплопотерь контура и температуры наружного воздуха.

Следующий шаг – испытания на реальном объекте. В результате должны появиться методические материалы, которые позволят сориентировать потребителя по затратам на электроэнергию.

Изобретения - это капитал

В этом году на премию ВОИР было представлено более семисот работ. Финалисты впервые в истории конкурса представляли и защищали свои проекты в открытом для общественности формате. Организаторы считают, что в результате итоговые результаты будут еще более объективными и непредвзятыми. Победитель получит 1 миллион рублей.

Напомним, что премию ВОИР специалисты называют одной из самых значимых инновационных наград в России.

Интеллектуальный капитал – это то, что дает развиваться стране, говорит Омар Тусупов, первый заместитель генерального директора ГК «РОЭЛ» (частная российская многопрофильная корпорация, работающая в сфере business development, прямых и венчурных инвестиций - прим. ред.).

«Мы активно помогаем Всероссийскому обществу изобретателей и рационализаторов. Стоимость продукции, которую внутри корпорации порождают наши изобретатели, превысила стоимость зданий, сооружений, оборудования. Если оценивать ее в деньгах – это капитал», - объясняет Тусупов.