Аэрокосмическая школа Авторы: Сергиенко Роман Сергиенко Антон, ученик 10 класса Научный руководитель: Дмитриев Сергей Анатольевич, преподаватель ТРИЗ

В городе Красноярске существует экологическая проблема, связанная с незамерзанием Енисея в зимнее время года. Проблема возникла в шестидесятые года вследствие инженерных ошибок при проектировании Красноярской ГЭС

Вследствие незамерзания Енисея в зимнее время года увеличивается влажность воздуха, а в условиях резко континентального климата нашего города это вредит здоровью горожан. Следовательно проблема нуждается в решении.

В Аэрокосмической школе в 1998 году был предложен способ нанесения льда на поверхность Енисея. Суть его заключается в следующем:

1. Осуществляется забор части воды из Енисея 2. Осуществляется глубокое переохлаждение воды до 0 градусов Цельсия 3. Производство охлаждённого воздуха 4. Смешивание полученной воды с охлаждённым воздухом 5. Распыление смеси с толще Енисея 6. Охлаждение смеси на морозном воздухе

Данный проект был одобрен и запатентован Однако проект нуждается в дальнейшей технической проработке. В частности, необходимо продумать холодильную установку для данного устройства

Для охлаждения воды можно использовать традиционные компрессионные холодильники. Но у них есть два существенных недостатка: используемые в таких холодильниках фреоны вредят экологии компрессионные холодильники потребляют очень много энергии Так что этот вариант неприемлем

Выгоднее всего охлаждать воду самой водой. И этого можно достичь! Известно, что при испарении вода охлаждается (т.е. такой процесс является эндотермическим). Если заставить воду, взятую из Енисея эффективно испаряться или даже кипеть (ведь кипение - наиболее интенсивный вариант парообразования) при температуре 0 градусов Цельсия, то проблема экологически чистого и производительного охлаждения воды будет решена.

0 0 С Заставить воду кипеть при 0 градусов Цельсия можно, подавая её в камеры с большим разрежением: известно, что чем ниже давление тем ниже температура кипения жидкости.

Итак, принцип работы предлагаемой холодильной установки заключается в следующем: воду из Енисея необходимо подавать в специальные камеры с пониженным давлением. Вода начнёт кипеть и её часть испарится; оставшаяся часть воды окажется переохлаждённой

Схема работы установки по замораживанию Енисея Насос для откачки пара Холодильная камера Подача воды в камеру Подача пара в конденсатор Плотина ГЭС Енисей Подача сжатого воздуха Водозабор воды из Енисея

Конусообразная камера для охлаждения воды Труба, по которой вода поступает в камеру для охлаждения Вода поступает по касательной к камере и начинает закручиваться За счёт создания разрежения в камере из-за разности радиусов трубы и камеры вода начинает испаряться и, следовательно, охлаждаться Труба, по которой сжатый воздух поступает в воду Труба, по которой смесь поступает в Енисей Пар забирается из камеры

Для чего нужно осуществлять закрутку волы в камере? Так как в камере постоянно забираются насосом пары, то насос может забрать и воду, которую необходимо охладить. Поэтому в камере осуществляют закрутку воды, а пар забирается из центра камеры. Центробежные силы уравновешивают силу тяги вакуумного насоса и вода не будет захватываться.

Предлагаемая установка позволяет не только использовать экологически чистые способы охлаждения, но и на порядок сократить энергетические затраты : компрессионные холодильники потребляли для замораживания около 300 МВт электрической мощности, а вакуумные насосы в предлагаемом проекте - порядка Мвт