Экономика

Искусственная вентиляция лёгких всего населения

Для населения города придуманы и реализованы улицы, железные и автомобильные дороги, воздушные и подземные электропровода, трубопроводы для холодной и горячей воды, канализация для жидких отходов, электромагнитные мачты для связи и телевидения и многое другое. Отдельной строкой выделим дымовые трубы.
Чего же не хватает городу и людям, живущим в нем? Им не хватает кислорода, чистого атмосферного воздуха. Это особенно заметно, когда город погружается в смог в безветренную погоду. Часто такие дни называют «чёрным небом».
Творческая группа ученых Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ) считает конечной целью своих разработок искусственную вентиляцию (по-русски — проветривание) всего населения города в период смога.
Причины возникновения смога
Как известно, холодный воздух стекает ночью с гор в тихую безветренную погоду, и утром мы видим туман. Это поэтически подметил Афанасий Фет:
Как первый золотистый луч
Меж белых гор и сизых туч
Скользит уступами вершин
На темя башен и руин,
Когда в долинах, полных мглой,
Туман недвижим голубой, —
Пусть твой восторг
во мглу сердец
Такой кидает свет, певец!
В появлении тумана играет роль расположение населенных пунктов в долинах холмов и гор, то есть природно-географическое условие.
Новокузнецк как раз расположен в котловине отрогов Кузнецкого Алатау, Горной Шории и Салаирского кряжа. Когда проезжаешь по горам вблизи города, то видишь мглу (непрозрачный воздух), покрывшую весь город.
Очень загрязненными городами в Российской Федерации считаются Норильск, Череповец, Новокузнецк (всего порядка пятидесяти). В период смога в Новокузнецке чистый воздух находится, ориентировочно, на высоте гор, окружающих город, то есть порядка 300 метров над уровнем моря. В Новокузнецке можно наблюдать, например, истечение дыма из дымовой трубы Кузнецкой ТЭЦ, одной из самых высоких (такая же — на ТЭЦ ЕВРАЗ ЗСМК). Высота их 253 метра. Дым, охлаждаясь и уподобляясь по цвету инверсионному следу от реактивного самолета, не может пробить его верхний теплый слой смога. Его струя сгибается горизонтально и остается в пределах городского смога со своими загрязняющими веществами и концентрацией. Дымовой трубе Кузнецкой ТЭЦ не достает порядка сорока семи метров, чтобы её оголовок оказался выше смогового тумана.
Напоминаем, что смог — ядовитый густой туман с примесью дыма, газовых и пылевых отходов производства, выхлопных газов автомашин с двигателями, работающими на бензине и дизельном топливе, с концентрацией, многократно превышающей предельно допустимую (ПДК).
Однажды, будучи тридцатилетним, я вынужден был обратиться к врачу Субботину по специальности «ухо, горло, нос». При отхаркивании у меня появлялись кровяные вкрапления. Узнав, что я родился и проживал все время в Новокузнецке, он сделал заключение: «У вас — сухой катар глотки, то есть воспаление слизистой оболочки». Причем на мой вопрос, излечимо ли это, он ответил, что это неизлечимо, не кушайте все резкое, иссушающее глотку, например, водку.
Напомним, что приземный смог характеризуется толщиной от нескольких десятков до сотен метров и температурной инверсией, то есть увеличением температуры от десятых долей и до 15 — 20 градусов снизу-вверх, вместо обычного понижения в земной атмосфере. Верхние слои смога теплее нижних и являются своеобразным «затвором» для нижних.
Недостатками обычных, стационарных дымовых труб, как средств борьбы со смогом, являются:
— невозможность оперативного увеличения высоты действующей трубы в период смога, так как оголовок трубы находится ниже верхнего слоя смога;
— недостоверность показателей выбросов, несоответствие точек отбора и отсутствие газоочистных установок. (По результатам проверок Госприроднадзора РФ по поручению Президента РФ в соответствии с федеральным проектом «Чистый воздух».)
Рекомендации местной власти при смоге
Следует отметить, что контроль за состоянием городского воздуха осуществляется регулярно. Однако мероприятия по созданию в городе чистого воздуха во время смога плачевные: перевести работу промышленных предприятий на меньшую производительность, закрыть форточки, не выходить без необходимости из дома и надеть марлевую маску.
По мере сил предприятия совершенствуют свои промышленные процессы и строят очистительные установки с целью сокращения загрязняющих веществ в городском воздухе. Однако интенсивную автомобилизацию с двигателями внутреннего сжигания топлива администрация города не может запретить. Когда только их заменят электромобилями?!
Мы полагаем, что ученые СибГИУ внесли своевременный вклад в решение мероприятий, направленных на улучшение экологической среды в известных «грязных» городах Российской Федерации, в рамках федерального проекта «Чистый воздух».
Простое и не очень затратное решение проблемы
В СибГИУ разработана конструкция эластичной дымовой трубы, способной сократить время неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), то есть смога. Полезная модель под названием «Устройство для ликвидации смога в городских условиях» защищена 15.07.2020 г. патентом РФ № 198561.
Она включает основные узлы: эластичную воздухонепроницаемую трубу, подъёмник в виде тороидальной камеры, наполненной легким инертным газом, подобно морскому спасательному кругу, осевой вентилятор и несколько маломощных электрических лебедок, канаты которых удерживают подъёмник в воздухе. При этом тороидальная камера находится выше смогового тумана.
Установка нескольких эластичных труб по всему городу, в частности, на низинных поверхностях и наиболее загрязненных местах, значительно сократит время НМУ.
Ещё один из способов решения проблемы
В СибГИУ получен еще один патент RU № 2 809 809 на изобретение под названием «Насадная моторизованная дымовая труба». (Зарегистрировано в Государственном реестре РФ 19.12.2023 года. Авторы: доктор химических наук Владимир Федорович Горюшкин, кандидат технических наук Валерий Иванович Ларин и аспирант Никита Сергеевич Зайцев.)

Изобретение предназначено для увеличения высоты действующих дымовых труб. Оно поясняется схемами, где на фигуре 1 изображен разрез по оси симметрии неработающего, но готового для транспортировки по воздуху устройства. На фигуре 2 показано устройство в рабочем состоянии, насаженное на действующую дымовую трубу.
Дрон 1 (по-русски его можно назвать «беспилотным летающим вытяжным вентилятором») связан с двояковыпуклым зонтом 2 стержнями 3. Двояковыпуклый зонт 2 выполнен в виде двух полых конусов, скрепленных друг с другом основаниями. Причем угол при вершине нижнего конуса больше, чем угол при вершине верхнего конуса.
Двояковыпуклый зонт 2 связан с верхней секцией 4 устройства стержнями 5. В примере показана только одна промежуточная секция 6 устройства. Их количество может быть любым, в зависимости от толщины смогового тумана.
К нижней части стенки нижней секции 7 устройства снаружи прикреплены соленоиды 8, которые при транспортировке обесточены. Поэтому ферромагнитные сердечники 9 всех соленоидов выдвинуты в сторону от оси устройства под действием пружин, находящихся внутри соленоидов, и введены в отверстия 10 (см. фигуру 2), выполненные в нижней части стенки верхней секции 4.
Все телескопические секции устройства, верхняя 4, промежуточная 6 и нижняя 7, собраны вместе. Секции и двояковыпуклый зонт 2 выполнены из прочного, воздухонепроницаемого и теплостойкого материала.
Внутри двояковыпуклого зонта 2 размещены газоанализаторы 11. Трубки 12 газоанализаторов предназначены для отбора проб в различных местах.
В собранном состоянии (по фигуре 1) устройство с помощью дрона поднимают и надевают на оголовок 13 действующей наземной дымовой трубы.
При этом ферромагнитные сердечники 9 всех соленоидов перемещают в направлении оголовка 13, обеспечивая неподвижное закрепление нижней секции 7 на оголовке.
После этого дрон 1 перемещают вверх и с ним поднимают двояковыпуклый зонт 2, верхнюю секцию 4, а с нею промежуточную секцию 6 за счет телескопического сцепления буртиков (внутреннего 15 и наружного 16), выполненных на стенках смежных секций.
Дрон переводят в состояние «зависания» в воздухе, когда все секции займут рабочее состояние.
Двигатели дрона получают электрический ток по проводам от установки, расположенной на земле. В связи с этим возможна подзарядка дрона с земли, и время нахождения дрона в воздухе, по сути, не ограничено.
Чтобы демонтировать устройство с действующей дымовой трубы, необходимо дрон 1 вместе с двояковыпуклым зонтом 2 и верхней секцией 4 опустить до нерабочего положения. В это же время опустится и промежуточная секция 6 (и все промежуточные, сколько их будет) под действием силы земного притяжения.
После этого приподнимают всё устройство с помощью дрона и отправляют в предназначенное для его хранения место на земле.
Ранее при проектировании дымовых труб не учитывалась толщина приземного смога. Действующие дымовые трубы не были рассчитаны на неблагоприятные метеорологические условия (НМУ).
Данное изобретение способствует увеличению высоты действующей трубы и, соответственно, тяги действующей дымовой трубы. Причем общая высота должна обязательно превышать, без ограничения, уровень (высоту от земли) верхнего теплого слоя смога.
Кроме того, использование нового устройства позволяет проводить постоянный мониторинг концентраций, объемов и массы выбрасываемых загрязняющих веществ с дымом, что увеличивает достоверность и может влиять на величину штрафов (в большей или меньшей степени) за нарушение экологической среды.
С устройством, установленным на действующую дымовую трубу, появляется возможность подключения дополнительного производственного оборудования, даже в неблагоприятных метеорологических условиях.
Эффектное комплексное решение проблемы
В СибГИУ также получен патент на изобретение «Способ проветривания города в период смога» РФ № 2780896, который зарегистрирован 04.10.2022 года. («Воздух в Новокузнецке стал чище, но всё же он грязный», «Кузнецкий рабочий» от 26.09.2023 года.)
Показанные выше «Устройство для ликвидации смога в городских условиях» и «Насадная моторизованная дымовая труба» наиболее эффектны в данном «Способе проветривания города в период смога» как вытяжные устройства напорно-вытяжной системы.
Существенной частью системы по патенту РФ № 2780896, является специальный дрон в состоянии «зависания» на высоте, которая превышает толщину смогового тумана. К этому дрону подвешен снизу эластичный воздухонепроницаемый рукав, конец которого закреплен на наземном приемном коробе. Из данного короба по воздуховодам чистый воздух распределяют в помещения («воздушные оазисы») и многолюдные места: больницы, школы, вокзалы, торгово-развлекательные центры и другое. Воздух, используемый людьми, вытесняют чистым воздухом из оазисов наружу, а также часть из приемного короба направляют к вытяжным устройствам: эластичной трубе или к трубам, оснащенным моторизованной насадкой, получая ветер-сквознячок. Приточный чистый воздух снижает концентрацию загрязняющих веществ в смоге на улицах ниже предельно допустимой (ПДК).
На территории отдельного предприятия, оборудованного приточно-вытяжной системой, возникает освежающий ветер-сквознячок, улучшающий условия для сотрудников в период смога или в период изнуряющего зноя.
Вариантность расположения по городу приточно-вытяжных устройств, рациональное использование рельефа города (низкие места и возвышенность) и использование прямолинейности улиц с интенсивным автомобильным движением обеспечат положительную их работу.
Приточно-вытяжные системы города будут работать как искусственная вентиляция (проветривание) города (ИВГ), подобно искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для человека, заболевшего ковидом19. ИВГ позволит легче и свободнее жить и дышать не только астматикам, сердечникам и ковидникам, но и всему населению города.
Валерий Ларин,
кандидат технических наук.

Валерий Ларин Экономика 23 Апр 2024 года 111 Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.