2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
WEST LAFAYETTE, Ind. – Հետազոտողները կատարելագործում են ավտոմեքենաների և շարժական օդորակման համակարգերը, որոնք օգտագործում են էկոլոգիապես մաքուր ածխածնի երկօքսիդը որպես սառնագենտ սովորական, սինթետիկ գլոբալ տաքացման և օզոնը քայքայող քիմիական նյութերի փոխարեն::
Սա 20-րդ դարասկզբի ընտրված սառնագենտն էր, սակայն հետագայում փոխարինվեց տեխնածին քիմիական նյութերով: Այժմ ածխաթթու գազը կարող է վերադարձի շեմին լինել՝ շնորհիվ տեխնոլոգիական առաջընթացի, որը ներառում է չափազանց բարակ, բայց ամուր ալյումինե խողովակների արտադրությունը։
Ինժեներները կքննարկեն իրենց ամենավերջին բացահայտումները հուլիսի 25-ից 28-ը Գուստավ Լորենցենի բնական աշխատանքային հեղուկների կոնֆերանսի ժամանակ՝ օդորակման և սառեցման երեք միջազգային կոնֆերանսներից մեկը, որը կանցկացվի միաժամանակ Փրդյու համալսարանում:Ի տարբերություն երկու այլ համաժողովների, Գուստավ Լորենցենի կոնֆերանսը, որն անցկացվում է երկու տարին մեկ անգամ ԱՄՆ-ում, կենտրոնանում է բնական սառնագենտների վրա, որոնք համարվում են շրջակա միջավայրի համար ավելի քիչ վնասակար, քան սինթետիկ քիմիական միացությունները:
«Գուստավ Լորենցենի կոնֆերանսը կենտրոնանում է այնպիսի նյութերի վրա, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը, ամոնիակը, ածխաջրածինները, օդը և ջուրը, որոնք բոլորն էլ բնականաբար հանդիպում են կենսոլորտում», - ասում է Ջեյմս Բրաունը, Փուրդուի մեխանիկական ճարտարագիտության դոցենտ: բոլոր երեք համաժողովների կազմկոմիտեն: «Գոյություն ունեցող սառնագենտների մեծ մասը տեխնածին է»:
Purdue-ի ինժեներները կներկայացնեն մի քանի փաստաթղթեր, որոնք մանրամասն կներկայացնեն ածխաթթու գազի՝ որպես սառնագենտի մասին նոր բացահայտումները, այդ թվում՝
• Առաջին համակարգչային մոդելի ստեղծում, որը ճշգրիտ կերպով նմանեցնում է ածխածնի երկօքսիդի վրա հիմնված օդորակիչների աշխատանքը: Մոդելը կարող է օգտագործվել ինժեներների կողմից օդորակիչների նախագծման համար, որոնք օգտագործում են ածխածնի երկօքսիդը որպես սառնագենտ:Մոդելի մասին փաստաթուղթը կներկայացվի հուլիսի 26-ին ԱՄՆ բանակի կողմից հովանավորվող հատուկ նիստի ժամանակ, որտեղ մի քանի համալսարանների հետազոտողները կներկայացնեն նոր բացահայտումներ:
• Ածխածնի երկօքսիդի վրա հիմնված շարժական օդորակիչի նախագծում, որն աշխատում է ինչպես սովորական ռազմական «շրջակա միջավայրի վերահսկման ստորաբաժանումները»: Հազարավոր ագրեգատներ, որոնք այժմ օգտագործում են էկոլոգիապես վնասակար սառնագենտներ, ներկայումս գործում են: Ածխածնի երկօքսիդի միավորը նախագծվել է համակարգչային նոր մոդելի միջոցով: Նախատիպը կառուցվել է Փրդյուի ինժեներների կողմից և գտնվում է փորձարկման փուլում։
• Մաթեմատիկական «հարաբերակցության» մշակում, գործիք, որը ճարտարագետներին հնարավորություն կտա նախագծել ջերմափոխանակիչներ. հիմնված համակարգեր: Purdue-ում մշակված մաթեմատիկական հարաբերակցությունը, որը կհրապարակվի հայտնի ինժեներական ձեռնարկում, ճարտարագետներին հնարավորություն է տալիս որոշել, թե որքան մեծ պետք է լինի ջերմափոխանակիչը տվյալ տարածքի հովացման համար:
• Նոր մեթոդի մշակում, որը ճարտարագետներին հնարավորություն է տալիս կանխատեսել քսայուղերի ազդեցությունը ածխածնի երկօքսիդի վրա հիմնված օդորակիչների ներսում փոփոխվող ճնշման վրա: Հասկանալով նավթի ճնշման անկումը, որը խառնվում է սառնագենտի հետ և քսում կոմպրեսորը, կարևոր է կանխատեսելու, թե որքան լավ կաշխատի օդորակիչը:
Չնայած ածխածնի երկօքսիդը գլոբալ տաքացնող գազ է, սովորական սառնագենտները, որոնք կոչվում են հիդրոֆտորածխածիններ, մոտ 1,400 անգամ ավելի շատ գլոբալ տաքացում են առաջացնում, քան ածխածնի երկօքսիդի նույն քանակությունը: Մինչդեռ ածխածնի երկօքսիդի չնչին քանակները, որոնք կազատվեն օդորակիչներից, աննշան կլինեն՝ համեմատած էներգիայի և տրանսպորտի համար հանածո վառելիքի այրման արդյունքում ստացված հսկայական քանակությունների հետ, ասում է Էքհարդ Գրոլը՝ Փուրդյուի մեխանիկական ճարտարագիտության դոցենտ:
Ածխածնի երկօքսիդը խոստումնալից է համակարգերի համար, որոնք պետք է լինեն փոքր և թեթև, օրինակ՝ ավտոմեքենաների կամ շարժական օդորակիչների համար:Տարբեր գործոններ, ներառյալ ածխածնի երկօքսիդի համակարգերի համար պահանջվող բարձր աշխատանքային ճնշումը, թույլ են տալիս սառնագենտին հոսել փոքր տրամագծով խողովակների միջով, ինչը ճարտարագետներին թույլ է տալիս նախագծել ավելի կոմպակտ օդորակիչներ:
Ավելի խիստ բնապահպանական կանոնակարգերն այժմ պահանջում են, որ օդորակիչների սպասարկման և վերանորոգման ընթացքում հեռացված սառնագենտները ներգրավվեն հատուկ սարքավորումների միջոցով՝ նախկինում մթնոլորտ արտանետվելու փոխարեն: Նոր «վերականգնող» սարքավորումը թանկ է և գործելու համար կպահանջի ավելի շատ ուսուցում, ինչը կարևոր նկատառումներ է ԱՄՆ բանակի և օդային ուժերի համար, որոնք միասին օգտագործում են մոտ 40,000 շարժական դաշտային օդորակիչներ: Ստորաբաժանումները, որոնք կարելի է նմանեցնել մեծ բնակելի պատուհանների օդորակիչներին, տեղափոխվում են դաշտ տարբեր նպատակներով, ինչպիսիք են հովացման զորքերը և էլեկտրոնային սարքավորումները:
«Յուրաքանչյուր միավորի համար, որը նրանք գնում են, նրանք պետք է գնեն վերականգնման միավոր», - ասում է Գրոլը:«Դա զգալի ծախս է, քանի որ վերականգնման միավորը գրեթե նույնքան թանկ է, որքան սկզբնական միավորը: Մեկ այլ խնդիր է մարզումը: Դա կարելի է անել, բայց դա շատ ավելի դժվար է, քան ածխածնի երկօքսիդի օգտագործումը, որտեղ դուք կարող եք պարզապես բացել փականը և բաց թողնել այն մթնոլորտ»:
Վերականգնման պահանջը չի տարածվի բնական գազից պատրաստված սառնագենտների վրա, ինչպիսին է ածխաթթու գազը, քանի որ դրանք շրջակա միջավայրի համար անբարենպաստ են, ասում է Գրոլը, ով գնահատում է, որ ածխածնի երկօքսիդի համակարգերի կատարելագործման համար հավանաբար կպահանջվի ևս հինգից 10 տարի:
Ածխածնի երկօքսիդը նախընտրելի սառնագենտն էր մեկ դար առաջ, սակայն հետագայում այն փոխարինվեց սինթետիկ քիմիական նյութերով:
«Այն իրականում որպես սառնագենտ շատ էր օգտագործվում մարդկանց կողմից զբաղեցրած տարածքներում, ինչպիսիք են թատրոնները և ռեստորանները, և դա հիանալի աշխատանք կատարեց», - ասում է Գրոլը, ով Գուստավ Լորենցենի համաժողովի նախագահն է:
Բայց ածխածնի երկօքսիդի համակարգերի մեկ թերությունն այն է, որ դրանք պետք է աշխատեն բարձր ճնշման տակ, մինչև հինգ անգամ ավելի բարձր, քան սովորաբար երևում է ներկայիս տեխնոլոգիայում: Բարձր ճնշման տակ աշխատելու անհրաժեշտությունը որոշակի ինժեներական մարտահրավերներ էր դնում և պահանջում էր ծանր պողպատե խողովակների օգտագործում:
1930-ականների ընթացքում ածխածնի երկօքսիդը փոխարինվեց սինթետիկ սառնագենտներով, որոնք կոչվում են քլորոֆտորածխածիններ կամ CFC, որոնք լավ էին աշխատում ցածր ճնշման համակարգերում: Սակայն ավելի ուշ գիտնականները պարզեցին, որ այդ սառնագենտները վնասում են Երկրի ստրատոսֆերային օզոնային շերտը, որը զտում է վտանգավոր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը: CFC-ները այդ ժամանակվանից փոխարինվել են հիդրոֆտորածխածիններով, որոնք վտանգավոր չեն օզոնային շերտի համար, բայց դեռևս առաջացնում են գլոբալ տաքացում:
Սակայն, արտադրության և այլ տեխնոլոգիաների վերջին զարգացումները ածխածնի երկօքսիդը կրկին գործնական են դարձնում: Այժմ կարող են արտադրվել չափազանց բարակ, բայց ամուր ալյումինե խողովակներ՝ փոխարինելով ծանր պողպատե խողովակները:
Ածխածնի երկօքսիդը առավելություններ չունի մեծ օդորակիչների համար, որոնք չունեն տարածության սահմանափակումներ և կարող են օգտագործել լայն տրամագծով խողովակներ, որոնք կարող են բավականաչափ սովորական սառնագենտներ տեղափոխել՝ ապահովելու համապատասխան սառեցման հզորություն: Սակայն մեկ այլ բնական սառնագենտ՝ ամոնիակը, դիտարկվում է առևտրային սառնարանային կիրառությունների համար, ինչպիսիք են մթերային խանութների ցուցափեղկերը, ասում է Գրոլը:
Այդ համակարգերի ճարտարագիտությունը բարդ է նրանով, որ ամոնիակը թունավոր է և պահանջում է ավելի մշակված դիզայն, որտեղ ամոնիակային սառնագենտը մեկուսացված է մարդու կողմից զբաղեցրած տարածքներից: Առաջին ամոնիակային համակարգերը ներկայումս փորձարկվում են Եվրոպայում, և արդյունքները կներկայացվեն Գուստավ Լորենցենի կոնֆերանսի ժամանակ, ասում է Գրոլը:
Գրոլի աշխատանքը ֆինանսավորվում է ԱՄՆ բանակի, օդային ուժերի և Ջեռուցման, սառնարանային և օդորակման ինժեներների ամերիկյան ընկերության, ինչպես նաև օդորակման և սառնարանային տեխնոլոգիաների ինստիտուտի կողմից:
