Возможный способ реализации термодинамического эффекта извлечения влаги из воздуха методом конденсации в задаче индивидуального обеспечения водой личных подсобных хозяйств в условиях Крымского полуострова

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Инженеры

Авторы работы: ГБОУ Школа № 2103

Email: Написать

Предметы: Физика

Классы: 8 класс

Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Наблюдая за экономической и политической ситуацией на Крымском полуострове, мы видим, что люди, живущие на полуострове, испытывают большую нехватку питьевой воды. Поэтому обеспечение людей водой в Крыму– это одна из важнейших задач. Более того, Крым – уникальное место в России для выращивания винограда и производства вин. Попытка решить задачу обеспечения водой Крыма становится стратегически важной. С конструкторской точки зрения, задача для нас сложна, поэтому мы разбили её решение на два этапа: теоретико-прикладной, который выполняли в этом году; и инженерно-конструкторский, который будем выполнять в перспективе.

Цель

Создание устройства для извлечения влаги из воздуха, основанное на простом эффекте – конденсации влаги.

Задачи

Сформулировать основной принцип работы и создать теоретическую схему устройства.
Создать чертёж устройства.
Собрать действующий макет устройства для демонстрации основных принципов работы устройства.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Персональный компьютер с установленным ПО (AutoCAD)
Панель солнечных батарей
Турбина
Воздуховод
Змеевики
Фильтры очистки
Ёмкость для накопления влаги
Резервуар с охлаждающей жидкостью
Электродвигатель

Описание

В проекте использовался метод теоретической работы, в рамках которой мы старались увидеть инженерный способ реализации физического принципа конденсации на холодной поверхности.

После нескольких рабочих встреч мы пришли к выводу, что основным принципом работы нашего устройства будет конденсация. Этот процесс будет происходить при взаимодействии тёплого воздуха с охлаждённой поверхностью. Принципиальная схема устройства выполнена в Автокаде.

Конденсация должна будет происходить под землёй, где температура ниже температуры окружающей среды. Роль охлаждённой поверхности играют спиралевидные теплообменные трубки – 4. Трубки погружены в охлаждающую жидкость – воду, которая будет передавать отобранное тепло от змеевиков в грунт (7).

Чтобы воздух попадал в воздуховод (3), мы предлагаем установить турбину вентиляторного типа (2), которая будет подпитываться либо от ветра, либо (в случае штиля) от электродвигателя (8), подключённого к панелям солнечных батарей (1).

После попадания в змеевики и дальнейшей конденсации влага будет попадать в фильтры очистки (5), после чего скапливаться в ёмкости (6).

Результаты работы/выводы

Разработаны принципиальная схема и чертёж устройства для извлечения влаги из воздуха, основанного на физическом принципе конденсации.

Перспективы использования результатов работы

На основе чертежа мы планируем создать рабочую модель и проверить на практике её работоспособность. При реализации рабочей модели мы используем принцип модульности компонентов устройства для увеличения его эффективности и уменьшения габаритов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт систем управления