Ученые и студенты Южно-Уральского государственного университета совместно с ведущими специалистами предприятий-партнеров в составе проектной группы разработали новую конструкцию фильтра для эффективного очищения воздуха в замкнутом цикле производства, что в свою очередь значительно снизит выбросы вредных веществ в атмосферу. На инновационный воздушный фильтр уже получен патент.
Новый фильтр для энергоэффективной и экологичной технология хромирования
Южно-Уральский государственный университет реализует проектное обучение с 2018 года. Проектное обучение способствует большей вовлеченности студентов в процесс обучения, повышает мотивацию. Ученые ЮУрГУ работают совместно с крупными промышленными предприятиями региона, реализуя сложные междисциплинарные проекты, имеющие научное и практическое значение. В рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» доктор технических наук, профессор кафедры «Технологии автоматизированного машиностроения» факультета Машиностроения Политехнического института ЮУрГУ Дмитрий Ардашев руководил группой студентов-магистрантов программы «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Совместно с ООО «Уральский инжиниринговый центр» ученые и студенты разработали энергоэффективную и экологичную технологию замкнутого цикла нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения. В процессе работы над задачей повышения экологичности производства была создана новая конструкция воздушного фильтра для более качественного очищения воздуха. (патент на полезную модель №196275 «Фильтр воздушный»).
«В рамках проектного обучения нами был реализован интересный проект по теме «Создание энергоэффективной и экологичной технологии нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения». Проекту предшествовала огромная работа: разработана новая технология нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения; оценена степень влияния технологии на окружающую среду; разработаны принципиальные конструкторские решения по созданию системы экологической защиты; разработана конструкция фильтра; оценена работоспособность фильтра и определена степень очистки отходящих газов на его выходе», ― поясняет профессор Ардашев.
Проектная группа достигла впечатляющих результатов. Была подготовлена лабораторная камера для нанесения хромовых покрытий. Работая в лаборатории, команда ученых, специалистов и студентов имела возможность смоделировать и опробовать экспериментальную технологию хромирования. Было исследовано влияние состава электролита и параметров процесса на качество покрытия и разработана экспериментальная технология хромирования. Одной из целей проекта стало моделирование и оптимизация конструкций установок для реализации экспериментальной технологии хромирования.
Уникальность технологии заключается в том, что она должна обеспечить организацию процесса замкнутого цикла хромирования без сообщения с окружающей средой, что позволит значительно снизить нагрузку на окружающую среду и на обслуживающий персонал за счет отсутствия выбросов токсичных соединений хрома благодаря использованию уникального фильтра, сконструированного проектной группой.
.jpg)
Практическое применение научных разработок
Созданная в процессе работы полезная модель воздушного фильтра предназначена для очистки газожидкостной смеси от жидкости, (например, аэрозоли оксидов хрома и серной кислоты). Она может быть использована в химической, металлургической, горно-обогатительной отраслях промышленности и в производстве строительных материалов.
«Разработанная конструкция фильтра позволяет более полно улавливать пары вредного электролита, с целью предотвращения его попадания в окружающую среду. Это достигается за счет особенностей внутреннего устройства фильтра, содержащего каплеотбойные элементы. Выполнение каплеотбойного элемента в виде диска с равномерно расположенными тангенциальными отверстиями эллиптической формы, от периферии к центру сверху вниз и с уменьшением по радиусу к центру, обеспечивает отброс из потока газа капельной жидкости за счет центробежных сил на периферию потока. Таким образом, осуществляется отделение капель жидкости от газа, и как следствие – глубокая очистка газового потока от жидких примесей», ― говорит Дмитрий Ардашев.
Проектная группа Южно-Уральского государственного университета активно взаимодействует с представителями Уральского инжинирингового центра, который является единственным предприятием в Челябинске, обладающим производственными мощностями для нанесения твердохромовых покрытий на длинномерные заготовки. Специалисты центра, которые уже не первый год работают с ЮУрГУ, задействованы в этом междисциплинарном проекте на стыке физики, химии, металлургии и технологии машиностроения.
Работы, выполняемые индустриальным партнером ЮУрГУ, предполагают дальнейшее совершенствование технологии и оборудования нанесения твердохромовых покрытий, в том числе и системы экологической защиты.
Южно-Уральский государственный университет — это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегий научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В рамках данных направлений исследуются объекты металлургии, машиностроения, энергетики, ЖКХ, безопасного пространства городской инфраструктуры и комфорта человека.