Вентиляция рудников
В тупиковые горные выработки, которые не имеют сквозного прохода, свежий воздух подается через вентиляционные трубопроводы. В результате его ударения о забой, то есть о поверхность горной массы, нередко образуются турбулентные вихри. Они хаотичны и могут либо усугубить проветривание, либо улучшить. Ученые Пермского Политеха и Горного института УрО РАН выяснили, как правильно расположить вентиляционный трубопровод, чтобы повысить качество проветривания. Исследователи разработали трехмерную модель выработки, в которой располагается вентиляционный трубопровод, подающий в выработку свежий воздух. Модель показала, что для лучшей работы необходимо, чтобы воздушная струя после выхода из трубопровода прижималась к стенкам выработки и не разворачивалась преждевременно. Так вымывание опасных газов из рабочей зоны будет эффективнее. Наилучший вариант при отставании конца трубопровода на 15 и 30 метров наблюдается при его размещении в одном из нижних углов выработки. Это создает наиболее широкую область для разворота воздушной струи у стенки забоя. Менее эффективно его размещение по центру под кровлей.
Экономия энергопотребления в нефтедобыче
Повышение давления в скважине отрицательно влияет на эффективность работы нефтяного оборудования, что снижает объем добычи и может привести к повреждению техники. Ученые Пермского Политеха разработали комплексную методику, которая позволяет оценивать влияние затрубного давления на расход электроэнергии, и определили оптимальный уровень, на котором его следует поддерживать. Разработанный способ применим к функционированию скважин в периодическом режиме, когда после определенного количества часов работы насос выключают.
Методика расчета – это комплексное решение, которое позволяет учитывать изменяющиеся параметры: время работы, свойства и объем добываемой жидкости, параметры технологического процесса. Для проверки методики ученые провели вычислительный эксперимент, за основу взяли данные реальных нефтяных установок. Расчеты показали, меньше всего энергии расходуется, когда давление падает. Ученые рекомендуют снижать его в том случае, если насос работает в периодическом режиме не менее 8 часов в одном цикле. В среднем такое снижение давления позволяет экономить около 4 % электроэнергии.
Система охлаждения для микроэлектроники
Ученые НИУ «МЭИ» создали новые теплообменные каналы с комбинированными покрытиями стенок, которые позволяют повысить надежность и эффективность систем охлаждения для электроники. Разработка ориентирована на применение в радиотехнических системах, процессорах и других устройствах с высокой плотностью тепловыделения. Ключевая особенность заключается в комбинации гидрофильного покрытия на нижней стенке рабочего канала и супергидрофобного покрытия на верхней. Совокупный технический эффект микроканала позволяет достигать критической тепловой нагрузки до 4 МВт/м² при массовой скорости пароводяного потока до 300 кг/м²·с. В системах охлаждения могут быть использованы различные теплоносители, включая дистиллированную воду и изопропиловый спирт, что позволяет достигать требуемого сочетания технико-экономических характеристик разработки.
Керамические матрицы для иммобилизации стронция-90
Ученые Дальневосточного федерального университета и Кольского научного центра РАН создали керамические матрицы, предназначенные для иммобилизации радиоактивного стронция-90 в радиационных источниках тока. Питание навигационных систем осуществляется от радиационных источников, наиболее перспективными из которых являются РИТ-90, работающие на основе стронция-90. Они защищены специальными капсулами, но этой защиты бывает недостаточно. Для решения проблемы ученые разработали технологию синтеза композитных керамик, основанную на высокоскоростном разогреве и уплотнении порошковых материалов. Исследователи подготовили порошковые смеси для создания четырех образцов керамических материалов на основе минералов, таких как шеелит, полевой шпат, перовскит и повелит, в которых атомы стронция связываются прочнее, чем если бы они находились отдельно, что минимизирует выброс радиоактивных атомов. Прочные химические связи в кристаллических структурах матриц обеспечивают долговременную иммобилизацию радионуклидов, включая их дочерние продукты распада, что предотвращает утечку.
Точный газоанализатор от ученых СПбГУ
Физики Санкт-Петербургского государственного университета совместно с учеными Казанского национального исследовательского технического университета разработали прибор для анализа газов. Устройство объединяет плазменный детектор и хроматограф, что повышает точность исследований. Принцип его работы основан на методах хроматографии. Прибор служит для изучения составов газовых смесей, включая предельные и непредельные углеводороды, спирты, сероводород, меркаптаны, а также неорганические соединения, такие как азот, кислород, водород, оксид и диоксид углерода. Детектор, функционирующий на принципах плазменной электронной спектроскопии, изучает состав веществ через анализ характеристик электронов, высвобождаемых из атомов или молекул при воздействии плазмы. В сложных газовых смесях компоненты могут иметь схожие физические или химические свойства, что затрудняет их разграничение. Новый прибор улучшает процесс разделения и идентификации газов, добавляя временную координату в анализ.
Таким образом, анализируется информация как по временной, так и по энергетической шкале.
Новая методика оценки состояния арктических почв
Ученые из НГТУ разработали новую методику математического моделирования, позволяющую оценивать состояние почв в Арктическом регионе под воздействием изменений температуры и внешних нагрузок. В рамках исследования использовались методы, которые позволили отслеживать изменения мерзлоты с интервалом в 10 мин для суточных процессов и один день для сезонных.
Эксперименты показали, что даже если не учитывать подвижность грунтовых вод, количество оседания породы из-за гравитации составляет около 2 см за сезон. Кроме того, фиксировалось последовательное оттаивание и замерзание до 4 м глубиной, что ведет к деградации структуры пород. Методика учитывает несколько взаимосвязанных процессов, таких как теплопередача, механическая деформация и фазовые переходы воды в грунте. Ученые также получили важные сведения о техногенных факторах, влияющих на мерзлоту, например, о воздействии свайных конструкций, которые создают вокруг себя области постоянного оттаивания, что ослабляет прочность породы и увеличивает риски для строительства.
