The object of research, development or design (in Russian) : система магнитной обработки воды

The object of research, development or design (in Kazakh) : магнитті суды өңдеу жүйесі

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – разработать комплексную систему для магнитной обработки технической воды с целью снижения образования накипи на поверхности нагрева теплоэнергетического оборудования за счет использования комбинации импульсных электромагнитов и постоянных

Aim of work (in Kazakh) : Жобаныңмақсаты – импульстік электромагниттердің және тұрақтымагниттердіңкомбинациясынқолдануарқылыжылуэнергетикалықжабдығыныңқыздырубетіндеқақтардыңпайдаболуыназайтумақсатындатехнологиялық суды магниттік тазартудың кешенді жүйесі нәзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Проект носит прикладной характер и направлен на решение проблем в сферах энергетики и экологии, поэтому основой проведенных исследований являются эмпирические исследования. Основой является практический эксперимент с использованием лабораторного образца. В проекте использованы методы вычислительной математики, физики и компьютерного моделирования различных процессов. Для достижения цели выбраны стратегия и подход к проведению исследований. После первичного анализа данных и описания устройства, а также разработки технического задания для создания лабораторного образца, проводились теоретические и экспериментальные этапы. Выполнялись численные исследования с помощью прикладных программ (Matlab, Ansys и COMSOL Multiphysics). Созданы математическая и компьютерная модели для исследования процесса распространения электромагнитных волн. Разработана и смоделирована магнитно-резонансная система. Проведено изучение процессов изменения рН фактора за счет электролиза. Все опыты проводились как в статическом положении воды, так и в динамическом состоянии с различной скоростью ее потока. Воспроизведен магнитный и магниторезонансного эффекта воздействия на соли жёсткости, растворенные в воде. Использован модельный метод с поэтапным приближением к объекту исследования. Использован метод четырехполюсника.

Методы исследования (на казахском) : Жобақолданбалысипатқаие және энергетика және экология салаларындағымәселелердішешугебағытталған, сондықтанжүргізілетінзерттеулердіңнегізіэмпирикалықзерттеулерболып табылады. Негізі – зертханалықүлгініқолданатынпрактикалықтәжірибе. Жобадаесептеуматематикасы, физика және әртүрліпроцестердікомпьютерлікмодельдеуәдістеріқолданылады. Мақсатқажетуүшінзерттеужүргізудіңстратегиясы мен тәсілітаңдалды. Құрылғыныңдеректері мен сипаттамасынбастапқыталдауданкейін, сондай-ақзертханалықүлгініқұруға арналған техникалықшарттардыәзірлеуденкейінтеориялық және эксперименттіккезеңдеріөткізілді. Сандықзерттеулерқолданбалыбағдарламалар (Matlab, Ansys және COMSOL Multiphysics) арқылыжүргізілді. Электромагниттіктолқындардыңтаралупроцесінзерттеуүшінматематикалық және компьютерлік модельдер жасалды. Магниттік резонанс жүйесіәзірленді және моделі жасалынды.Электролизге байланысты рН факторыныңөзгерупроцестерізерттелді. Барлықтәжірибелерсудыңстатикалықкүйінде де, әртүрліағынжылдамдығымендинамикалықкүйде де жүргізілді. Суда ерігенқаттылықтұздарыныңәсеріненмагниттік және магниттік резонанс әсерлеріқайташығарылды. Зерттелетінобъектігесатылайтәсілменмодельдікәдісқолданылды. Төртполюсті әдісіқолданылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Научной новизной данного проекта является разработка нового метода подготовки технической воды для систем водо и теплоснабжения основанного на использовании комплексного воздействия магнитных полей на поток движущейся воды. Метод подразумевает использование не только магнитных полей, создаваемых электрическими и постоянными магнитами, но и магнитно-резонансное воздействие на воду при значительных уровнях силы магнитного поля в пределах нескольких Тесла. Использование магнитного воздействия на воду позволит очистить воду и снизить ее жесткость. Так как это является основной причиной возникновения накипи на нагревательных поверхностях. Частичный отказ или исключение использование химикатов позволит сократить уровень загрязнения водных ресурсов, как в промышленности, так и в быту. Принципиальной новизной является новая конструкция комплексного магнитно-резонансного устройства с микропроцессорным управлением процесса обработки воды для снижения ее жесткости, которая впоследствии будет использоваться для нужд теплоэнергетики или бытовых систем нагрева воды. Получены математическая и компьютерная модели. Разработан и изготовлен лабораторный стенд. Проведены эмпирические исследования с использованием лабораторного стенда. Проведены практические измерения показателей жесткости воды при регулировании силы электромагнитов при помощи микропроцессорного управления. Опубликована 1 статья в журнале КОКНВО.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Бұл жобаның ғылыми жаңалығы қозғалатын су ағынына магнит өрісінің кешенді әсерін пайдалану негізінде су және жылумен жабдықтау жүйелеріне технологиялық суды дайындаудың жаңа әдісін жасау болып табылады. Бұл әдіс электрлік және тұрақты магниттермен жасалған магнит өрістерін ғана емес, сонымен қатар бірнеше Tesla ішінде магнит өрісінің күштілігінің маңызды деңгейлерінде суға магниттік резонанс әсерлерін қолдануды қамтидыСуға магниттік әсер ету суды тазартады және оның кермектігін төмендетеді. Бұл қыздыру беттеріндегі қақтың негізгі себебі болғандықтан. Химиялық заттарды пайдаланудан ішінара бас тарту немесе жою су ресурстарының өнеркәсіпте де, күнделікті өмірде де ластану деңгейін төмендетеді.Іргелі жаңалық - оның қаттылығын төмендету үшін суды тазарту процесін микропроцессорлық басқаратын интеграцияланған магниттік-резонансты құрылғының жаңа дизайны, кейіннен ол жылу энергетикасы немесе тұрмыстық су жылыту жүйелерінің қажеттіліктері үшін пайдаланылады. Математикалық және компьютерлік модельдер алынды. Зертханалық стенд әзірленді және дайындалды. Эмпирикалық зерттеулер зертханалық стендті қолдану арқылы жүргізілді. Микропроцессорлық басқару көмегімен электромагниттердің күшін реттеу кезінде судың кермектік көрсеткіштерін практикалық өлшеу жүргізілді. Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған журналында 1 мақала жарияланды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Конструктивно предлагаемое устройство состоит из отрезка трубопровода, выполненного из немагнитного материала, на котором устанавливаются излучатели, формирующие силовые линии в различных плоскостях к оси потока. Воздействие на воду оказывается различными видами магнитов, которые расположены поверх трубопровода и не контактируют с водой, что позволяет в совокупности достичь более высокого магнитного поля. Предлагаемый метод заключается в комплексном воздействии, при котором одновременно работают различные типы магнитов и магнитно-резонансный излучатель. Силовые магнитные линии являются разнонаправленными и распространяются как поперёк, так и вдоль потока воды. Использование резонатора позволяет создавать кратковременное импульсное воздействие высокой интенсивности магнитного поля в пределах от 2 до 3 Тесла. В теплоэнергетических установках образование накипи создает опасность перегрева и разрыва металла стенки, снижает теплопроизводительность, вызывает перерасход топлива. При толщине слоя накипи 0,5 мм перерасход топлива составляет 1,5 %. При наличии накипи повышается гидравлическое сопротивление теплообменника и возрастают энергозатраты на перекачку продукта. Чистка теплообменной поверхности связана с необходимостью отключения аппарата, установкой дублирующего оборудования. Проект направлен на решение проблемы связанной с образованием накипи и повышением эффективности работы систем водо и теплоснабжения различных предприятий

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Құрылымдықжағынанұсынылыпотырғанқұрылғымагниттікемесматериалданжасалғанқұбырдыңучаскесінентұрады, оныңүстінесәулешығарғыштарорнатылып, ағыносінеәртүрліжазықтықтакүшсызықтарынқұрайды.Суға әсер ету құбырдың жоғарғы жағында орналасқан және сумен жанаспайтын магниттердің әртүрлі түрлерімен қамтамасыз етіледі, бұл бірге жоғары магнит өрісіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Ұсынылған әдіс күрделі әсерден тұрады, онда әртүрлі типтегі магниттер мен магниттік резонанс эмиттері бір уақытта жұмыс істейді. Магниттік күш сызықтары көп бағытты және су ағынының бойымен де, бойымен де таралады. Резонаторды пайдалану 2-ден 3 Теслаға дейінгі диапазондағы жоғары қарқынды магнит өрісінің қысқа мерзімді импульстік әсерін жасауға мүмкіндік береді. Жылу электр станцияларында масштабтың пайда болуы металл қабырғаның қызып кету және жарылуы қаупін тудырады, қыздыру өнімділігін төмендетеді және отынның шамадан тыс шығынын тудырады.Шкаланың қабатының қалыңдығы 0,5 мм болса, отынның артық шығыны 1,5% құрайды. Масштаб болған жағдайда жылу алмастырғыштың гидравликалық кедергісі артады және өнімді айдау үшін энергия шығыны артады. Жылу алмасу бетін тазалау құрылғыны өшіру және резервтік жабдықты орнату қажеттілігін қамтиды. Жоба ауқымды қалыптастырумен және әртүрлі кәсіпорындардың су және жылумен жабдықтау жүйелерінің тиімділігін арттырумен байланысты мәселені шешуге бағытталған.

Level of implementation (in Russian) : Внедрение не запланировано в первый год реализации проекта

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаның бірінші жылында іске асыру жоспарлан баған

Efficiency (in Russian) : Мультипликационный эффект, затрагивает разные сферы науки, экономики и экологии.Эффект связан сповышением качества водных ресурсов, их очисткой, а также водоподготовки для систем теплоснабжения.Данная ресурсосберегающая технология пригодна, как для систем водоподготовки тепловых электростанций, так и для различных котельных, а также бытовых водонагревателей. Предложенные устройства для электромагнитной обработки воды могут быть легко масштабированы для любых типов котельных агрегатов, теплообменников и водонагревателей. Экологический эффект заключается в использовании электромагнитного поля вместо химических реагентов, что позволит снизить загрезнение водных ресурсов. Научно- технический эффект будет заключаться в публикации результатов проекта в зарубежных журналах, входящих в базы Web of Science и Scopus, что позволит повысить международный авторитет республики Казахстан в области ресурсосберегающих и экологически чистых технологий. Результаты проекта послужат созданию новой научной школы для подготовки магистрантов и докторантов, что можно отнести к социальному эффекту. Предотвращение накипи и очистка уже образовавшихся отложений позволит повысить эффективность работы котельного и теплообменного оборудования, а также продлить срок его эксплуатации, что можно отнести к экономическому эффекту.

Efficiency (in Kazakh) : Мультипликаторлықәсерғылымның, экономиканың және экологияныңәртүрлісалаларынаәсеретеді. Нәтижесі су ресурстарыныңсапасынжақсартумен, олардытазартумен, сондай-ақжылуменжабдықтаужүйелеріүшін суды тазартуменбайланысты. Бұл ресурс үнемдейтін технология жылуэлектрстанцияларының су тазартужүйелеріне де, әртүрліқазандықтарға, сондай-ақтұрмыстық су жылытқыштарына да жарамды. Электромагниттік суды тазартуға арналған ұсынылғанқұрылғыларқазандыққондырғыларының, жылуалмастырғыштардың және су жылытқыштарыныңкезкелгентүрінеоңаймасштабталады.Қоршаған ортаға әсер су ресурстарының ластануын азайтатын химиялық реагенттердің орнына электромагниттік өрісті қолданудан тұрады. Ғылыми-техникалық нәтиже Web of Science және Scopus деректер базасына енгізілген шетелдік журналдарда жоба нәтижелерін жариялау болады, бұл Қазақстан Республикасының ресурс үнемдеу және экологиялық таза технологиялар саласындағы халықаралық беделін арттыруға мүмкіндік береді. Жобаның нәтижелері магистранттар мен докторанттарды дайындаудың жаңа ғылыми мектебін құруға қызмет етеді, бұл әлеуметтік әсерге жатқызуға болады. Қалыптасқан шөгінділердің алдын алу және тазалау қазандық пен жылу алмастырғыш жабдықтардың тиімділігін арттырады, сонымен қатар оның қызмет ету мерзімін ұзартады, бұл экономикалық тиімділікке жатқызылуы мүмкін.

Field of application (in Russian) : Системы водоподготовки предприятий энергетической сферы республики Казахстан. Системы очистки воды и предотвращения накипи для бытовых и промышленных водонагревателей. Проект позволит создать систему водоподготовки без использования химических реагентов или с их минимальной долей, что в конечном итоге позволит сократить загрязнение водных ресурсов.

Field of application (in Kazakh) : ҚазақстанРеспубликасыныңэнергетикалықкәсіпорындарыүшін суды тазартужүйелері. Тұрмыстық және өнеркәсіптік су жылытқыштарүшін суды тазарту және масштабтыболдырмаужүйелері. Жобахимикаттардықолданбайнемесеолардыңең аз үлесімен суды тазартужүйесінжасайды, бұлсайыпкелгенде су ресурстарыныңластануыназайтады.