Макет химического завода своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Моделью можно пользоваться как конструктором: нет нужды разбирать и модифицировать промышленный объект

На выходе есть адекватная модель, которая полностью описывает эксперимент и соответствует здравому смыслу, законам природы и техники. Теперь начинается самое интересное. Промышленный объект разбирать и модифицировать нет нужды, моделью можно пользоваться, как конструктором. То есть проводить любой анализ состава на любом участке технологической схемы, менять режимы работы аппаратов, оптимизировать процесс. Работа с виртуальным объектом имеет свои преимущества. Даже если он сломается, то сломается виртуально.

Есть и более простой вариант создания модели. Если необходимо провести тонкую настройку объекта в режиме, в котором он уже работал и подобрать оптимальные параметры, можно не создавать точную физическую модель, а собрать статистическую модель. Она позволит выявить на базе исторических данных закономерности между параметрами исследуемого процесса и определить наиболее оптимальные условия его проведения. Такое решение может быть очень полезно, когда на процесс влияет множество параметров и простым перебором их не оптимизировать. Статистика работает только тогда, когда нет потребности вносить что-то новое.

Важным результатом моделирования является сокращение вариантов проведения эксперимента, так как все комбинации уже проверены на модели. Это позволяет значительно сокращать время лабораторного исследования и экономить на расходных материалах.

В результате заказчик получает адресные рекомендации, касающиеся процесса в целом, и варианты оптимизации, чтобы сделать его более рентабельным. Выдаются условия, на которые следует ориентироваться для успешной промышленной реализации процесса.

Результаты математического моделирования может использовать отдел маркетинга при оценке реализации новых проектов на стадии ТЭОИ. В конце работы могут быть получены новые данные по таким параметрам, как стоимость производства, стоимость модернизации, новые показатели по операционным затратам, новые удельные затраты по сырью. То есть данные для принятия взвешенных решений об экономической реализации проекта, оценке сроков окупаемости.

Моделирование применяется достаточно широко. Математическая модель выступает относительно недорогим инструментом прогноза. Мы почти как синоптики, но с более сильными козырями на руках, более надежными ресурсами для анализа, поэтому не ошибаемся.

— Олег Коньков, ведущий специалист отдела диагностики технологических процессов и предпроектной подготовки ИХТЦ.

Химического производителя интересует конкретный результат – увеличение прибыли за счет оптимизации и модернизации технологического процесса. Его мало интересуют промежуточные итоги, инструменты и навыки исполнителей.

Другое дело, когда бизнесу нужно оценить адекватность стоимости работ. Может сложиться впечатление, что специалист просто загружает данные в программу, которую можно приобрести в открытом доступе, ждет, пока она сама выдаст результат. На самом деле, все гораздо тоньше, сложнее. Конкретный инструмент выбирается на основании имеющихся исходных данных и поставленных задач. Изредка есть возможность решить задачу полностью в одном программном продукте.

Задачи, которые ставятся перед специалистом в области моделирования химико-технологического процесса, разнообразны. Это и простое сведение материального и теплового баланса, где вполне сгодится табличный процессор типа Excel и калькулятор, и решение сетчатых задач, для которых используется сложные программные комплексы.

Специальные пакеты программ для расчетов упрощают работу и позволяют моделировать химико-технологическую систему в целом. Есть узкоспециализированные расчетные модули, например, для расчета теплообменников сложной конструкции или насосов. Есть модули более широкого профиля для работы с химико-технологическими системами в целом: Aspen Plus, Aspen HYSYS, ChemCAD и другие.

Отдельно стоит статистический анализ. По своей природе это математика. Но в зависимости от целей его можно применять к производственным и маркетинговым задачам не хуже специализированных программ. В качестве примера можно привести методологию Lean Six Sigma, полностью базирующуюся на статистической обработке данных, и конкретные ее направления – DMAIC и DFLSS.

Получить бесплатный газ для приготовления пищи, обогрева жилища и использования в его личных целях можно при помощи биогазовой установки.

Данная конструкция работает на основе биологических отходов, которые помещают в специальный резервуар с герметичной крышкой. В процессе брожения выделяется смесь на основе метана и других газов. Она в ходе горения обладает хорошей теплоотдачей.

Как сделать простейшую биогазовую установку? Какие инструменты и материалы понадобятся для рабочего процесса? Все ответы на эти вопросы вы найдёте в нашем руководстве по созданию необычной конструкции.

Содержимое обзора

Как появляется биогаз

Принцип работы биогазовой установки заключается в получении горючей субстанции из органических остатков. Газ выделяется при медленном брожении биологических продуктов: навоза, сухой листвы, ботвы, соломы. В результате образуется химическая реакция, в ходе которой получают гидролизные, кислотные и метанообразующие организмы. Они в процессе своей деятельности выделяют горючую жидкость. Согласно научным данным в её составе отмечают большой объём метана.

По эксплуатационным свойствам он ничем не уступает природному газу, который предназначается для бытового и промышленного использования. Биогаз относят к экологически чистому топливу. Способы его получения не наносят вреда для окружающей среды.

Для его производства применяют биоотходы, которые подвергаются ежедневной утилизации. Продукты для брожения помещается в специальный герметичный реактор, где происходят следующие изменения:

В течение нескольких недель биологические отходы подвергаются процессу брожения. Бактерии постепенно разрушают органическую структуру;
В процессе жизнедеятельности анаэробных бактерий образуется смесь из горючих газов. Она состоит из метана, углекислого и других видов газов. Помимо этого в минимальных количествах выделяется сероводород, который опасен для живых организмов. При вдыхании небольшого объёма опасной смеси проявляются признаки отравления и интоксикации;
После этого смесь из горючих газов подвергается очищению. Объём жидкости направляется в газгольдер. Здесь она будет храниться длительное время;
Готовый газ можно применять для бытовых и промышленных назначений. Его можно применять для отопления помещений, приготовления пищи;
Полностью разложившиеся биологические остатки важно вовремя удалять из биореактора. Поставки сырья и продукты брожения используют для удобрения полей и огородов.

Применение биогазовой установки для дома рентабельно в том случае, если рядом находится животноводческая ферма. Таким образом для пополнения герметичной емкости будет организован необходимый объём биологических материалов.

По подсчетам специалистов из 1 кубического метра органического субстрата можно образовать 90 кубических метров горючей жидкости.

Для регулярного производства биологического газа рекомендуют соорудить несколько конструкций биореакторов, в которые будут укладывать органические ферментаторы с небольшой разницей. Таким образом удаётся организовать бесперебойную подачу органического горючего к бытовым приборам и системе отопления.

В чём преимущества и недостатки такой системы

Современные модели биогазовых установок имеют достаточно преимуществ. Профессиональные эксперты выделяют несколько существенных недостатков подобных сооружений для домашнего использования. Перед началом сооружения такого оборудования необходимо взвесить все плюсы и минусы.

Положительные качества заключается в следующем:

Быстрая утилизация органических отходов. Устройство биогазовой установки позволяет извлечь качественный продукт от ненужного мусора, который необходимо вовремя утилизировать. Органическая ферментация в биореакторе не опасна для природных ресурсов;
Безотходное производство. Органические элементы не истощают запасы окружающей среды. Остатки перебродившей биомассы можно использовать в качестве хорошего удобрения;
При брожении выделяется небольшое количество углекислого газа. Он никак не влияет на состояние окружающей среды. Производные CO2 не изменяют экологию;
Минимальное количество серы при использовании. В процессе горения биогаз выделяет малое количество производных серы в отличие от природного газа, при горении которого выделяется 40% токсических соединений;
Бесперебойная подача топлива. Учёные утверждают, что по эксплуатационным качествам солнечные батареи уступают в работоспособности данной конструкции. На самом деле управлять солнечной и ветряной энергией практически невозможно. Объёмы биогаза напрямую зависят от жизнедеятельности человека;
Возможность использования нескольких конструкций одновременно. При правильном проектировании и сборке удаётся создать уникальное оборудование по добыче бесплатного газа;
Хорошая финансовая выгода. Регулярная выработка энергетического сырья не потребует больших затрат. Источником ферментации может стать абсолютно любой мусор на основе органического сырья.

К тому же регулярное употребление биологического газа позволяет существенно сэкономить финансовые затраты на отопление жилища в холодное время года.

Создание биогазовой установки своими руками

Предлагаем ознакомится с этапами создания простейшей конструкции для получения биогаза в домашних условиях.

Для этого нам понадобится:

Герметичная емкость. Для этого воспользуемся пластиковым контейнером, объём которого будет равен 100-150 л;
Два крана. Специалисты рекомендуют использовать шаровые краны для газопровода;
Тройник;
Резиновая или силиконовая трубка. Данная деталь будет служить в качестве газопровода;
Обжимные хомуты для плотной фиксации деталей;
Резиновая камера от грузового транспорта;
Пластиковый уголок с трубой.

Этапы создание конструкции состоят из следующих действий:

Делаем небольшое отверстие в пластиковой крышке контейнера. После этого аккуратно фиксируем небольшой штуцер. Места фиксации необходимо загерметизировать жидкими гвоздями или двухкомпонентным клеевым составом.
В одной из боковых частей по такому же принципу фиксируем угловой фитинг. В него вставляем трубку, которая должна достать до днища емкости.
Шланг и угловой фитинг фиксируем герметиком.
На штуцере крепим шланг. Закрепить детали поможет обжимной хомут.
На обратной стороне трубки крепим шаровой кран. Он позволяет контролировать подачу биологического газа в ходе его выработки.
Недалеко от крана подключаем тройник. Один конец металлического крепежа будет крепиться к другому шаровому крану, а на другом будут присутствовать приборы потребления.
Здесь же необходимо закрепить резиновую камеру. Она будет использоваться в качестве дополнительного накопителя. Предварительно из резиновой основы необходимо удалить весь лишний воздух. На фото самодельной биогазовой установки представлено готовое изделие.
После этого можно приступать к заправке биореактора. В этом случае нам понадобятся любые отходы на основе органических соединений.

Для начала можно воспользоваться несколькими килограммами овощных очисток, испорченных фруктов и просроченных продуктов.

Увеличить скорость ферментации поможет небольшое количество животного навоза. После погружения компонентов ферментации ёмкость заливают водой. Примерно через 7-10 дней внутри емкости начнётся образовываться горючая субстанция.

Изготовление поделок из вторсырья является важной частью эстетического воспитания подрастающего поколения. Кроме развития творческого подхода к разным предметам в повседневной жизни этот вид деятельности помогает воспитывать в детях правильное отношение к утилизации различных бытовых отходов с целью сохранения природы.

Количество бытовых отходов на планете достигло критического уровня. Продукты химического производства практически не разлагаются в земле, выделяют вредные вещества, наносят большой ущерб экологии.

В рамках пропаганды раздельного сбора мусора большую роль могут сыграть поделки из вторичного сырья.

Что относится к вторичному сырью

Материалом для творчества может послужить то, что обычно после использования отправляется в мусорный контейнер:

пластиковые бутылки и разнообразные лотки из этого материала,
пробки от бутылок,
картонные коробки,
одноразовая посуда,
втулки от туалетной бумаги и полотенец,
стеклянная тара,
пластиковые канистры,
пакеты,
жестяные банки,
автомобильные покрышки,
газеты.

Все эти вещи могут получить вторую жизнь в руках мастера.

Поделки из пластиковых бутылок

Пластиковые бутылки являются один из самых распространенных видов опасного для природы мусора. Сейчас в сети можно найти много примеров вторичного применения этой тары.

Божья коровка из бутылки

Из пластиковых бутылок можно сделать забавных божьих коровок для украшения клумбы.

Для выполнения работы надо приготовить:

пластиковую бутылку с пробкой,
акриловые краски и кисточку,
одноразовую вилку,
нож,
свечку.

От бутылки надо отрезать ножом донышко, покрасить его с обеих сторон яркой краской и дать просохнуть.
Зубья пластиковой вилки нагреть над пламенем свечи, изогнуть и отрезать. Это заготовка для усиков.
Из пробки от бутылки сделать голову. Покрасить в черный цвет, высушить, приклеить усы.
Нарисовать или приклеить из бумаги глаза.
На спинке нарисовать черные пятнышки.
Приклеить пробку-голову к телу поделки.

Изделие готово. При желании из бутылок разной ёмкости можно изготовить целую семью таких насекомых.

Грибы для сада на основе пластиковой бутылки

Оригинальные садовые фигурки отлично украшают дачный участок, оригинально смотрятся на клумбе и прогулочной площадке детского сада.

Своими руками из бросового материала с минимальными затратами можно изготовить грибы для украшения участка возле дома.

Для работы надо приготовить:

пластиковую плотную бутыль из-под молока или автомобильной химии,
старую крышу от кастрюли,
цемент, акриловую краску.

Предстоит несложная работа.

Основой поделки будет бутылка. Она является ножкой гриба.
Работу начинают с закрепления на бутылке крышки. Это основа шляпки гриба. Закрепить можно путем фиксации ручки в горлышке бутылки механическим соединением. Или с помощью пластыря на тканевой основе. Скотч не годится.
Из цемента приготавливают раствор.
Раствором аккуратно обмазывают бутылку и крышку. Работа выполняется в несколько этапов. После высыхания слоя цемента аккуратно наносят следующий.
Когда изделие принимает форму гриба, его сушат.
Краской покрывают ножку и шляпку. Коричневый или красный цвет для шляпки получают, добавив в белую акриловую краску порошковый краситель.

Гриб готов. Такой садовой фигурки хватает как минимум на сезон. Она не столько страдает от влаги, сколько боится механических повреждений. Мягкая пластиковая бутылка не годится для основы. Она будет проминаться, цементный слой расколется и отвалится.

Из пластиковых бутылок делают емкости для цветов, баночки для карандашей и хранения различных мелочей, воронки и совки для дачи. Из них можно изготовить оригинальные цветочные композиции. Пластик легко можно покрасить акриловой краской.

Из больших бутылей и канистр делают разные цветочные вазоны для дома и сада, садовые фигурки. Самый простой пример таких фигурок встречается повсеместно. Это поросята из больших бутылей.

Поделки из полиэтиленовых пакетов

Пакеты тоже можно применить в качестве материала для поделок. Разрезав их на длинные полосы, можно связать необычный коврик или сумку.

Из этого материала можно наделать помпонов, которые послужат основой для фигурок животных, сказочных персонажей или пышных цветов.

Таким образом ненужные в хозяйстве пакеты обретут вторую жизнью. Идеи для творчества можно почерпнуть из журналов по дизайну интерьера или на тематических сайтах.

Применение бросовых материалов стало востребовано у известных дизайнеров. Их целью является привлечение внимания к проблемам экологии.

Детские поделки из бросовых материалов

Для тематической выставки в школе или детском саду можно использовать бутылки в качестве основы для космических ракет, одноразовые пластиковые тарелки как основу для оригинальной аппликации.

Нестандартные изделия получаются из старых дисков, пробок, батареек, различных коробок.

Важно знать при работе с компакт-дисками, что резать их надо ножницами под струёй воды. Из дисков можно сделать оригинальные ёлочные игрушки, подвески на фруктовые деревья в саду для отпугивания птиц, использовать как элемент декора при изготовлении шкатулок и других поделок.

Поделки из яичных лотков

Лотки из-под яиц пригодны для повторного использования в качестве материала для поделок.

Из них получаются забавные гусеницы, которые могут порадовать ребенка или послужить украшением клумбы.

Из яичных лотков можно сделать необычные искусственные цветы. Для этого острым ножом вырезают лепестки из углубления в лотке. Заготовки имеют оригинальную выгнутую форму, что позволяет смастерить удивительные цветочные композиции.

Материал легко покрасить в разные цвета обычной гуашью или акриловой краской.

Поделки из одноразовых стаканчиков

Взяв за основу одноразовые стаканчики из пластика или картона, можно сделать из них забавных паучков. Для этого стаканчик надо покрасить краской, нарисовать на нем глаза и рот.

Лапки паука делают из пластиковых соломинок. Таких паучков можно принести на выставку поделок или играть в них с друзьями.

Ещё одна интересная идея потребует два стаканчика и длинную бечевку. В донышках стаканчиков проделывают маленькие отверстия, в которые пропускаю бечевку. Конец бечевки фиксируют аккуратным узлом внутри стаканчика. Импровизированная рация готова к работе!

Идей применения бросового материала для поделок очень много. Занятия с детьми изготовлением поделок из вторичного сырья помогают их всестороннему развитию. В процессе работы ребенок знакомится с особенностями и свойствами различных материалов, учится мыслить творчески, искать нестандартные варианты решения задачи. Важным моментом является воспитание в подрастающем поколении заботы о природе.

Некоторое время назад я публиковал статью о самодельных микропроцессорах, сегодня же мы затронем более сложную и щекотливую тему (особенно в свете событий на Фокусиме) – создание ядерного реактора, способного генерировать энергию в домашних условиях. И перед тем как вы начнете волноваться, вспоминая о негативных опытах в прошлом (см. Радиоактивный бойскаут – наковырявший прилично амерция-241 из детекторов дыма) заранее скажу, что все что описано в этой статье – относительно безопасно (по крайней мере не опаснее работы с фтороводородной кислотой дома), но крайне не рекомендуется к повторению. Перед любыми действиями проконсультируйтесь со своим адвокатом — законы разные в разных странах. Много кто уже сидит.

Какие у нас есть пути создания домашнего ядерного реактора?

Термоядерная реакция

Тяжелый водород (дейтрий) относительно несложно получить и в домашних условиях — всего то нужен многостадийный электролиз обычной воды. Но вот с реактором до сих проблемы даже у ученых, и не первый десяток лет (и это не учитывая, что дейтрий — далеко не самое легкое в использовании термоядерное топливо)

Ядерная реакция деления

Тут в унынии нам остается обратить взоры в небо, и посмотреть на чем летают межпланетные корабли — там просто кусок радиоактивного материала, который за счет естественного распада нагревается, и элементами пельтье получают энергию. (Кстати естественный распад — собственно главная физическая причина всех бед на Фокусиме — после остановки ядерного реактора в первые минуты за счет распада выделяется 7% номинальной мощности, в первые недели — ~1%, затем падает до 0.1%. Т.е. от 700МВт реактора в первые недели надо отводить 7МВт тепла, и этот процесс не остановить)

Попробуем подумать в этом направлении: Есть 3 основных вида радиоактивного распада:

Гамма-распад

Источники гамма излучения широко используются в медицине и промышленности, в основном на основе Кобальта-60/Цезия-137 (печально известного по ядерным катастрофам). Проблема в том, что излучение их очень жесткое, крайне опасное, и от него и сантиметром свинца не защититься (см. веселое свечение Вавилова-Черенкова справа — выбитые гамма-квантами электроны, движущиеся в воде со сверхсветовой скоростью излучают энергию в видимом диапазоне). Так что обходим их стороной как можно дальше. Ну и кроме того, за нелегальную сбыт/покупку гамма-источников каждый год садится куча людей
PS. Справедливости ради стоит заметить, что гамма-квант в данных случаях выделяется не непосредственно, а в результате распада одного из дочерних короткоживущих элементов.

Альфа-распад

Источники альфа-излучения активно применяются в детекторах дыма, для облегчения зажигания искры, в некоторых радиолампах. Один из наиболее известных — упомянутый в начале Америций-241. От альфа-излучения легко защититься даже листком бумаги, но с ними другая опасность: они чрезвычайно опасны если их вдохнуть/проглотить. См. миф об отравлении Кровавой Гэбней Литвиненко. Кроме того, наковырять количества больше микрограммов нереально, потому о термоэлектрических генераторах придется забыть. А жаль — ведь на основе альфа-распада работают наиболее эффективные генераторы энергии. Самый лучший — Плутоний-238 (Не путать с 239) — отдает 0.5 Ватта тепла на 1 грамм массы, полураспад 87 лет (цена — 1 мегабакс за кило).

Бета-распад

О безопасности

Мягкое бета-излучение за пределы капсулы выйти не может, гелий не радиоактивен. Проблема может быть лишь в случае повреждения капсулы. Если тритий вдохнуть — то заражение будет минимальным, т.к. водород напрямую организмом не усваивается. Но если он сгорит, то вода может стать частью клеток, и тогда вы получите всё облучение, которое может только выжать этот микроскопический кусочек трития. Так что, не ломайте, не сжигайте и не вдыхайте то что получилось.

Для того, чтобы собрать как можно больше света, нашу капсулу с тритием помещаем в отражатель из фольги.
Для фокусировки используем 2 линзы по 10 диоптрий, видна солнечная батарея до приклеивания, капсула не установлена.
Подключаем, выключаем свет, ждем минуту для первоначального заряда ионистора, и вот результат:

Первая электроэнергия, произведенная ядерным реактором, созданным в домашних условиях :-)

Халява?

О нет :-) В среднем реактор выдает мощность около 7 милливатт (а через 12.32 года будет 3.5 ), и хоть для светодиода этого достаточно, ноутбук от него не зарядить ) Но с другой стороны, десяток таких модулей вполне сможет держать сотовый телефон в режиме ожидания пару десятков лет :-) Правда цена… Капсула стоит 9.7$, солнечная батарея 5$, линзы 13.8$*2 — уже 42$ за модуль. А за десяток придется отдать 420$… С другой стороны — на сайте есть капсулы побольше — но за 35.

Читайте также: