Разработка системы управления установкой получения воды за счет влажности воздуха

Введе-ние……………………………………………………………..… 8
1 ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ЗА СЧЕТ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУ-ХА……….. 10
1.1 История методов и устройств для получения воды за счет влажности возду-ха……………………………………………………………..
10
1.2 Проблемы методов и устройств получения воды за счет влаж-ности возду-ха……………………………………………………………….....
12
1.3 Пути решения проблем получения воды за счет влажности воз-ду-ха…………………………………………………………..................
14
2 1 МОДЕЛЬ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУ-ХА……………………………….......
16
2.1 Конструкция установки для получения пресной воды из атмо-сферного возду-ха…………………………………………………………....
16
2.2 2 Расчет жидкостного трак-та…………………………………………... 19
3. ВЫБОР БАЗОВОГО КОМПЛЕК-СА…………………………............. 27
3.1 Микроконтрол-лер…………………………………………...……….... 27
3.2 Аналого-цифровой преобразова-тель……………………………….... 29
3.3 Цифро-аналоговый преобразова-тель……………………………….... 31
3.4 Первичная обработ-ка………………………………………………… 32
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ЗА СЧЕТ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУ-ХА………………………………..........

37
4.1 Расчет расходов на оплату труда согласно детализированному план-графику ра-бот…………………………………………………....
37
4.2 Расчет материальных за-трат………………………………………….. 39
4.3 Расчет амортизационных издер-жек………………………………….. 40
4.4 Расчет прочих прямых расхо-дов……………………………………... 41
4.5 Расчет накладных расхо-дов…………………………………………... 42
4.6 Расчет полной себестоимо-сти………………………………………... 42
4.7 Расчет себестоимости одного изде-лия……………………………….. 43
4.8 Анализ конкурен-тов…………………………………………………... 44
ЗАКЛЮЧЕ-НИЕ………………………………………….....…………. 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИ-КОВ…………………. 47
Приложение А. Код системы управления установкой получения воды за счет влажности возду-ха……………………………………....
51

Весь текст будет доступен после покупки

Вода — самый важный ресурс на Земле. Без воды нет жизни. Начи-ная с самых давних времен человек собирает дождевую воду, обустраива-ет свою жизнь вокруг источников пригодной для питья воды.
В последствие вокруг таких источников — рек, озер, родников вы-растают поселения, города, крупные мегаполисы. В местах, где такие ис-точники отсутствовали человек добывал воду из-под земли.
Позже человек научился опреснять соленую воду, чтобы сделать ее пригодной для употребления. Но в мире существуют территории, где чи-стая питьевая вода — роскошь.
Источники пресной воды или сильно загрязнены и травят людей, или исчезают под влиянием изменений климата или деятельности человека. Людей, живущих в условиях дефицита пригодной для питья воды — около 785 миллионов, т. е. примерно каждый 10-й житель планеты. Например, женщина в африканской глубинке, которая ежедневно переносит 18 литров воды на расстояние до 6 км [3]
Данная выпускная квалификационная работа посвящена разработке системы управления установкой получения воды за счет влажности возду-ха. Начав исследование, я поняла, что добыча воды из воздуха будет спо-собствовать решению еще одной проблемы — экологической, а именно снижению количества пластикового мусора. Более 100 млн пластиковых бутылок от воды используется каждый день в мире, а 1500 бутылок стано-вятся мусором каждую секунду в мире.
Добыча питьевой воды на месте у потребителя может быть решени-ем, которое значительно уменьшит загрязнение планеты пластиком, сделав ненужной транспортировку питьевой воды в дома, офисы и во все места, где потребляется вода. Население планеты и промышленное производство неуклонно растут, поэтому проблема загрязнения окружающей среды и дефицита питьевой воды, выделяются все острее и их актуальность увели-чивается с каждым днем.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. История вопроса
Двадцать первый век столкнулся с проблемой, которая принимает глобальный характер, – нехватка пресной воды. Последние исследования [1] показывают, что, если принять во внимание климатические колебания по сезонам года и связанные с ними изменения количества пресной воды по регионам мира, выясняется неоспоримый факт – более 5 млрд чел., а это три четвертых населения Земли, страдают от частичной нехватки прес-ной воды. И это происходит, по крайней мере, до двух месяцев в году. Са-мое тяжелое – это то, что почти 800 млн чел. в мире в течение всего года страдают от серьезной нехватки пресной воды. И при этом никто не при-нимает во внимание, что окружающая нас атмосфера в той или иной мере насыщена водой, которая могла бы обеспечить потребности практически каждого человека на Земле [2]. Воду, которая присутствует в атмосфере, можно условно разделить на три базовых разновидности [3]: облачный покров на различных высотах над уровнем поверхности земли; вблизи по-верхности земли это туман; ну и, наконец, постоянно присутствующий в воздухе водяной пар. Облачный и туманный покровы состоят из мель-чайших капель воды, размеры которых не превышают 50 мкм, в отличие от дождевых капель, размеры которых находятся в пределах от 1 до 6 мм. Правда, концентрация таких капель в тумане и облаках значительно выше, чем в случае дождя. Важная особенность сбора воды из воздуха заключа-ется в том, что, в отличие от процессов опреснения, в этом случае присут-ствует пусть незначительное, но тем не менее влияние на гидрологическое равновесие в районе сбора воды из атмосферы, вплоть до того, что в уда-ленных открытых источниках воды уменьшается его объем [4]. Еще одна важная особенность – вода, добываемая из атмосферы чистая и, следова-тельно, пригодна как для употребления в качестве питьевой, так и для раз-личных сельскохозяйственных и бытовых нужд [5].
Важность добычи воды из воздуха несомненна, и это в первую оче-редь касается засушливых районов, где других источников пресной воды просто нет [6]. Это касается как постоянного водоснабжения, так и обеспе-чения водой районов, пострадавших от стихийных бедствий [7–9]. Кроме упомянутых выше важных особенностей добычи воды их воздуха, можно также указать, что такой способ добычи воды по своей природе децентра-лизован, что делает его практически незаменимым при обеспечении питье-вой водой при создании мелкомасштабного производства питьевой воды в бедных и слаборазвитых странах [10]. Причиной более 2 млн смертей в год является низкая гигиена и отсутствие канализации – т.е. в конечном счете отсутствие чистой пресной воды [11–12]. Кроме того, наличие чистой пресной воды – это фактор экономического развития районов, которые удалены от обычных источников воды, таких как реки, озера, родники и др. Причем во многих таких районах годовое количество осадков совсем незначительно [13–15]. Последствия стихийных бедствий, частота кото-рых, как показывает статистика, постоянно нарастает, ставит перед спаса-телями первоочередную задачу – обеспечение населения пострадавших районов питьевой водой [16]. Обычно доставка воды в такие районы осу-ществляется в таких емкостях, как бутылки и цистерны. Недостаток таких способов доставки заключается в том, что, во-первых, емкости ограничены по объему, во-вторых, всегда возникают проблемы с непрерывностью до-ставки воды из-за ее дороговизны. То есть технологии обеспечения прес-ной водой таких районов должны быть иными, более практичными и эко-номически целесообразными. Решить эту проблему могут позволить в ос-новном два подхода: опреснение воды, содержащей соли, или сбор прес-ной воды непосредственно из атмосферы. Выбор необходимого метода определяется в основном экономическими соображениями, наличием ис-точника воды. К основным технологиям опреснения воды, содержащей со-ли, можно отнести такие, как дистилляция, выпаривание росы, обратный осмос и электродиализ [17–18]. Однако малые производства, опресняю-щие воду, экономически нерентабельны, так как требуют наличия вблизи источников соленой воды, необходимость использования квалифициро-ванных кадров для обслуживания производства. Все сказанное значитель-но сужает возможности использования опреснительных систем для целей обеспечения пресной водой [18–20]. В этом отношении методы получения пресной воды из атмосферы являются более универсальными и, что не ме-нее важно, легко совместимыми с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная энергия и энергия ветра [21].
Высокая ценность и насущная необходимость извлекаемой из атмо-сферы воды несомненна [22–24]. Однако практическое использование в промышленных масштабах систем получения воды из атмосферы до сих пор не нашло широкого применения, что является значительным тормо-зящим фактором в развитии таких систем. Если говорить об основных факторах, определяющих эффективность и экономическую целесообраз-ность систем получения пресной воды из атмосферы, то к ним можно отне-сти следующие требования: она должна быть эффективной, дешевой, мас-штабируемой, широкополосной и достаточно стабильной, чтобы работать в течение всего года или, на крайний случай, сезона дождей. На сегодня пока нет ни одной системы получения воды из атмосферы, которая удо-влетворяла бы все этим требованиям одновременно. Термодинамический взгляд на эту проблему дает однозначный ответ – процесс получения воды из атмосферы энергетически неэффективен.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Патент РФ № 2101423. Способ получения воды из возду-ха/М.М. Токарев, Л.Г. Гордеева, Ю.И. Аристов и др.// Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Заявлено 05.06.1996. Опубл. 10.01.1998.
2. Патент РФ № 2146744. Способ получения воды из возду-ха/А.В. Ладыгин//ООО «Адекватные технологии». Заявлено 05.08.1999. Опубл. 20.03.2000.
3. Germanovich V., Turilin A. Al'ternativnyye istochniki energii i en-ergosberezheniye. - SPb.: Nauka i Tekhnika. - 2014. [Germanovich V., Turilin A. Alternative sources of energy and energy conservation. - SPb .: Science and Technology. 2014. pp.30-67. (In Russ)]
4. Ruban S.S. Netraditsionnyye istochniki energii. - M.: Energiya. - 2003. [Ruban S.S. Unconventional energy sources. M .: Energy. 2003. pp. 10-27. (In Russ)]
5. Minin V. A., Dmitriyev S.G. Perspektivy osvoyeniya netraditsionnykh i vozobnovlyayemykh istochnikov energii na Kol'skom polu-ostrove. - Murmansk: Bellona. - 2007. [Minin V. A., Dmitriev S. G. Prospects for the develop- ment of alternative and renewable energy sources on the Kola Peninsula. Murmansk: Bellona. 2007. (In Russ)]
6. https://www.lenntech.com/products/membrane/osmonics/osmonics.htm. (In Russ)]
7. Kashkarov A.P. Vetrogeneratory, solnechnyye batarei i drugiye poleznyye konstruktsii. - Moskva: DMK Press. - 2011. [Kashkarov A.P. Wind generators, solar panels and other useful designs. - Moscow: DMK Press. - 2011. (In Russ)]

Весь текст будет доступен после покупки