Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Проблема вилучення води з повітряного басейну - актуальне наукове завдання, яке до теперішнього часу не має усталеного і домінуючого рішення. У переважній більшості випадків розробки залишаються на рівні патентів. Конструктивні рішення, що підтверджують заявлені в патенті дані, поодинокі. Наростаючий дефіцит прісної води на планеті, викликаний перенаселенням і забрудненням існуючих джерел, виводить завдання безперебійного та якісного водопостачання населення на передній план. Варто зауважити, що одним з основних факторів існування людської цивілізації, на нинішньому етапі, є постачання енергією. Розробка і включення у виробництво будь-яких інноваційних методик і конструктивних рішень повинні корелювати зі зниженням антропогенного навантаження.

1. Актуальність теми

Оскільки впровадження екологічних технологій утруднено в сучасному світі (відсутність фінансування, паливне і енергетичне лобі, висока вартість одиничних проектів і т.п.), розробка проектів в цьому напрямку, а також, їх пристосування до реальних існуючих умов, є інноваційною діяльністю , спрямованої на максимальне наближення таких технологій до рядовому обивателю. Прикладне значення виконуваної роботи полягає в можливості реалізувати концепцію в умовах низького фінансування, слабкої інфраструктури та рівня розвитку цивілізації в даному регіоні. Впровадження апаратів водозабезпечення є найважливішим завданням на шляху не тільки екологізації, а й виживання людства в цілому.

Як об'єкт дослідження в науковій роботі виступають комплекси автономного водо і енергозабезпечення. Їх створення і використання у виробничих циклах, а також застосування в різних умовах планети є основоположною завданням. Предметом вивчення виділяється комплекс з апаратів, які дозволяють створити замкнутий цикл виробництва води та електрики, на основі існуючих методик.

За існуючими даними, річне випаровування води з поверхні планети, складає більше 570 млн. Тонн. Цей обсяг випадає у вигляді опадів, здійснюючи цикл кілька десятків разів. Річковий річний стік становить лише 7% від загальної кількості опадів. Таким чином, основне джерело прісної води - атмосферне повітря - виявляється невживаних. За даними існуючих робіт [1] середня абсолютна вологість біля земної поверхні становить 11 г / см3, а іноді і вище. Велика кількість країн тропічного і помірного пояса страждає від нестачі водних ресурсів, хоча їх запаси в атмосфері дуже великі. Умови клімату в посушливих областях планети не дозволяють водяній парі досягти насиченості, при якій можливе випадання опадів. Наслідком цього стає неможливість традиційного кругообігу води.

Найбільш проблемними районами, з точки зору біогеографічної класифікації, можна вважати клімат пустелі, з нерегулярним випаданням опадів: екваторіальні клімат (узбережжі Перу), тропічні (південно-західна Африка, Аравійський півострів), з помітно вираженими сезонами опадів (Сахара, Каліфорнія, східний Туркестан ). Клімати внепустинних областей: внутрішньотропічна з наявністю або відсутністю сухого сезону, внетропические континентальні і середземноморські, субполярні і полярні. [2] З давніх-давен прісну воду отримували шляхом збору сконденсованих крапель з повітря в результаті природного добового радіаційного охолодження земної поверхні, а також охолодження в нічний час в пустельних областях пористих каменів з утворенням на них роси. Отримані обсяги були вкрай незначні. На сучасному етапі існують різні методики опріснення і конденсації вологи, пов'язані з виробленням і споживанням електричної, або інший, енергії. Головний і визначальне питання цієї проблеми - собівартість літра води, мобільність установки і відповідна продуктивність. Природно, має значення і вартість самої установки.

Виходячи з даних вимог, в роботі запропоновані шляхи вирішення завдання в умовах півдня України, Причорномор'я, Центральної Азії, Середземномор'я, помірних широт і тропіків.

Оскільки сучасна концепція розвитку екології в цілому, а значить, і інженерної екології, передбачає мінімізацію витрат ресурсів і енергії, будемо слідувати правилу найменших витрат і навантаження на навколишнє середовище.

Для вирішення поставленого завдання, пропонується застосовувати альтернативні за своїм підходом методи, а саме: біологічний і технічний. В існуючій літературі описано множин технічних рішень даного питання, однак, важливим недоглядом є відсутність фінансового обґрунтування та підбору матеріалів для виконання. Біологічним же шляхом воду людство не видобуває, через відсутність прийнятних методик. Запропонований метод повинен стати основоположним в розвитку цього напрямку екології та біології.

Мета дослідження полягає в розробці концепції замкнутого автономного комплексу, який зможе забезпечити споживача водою та електричною енергією. Такий підхід створить умови для життя в будь-якої окремої точці планети, де клімат дозволить досягти прийнятних показників ефективності роботи обладнання. У промисловому ж масштабі, впровадження подібних технологій стане кроком до екологізації існуючих промислових комплексів і зниження навантаження на природні джерела водопостачання і паливних ресурсів.

На шляху вирішення поставленої мети необхідно дослідити існуючі методики конденсації газо-повітряної суміші, а також обґрунтувати найбільш прийнятні для використання в реалізації пропонованої концепції. Виникає запитання показати зв'язок водо- і енергопостачання, вказати на можливість сполученого використання апаратів і, як наслідок, виявити найбільш раціональний підхід у вирішенні проблеми водопостачання, за допомогою пасивної і примусової конденсації. В ході роботи буде розроблена схема замкнутого комплексу, а також запропоновані варіанти розміщення подібних установок. Виходячи з необхідності контролю і підтримки діяльності пропонованого об'єкту - методики його управлінням. Розгляд інноваційних підходів і об'єднання їх напрацювань дозволять запропонувати конкретні параметри установок, матеріали та вартість їх виконання.

Передбачається скористатися системним підходом в вивченні поставленого питання. Збір і аналіз даних дозволять провести ряд теоретичних, аналітичних та прикладних дій. В кінцевому підсумку, виникає можливість розробити на їх основі такі інноваційні, управлінські та ресурсозберігаючі технології, які усувають або хоча б знижують негативний вплив на навколишнє природне середовище та населення для забудови територій, а також мотивують персонал на їх впровадження і реалізацію.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Мета дослідження полягає в розробці концепції замкнутого автономного комплексу, який зможе забезпечити споживача водою та електричною енергією. Такий підхід створить умови для життя в будь-якої окремої точці планети, де клімат дозволить досягти прийнятних показників ефективності роботи обладнання. У промисловому ж масштабі, впровадження подібних технологій стане кроком до екологізації існуючих промислових комплексів і зниження навантаження на природні джерела водопостачання і паливних ресурсів. На шляху вирішення поставленої мети необхідно дослідити існуючі методики конденсації газо-повітряної суміші, а також обґрунтувати найбільш прийнятні для використання в реалізації пропонованої концепції. Виникає запитання показати зв'язок водо- і енергопостачання, вказати на можливість сполученого використання апаратів і, як наслідок, виявити найбільш раціональний підхід у вирішенні проблеми водопостачання, за допомогою пасивної і примусової конденсації. В ході роботи буде розроблена схема замкнутого комплексу, а також запропоновані варіанти розміщення подібних установок. Виходячи з необхідності контролю і підтримки діяльності пропонованого об'єкту - методики його управлінням. Розгляд інноваційних підходів і об'єднання їх напрацювань дозволять запропонувати конкретні параметри установок, матеріали та вартість їх виконання.

Основні завдання дослідження:

Передбачається скористатися системним підходом в вивченні поставленого питання. Збір і аналіз даних дозволять провести ряд теоретичних, аналітичних та прикладних дій. В кінцевому підсумку, виникає можливість розробити на їх основі такі інноваційні, управлінські та ресурсозберігаючі технології, які усувають або хоча б знижують негативний вплив на навколишнє природне середовище та населення для забудови територій, а також мотивують персонал на їх впровадження і реалізацію. Оскільки впровадження екологічних технологій утруднено в сучасному світі (відсутність фінансування, паливне і енергетичне лобі, висока вартість одиничних проектів і т.п.), розробка проектів в цьому напрямку, а також, їх пристосування до реальних існуючих умов, є інноваційною діяльністю, спрямованою на максимальне наближення таких технологій до рядовому обивателю. Прикладне значення виконуваної роботи полягає в можливості реалізувати концепцію в умовах низького фінансування, слабкої інфраструктури та рівня розвитку цивілізації в даному регіоні. Впровадження апаратів водозабезпечення є найважливішим завданням на шляху не тільки екологізації, а й виживання людства в цілому.

3. Огляд досліджень і розробок

1. История водоснаб. http://works.doklad.ru/view/ZGEizkLjBZA/all.html

2. Абрамов Н.Н., Водоснабжение, М., 1967

3. Фальковский Н.Н., История водоснабжения в России, М. – Л., 1947.

4. Гальперин М. В. «Экологические основы природопользования»: учебник. 2-е изд., испр. – М.: ИД «ФОРУМ», 2009. - 256 с: ил. - (Профессио¬нальное образование).

4. Неверов Л.В. «Экономика природопользования». – М.: Наука, 1991. – 320с.

5. Папенов К.В. «Экономика и природопользование». – М.: Изд-во МГУ, . – 240с.

6. Л.С. Юдасин, «Энергетика: проблемы и надежды», М., «Просвещение»,1990.

7. Е.Б. Борисов, И.И. Пятнова , «Ключ к Солнцу», М., Мол. Гвардия, 1964.

8. Проценко А.Н., «Энергия будущего» , М., «Мол. Гвардия», 1980.

9. Конденсация. Типы конденсаторов. https://ru.wikipedia.org/wiki/

10. Типы осаждения http://www.studfiles.ru/preview/5251703/page:3/

11. Межфункциональные связи. http://www.studfiles.ru/preview/407081/

12. Конюшков А.М., Водоснабжение предприятий тяжелой промышленности, М.,1950

13. Алексеев В. В. Получение пресной воды из влажного воздуха [текст]/ В. .Алексеев, К. В. Чекарев // Аридные системы, Т. 2, 1996. №2-3.

14. Andrew Delano, Design Analysis of the Einstein Refregeration Cycle. Georgia Institute of Technology, June 1998.

15. Журнал Plumping and Mechanical.

16. Получение атмосферной воды. https://rg.ru/2013/08/26/voda.html

17. Цены на электроэнергию в различных странах. http://ukrtermodom.com.ua/articles/tarify-elektroenergii-v-raznyh-stranah

18. Цены на воду. https://ria.ru/infografika/20141120/1033874028.html

19. Строение солнечной электростанции. http://greenevolution.ru/enc/wiki/solnechnaya-elektrostanciya/

20. Конструкция электростатического осадителя. http://ukrnano.net/index.php?option=com_content&task=view&id=14&catid=10

4. Автономні комплекси водо- і енергозабезпечення найважливіша складова глобальної екологізації

Дослідження проблеми водопостачання в історичному аспекті

В ході розвитку людської цивілізації, життя суспільства була пов'язана з джерелами води, а потім, і з отриманням різних видів енергії. Більшість великих поселень древніх людей тяжіли до річок і озер, які служили безперебійним джерелами прісної води. Саме обмеження ресурсів харчування і прісної води стали лімітують факторами для зростання популяції людини. Спочатку методика водозабору полягала в простому зборі річкового та іншого стоку. Очищення води, на той момент, що не була першорядним завданням, в силу адаптованості організму стародавньої людини до природних забруднювачів і відсутності гострих токсикантів в споживаної рідини. В ході розвитку поселень до міст, з'явилася необхідність централізованого водопостачання. Для її вирішення були запропоновані різні способи доставки води від початкового джерела. Комплекс інженерних споруд і пристроїв, призначених для отримання води з природних джерел, її очищення і подачі споживачам називають системою водопостачання.

Найбільш древні водопровідні споруди виявлені при розкопках в 20 столітті на берегах великих річок.

Єгипет

З найдавніших часів води Нілу несли єгиптянам лиха і процвітання. Ніл був основним джерелом води в країні. Щорічні розливи річки обумовлювали надзвичайне родючість річкової долини. Однак іноді потоки води несли з собою спустошення земель. Ніл тече по наносний рівнині, тому його припливи і відливи викликають щорічне рух землі. Коли рівень води в Нілі стає мінімальним, земля повністю висихає. Під час розливу суха земля вбирає воду, як губка, і розбухає на 30-70 см. Після того, як вода спадає, земля знову опускається до свого звичайного рівня, але не рівномірно. Стародавній Єгипет займав всю дельту Нілу на півночі і тягнувся на південь по пісковику і вапняку. Територія держави була розділена на два окремих царства, що розташовувалися вгорі і внизу за течією Нілу. Близько 3000 року до н. е. фараон Менес (Мена) об'єднав обидва царства в єдину потужну державу, яка проіснувала понад 3000 років. Своє правління він почав з будівництва резервуарів для відводу води під час повеней, риття каналів і іригаційних канав для меліорації болотистій грунту. Розвиток інженерного мистецтва в Єгипті сприяло створенню до 2500 року до н. е. великої системи каналів, ровів і жолобів, що проіснувала до римського вторгнення. Єгиптяни досягли досить високого рівня в конструюванні дренажних систем завдяки особливій ролі, яку вода грала в їх житті і в ритуалах очищення і похорону фараонів. За релігійними уявленнями єгиптян смерть була лише переходом від однієї форми життя до іншого. Для загробного життя їм були потрібні їжа, одяг та інші предмети побуту. У деяких гробницях археологи знаходили і ванні кімнати. Під час розкопок усипальниці фараона Сахури в Абусире були виявлені ніші в стінах і руїни кам'яних басейнів. Вони були оброблені металом і могли бути використані в якості туалету. Сток в басейні був перекритий свинцевою пробкою, що кріпилася ланцюжком до бронзового кільцю. Басейн міг спустошувати через мідну трубу, що веде до колектора, розташованого нижче. Діаметр труби був близько 60 см, а товщина її стінок становила близько 2 см. У храмової піраміди, побудованої Аменхотепом IV (Ехнатоном), була знайдена латунна дренажна труба, ведуча з верхнього храму уздовж брукованої дороги до зовнішнього храму на річці. Стародавні єгиптяни широко використовували труби і різні техніки виготовлення мідних сплавів. Вони застосовували глиняні труби, виготовлялися з соломи і глини. Процес їх створення полягав в следющие: спочатку сушили на сонці, а потім обпалювали в печі. Удосконалюючи глиняні труби, єгиптяни змогли осушити найнижчі райони долини Нілу, що дозволило їм перетворити всю країну на квітучий сад. В Єгипті також була винайдена і введена в широке застосування нория. Вона представляла собою ланцюг, на якій підвішені ковші або черпаки, які пересувалися по колу за допомогою колеса, для захоплення рідин і сипучих матеріалів. Єгиптяни були вправні в роботах по металу. Вони плавили метал в горщиках з вогнетривких матеріалів - тиглях. Високі температури забезпечувалися тим, що люди роздмухували вогонь за допомогою очеретяних хутра з глиняними наконечниками. Розплавлений метал виливали і давали йому охолонути, потім його відбивали гладкими камінням до необхідної товщини. Далі метал різали, надаючи йому певну форму. Знайдена в одній з гробниць розпис показує технологію процесу виплавки металу. Будинки заможних єгиптян були дуже просторими. Вони включали в себе зали, спальні, їдальні, ванні кімнати і кімнати для прислуги. Ванна у єгиптян являла собою невелику кімнату з квадратної плитою з вапняку в кутку. На цій плиті стояв господар будинку, а раби поливали його водою. Стічна вода стікала в великий бак під підлогою або по глиняній трубі уздовж стіни в бак на вулиці. Воду з них потім виливали слуги. Були виявлені також туалети з сидіннями з вапняку, стік з яких, швидше за все, здійснювався прямо в піщаний грунт.

Греція

На півночі Греції, на місці Олімпії (багатою метрополії, жителі якої насолоджувалися розкішшю і останніми досягненнями систем водопостачання), під час розкопок були виявлені ванні кімнати, оброблені плиткою, і басейни зі стоком. Деякі з таких басейнів збереглися до наших днів майже не зруйнованими. Підземні труби робилися з глини, свинцеві труби знайдені не були. Стародавні водопровідники з побоюванням ставилися до свинцю. Проте під час розкопок в одній з ванних кімнат було знайдено басейн, скріплений свинцевою скобою. Судячи з форми знайдених басейнів, купальники швидше за все сиділи, опустивши ноги в заглиблення у нижній частині басейну. Ймовірно, такий звичай був наслідком поширення ідей Гіппократа, який говорив, що сидіти у ванній корисніше, ніж лежати. «Батько медицини» також був прихильником холодного душу, вважаючи його мало не панацеєю. Стародавні греки старанно дотримувалися всіх його порад, оскільки серйозно ставилися до підтримки фізичної і духовної форми. Їхнє ставлення до фізичних вправ і порядності знайшло відображення в організації в 776 році до н. е. Олімпійських ігор. У будь-якому великому місті, починаючи з VII століття до н. е., можна було знайти гімнастичний зал, оснащений ванними кімнатами з гарячою і холодною водою. Однак, оскільки використання гарячої води вважалося справою жінок, чоловіки здебільшого воліли холодний душ. Для цієї мети існували спеціальні мармурові резервуари близько 76 см у висоту. Приватні ванні кімнати, як правило, містили переносні глиняні діжки для дам, які вважали за краще теплі і розслаблюючі водні процедури. ля греків було дуже важливо проявити гостинність по відношенню до мандрівникам. Запропонувати подорожньому ванну вважалося хорошим тоном. Багато будинків в стародавній Греції були оснащені туалетами, стік з яких здійснювався в стічні труби під вулицями. Швидше за все, ці труби промивалися водою. Деякі з них мали вентиляційні шахти. Особливу увагу греки приділяли охороні своїх систем водопостачання. Щоб уникнути перекриття подачі води в місто ворогами, труби найчастіше ховалися під землю, іноді на глибину 18,3 м. Деякі з таких підземних труб були настільки широкі, що в них могли розійтися дві людини. При цьому найширші труби з'єднувалися з поверхнею за допомогою великих свердловин. Водопостачання в Афінах забезпечувалося за допомогою великої кількості акведуків, які постачали воду з гір. Жителі також багато в чому залежали від глибоких свердловин, які їм доводилося рити в твердому кам'яному грунті. Вся вода, що приходила в місто, прямувала в цистерни, які по черзі забезпечували водою множинні фонтани, деякі з яких використовуються і до цього дня. Аналогічно вода спрямовувалася в будинку заможних громадян (Рис. 1.1.1).

Малюнок 1.1.1 - Порівняння конструктивної схеми акведука і трубопроводу

Малюнок 1.1.1 - Порівняння конструктивної схеми акведука і трубопроводу

Для древніх греків все в природі було відзначено божественною присутністю. Вода ж грала ключову роль у розвитку їхньої культури. Наприклад, спорудження фонтанів і джерел наповнювалося певним містичним сенсом і пов'язувалося з великим пантеоном богів і богинь, яким поклонялися древні греки. Вільний громадянин грецького поліса брав три найважливіші ванни в житті: при народженні, на весіллі і після смерті. Щоб забезпечити довге і щасливе сімейне життя, наречена милася в воді, взятій з фонтану Каліррхо з дев'ятьма трубами. В Афінах фонтан Каліррхо був також і головним джерелом водопостачання, вода в який надходила з річки Іллізі. За часів стародавніх греків був здійснений значний стрибок у розвитку систем водопостачання, особливо постачання холодної води. Однак розвинути їх успіхи судилося іншим. У 201 році до н. е. під натиском римських легіонів упав Карфаген, а чотирма роками пізніше - Македонія. Стародавні греки втратили самостійність, а також всі свої завойовані землі на Близькому Сході: Ассирію, Юдею, Єгипет.

Ізраїль

Столиця стародавнього Ізраїлю розташована на висоті 762 м над рівнем моря. У X в до н. е. Єрусалим був своєрідною буферною зоною між воюючими Ассирією і Єгиптом, а пізніше виявився під впливом культури, поширеної на схід Олександром Македонським. До 173 році до н. е. Єрусалим перетворитися в типовий грецький місто, повний гімнастичних залів. Потім цю територію завоювали римляни, і спорудили величні споруди з системою водопостачання, їх обслуговує. З моменту появи місто повністю залежав від захованих свердловин і підземних цистерн. Живиться підземними водами, Джерело Гіона, розташований на східному спуску пагорба муру в Єрусалимі, був єдиним джерелом води в цій частині міста. Залежно від сезону він забезпечував місто водою гірше або краще. За допомогою Джерела Гіона здійснювалася іригація прилеглих полів і садів за кількома відкритими каналами вздовж русла Кідрона. Ще в найдавніших поселеннях на місці Єрусалиму міський водопровід починався за стінами міста. Як і інші цивілізації, стародавні іудеї змушені були захистити доступ до води від ворогів, які могли відрізати водопостачання міста.

Іудеї були одним з перших народів, релігійні уявлення яких містили ідеї гігієни і чистоти. Під час релігійних обрядів священнослужителі омивали руки і ноги, а також жертву; в повсякденному житті іудеям пропонувалося дотримуватися особистої гігієни. Водопостачання Єрусалиму почало розвиватися з найдавніших часів. Дренажні системи будувалися для здійснення стоку з будинків і з вулиць, в той час як тверді відходи вивозилися на возах через спеціальні ворота. Храму була потрібна особлива «чиста вода», тому в місті існували дві окремі системи водопостачання. Це вимагало додаткових витрат, але древні водопровідники розробили систему, яка дозволяла використовувати стічну воду. Ця вода надходила по спеціальних каналах в колектори, де вона зберігалася, а потім використовувалася для поливання полів. Будь-який надлишок води застосовувався для розведення садів. Більш ретельно розроблені системи водопостачання були виявлені в менш великих містах цього регіону. Вони включали основну трубу з відгалуженнями, що вели до будинків. У дворі Храму царя Соломона знаходилося «мідне море» і 10 мідних вмивальниці підставках. «Море» являло собою 2-метровий басейн з полірованої міді, 4,6 м в діаметрі і 7,7 см в товщину. Він перебував на спинах 12 мідних волів, що розташовувалися чотирма групами по троє. Біблійні вчені підрахували, що вага «моря» становив 33 тонни, однак підтвердити ці дані неможливо. Басейн був розташований біля «Водних воріт» храму і з'єднувався з системою водопостачання за межами комплексу. Іудейський цар Ірод Великий створив унікальну систему водопостачання в центрі пустелі, перетворивши вершину Масада (гора, що височіє на 450 м над морем) в фортецю з фонтанами і зеленими садами. Забезпечення цієї безплідної землі водою було найбільшим досягненням інженерної думки. Два невеликих рову розташовувалися на віддалі від фортеці. Під час дощів вони швидко наповнювалися водою. Щоб утримувати воду до необхідного рівня, були побудовані дамби. При необхідності вони відкривалися, і вода спрямовувалася по акведукам і каналах до фортеці. Ірод також сконструював мережу резервуарів на вершині фортеці і з'єднав їх зі стоками. Вся система забезпечувала водою два великих і п'ять маленьких палаців. Північний палац Ірода ділився на три яруси. На римський манер, він включав баню, що складалася з чотирьох кімнат: гарячої кімнати (калдаріума), холодної кімнати (фригідаріум) з невеликим басейном з холодною водою, теплою кімнати (тепидариум) і передпокої з роздягальнями. Стіни були прикрашені фресками, що імітували мармур і алебастр. Пол в передпокої був оброблений мозаїкою, пізніше заміненої трикутної плиткою. Калдаріума був найбільшою кімнатою лазні. Під ним розташовувалася парна, підлога якої підтримувався 200 невеликими колонами з цегли. За пористим глиняним трубах, захованим в стінах парної, вгору піднімався гаряче повітря, що нагнітається в топці, розташованої нижче. Пристрій лазні нагадувало лазні в Помпеях і Геркуланумі.

Середні століття.

Після падіння римської імперії в епоху Середньовіччя настала епоха застою, в тому числі і в розвитку санітарної техніки. Міста перебували в антисанітарному стані, епідемії забирали тисячі жертв. Початкові відомості про будову централізованих міських водопроводів в Європі відносяться до 12 століття: -в кінці 12 століття побудований перший самопливний водопровід в Парижі - в 13 столітті починається централізоване водопостачання Лондона - в 15 столітті будуються водопроводи в німецьких містах - в Японії перший водопровід побудований в 1590 році в Едо-Сіті (Токіо) - акведук довжиною 79 км і розподільна мережа з дерев'яних труб.

Малюнок 1.1.2 - Схема розташування водних горизонтів

Малюнок 1.1.2 - Схема розташування водних горизонтів

Ті 50%, які доступні, так бездумно відбираються, що якщо кардинально не виправити ситуацію, то вже через 40-50 років, людству доведеться бурити свердловини глибиною понад кілометр, щоб забезпечити себе питною водою. Прикладом можуть служити підземні води пустелі Сахара, обсяг яких, за останніми підрахунками, становить до 625 тисяч кубічних кілометрів. Але біда в тому, що область їх залягання така, що поповнення підземного резервуару природним шляхом не відбувається, а відкачування йде досить інтенсивно. Крім цього, недавні геологічні процесі в даній місцевості призвели до того, що підземні води стали виходити на поверхню у вигляді джерел, тільки невелика частина яких припадає на місця компактного проживання людей. Решта ж вода, в буквальному сенсі йде в пісок. Як пояснюють вчені, це відбувається тому, що величезний прісний резервуар під Сахарою є кілька великих озер, поверхня яких, після переміщень земної кори, перетнулася в деяких місцях з поверхнею Землі. Від чого і утворилися джерела і навіть артезіанські джерела, особливо там, де вода виявилася під значним гідростатичним тиском. Коли води в надрах Сахари не стане взагалі, сказати точно не можна, але що цей момент не за горами, про це екологи кажуть напевно. До всього іншого, не завадило б подібну воду пропускати через побутові фільтри, але це не завжди можливо. Видобуток підземних прісних вод йде набагато більшими темпами, ніж це було можливо ще 20-30 років тому. І пов'язано це з появою високотехнологічної бурової техніки і потужних насосів для підйому води з великих глибин, що дозволяє добувати за одиницю часу значні обсяги води. Однак, в деяких регіонах планети, зростання споживання води несе з собою негативні наслідки. Справа в тому, що підземні резервуари практично не поповнюються водою природним шляхом, і її відкачування призводить до зниження рівня води, що тягне за собою збільшення витрат на її видобуток. Більш того, в місцях, де підземні резервуари повністю виснажені, спостерігається просідання земної поверхні, що робить неможливим подальшу її експлуатацію, наприклад, в якості сільськогосподарських угідь. У прибережних районах ситуація складається ще драматичніше. Спустошені водоносні горизонти, навіть ті, воду з яких можна отримувати ще протягом декількох років, змішуються з солоної морської або океанічної водою, що призводить до засолення грунту, і того невеликого обсягу прісної води, який ще залишився в прибережному регіоні. Проблема засолення прісної води має ще одну причину, пов'язану з господарською діяльністю людини. Адже джерелом солі можуть бути не тільки моря і океани, а й добрива або вода з високим вмістом солі, яка використовується для поливу полів і садів. Такі процеси засолення підземних вод і грунту називаються антропогенними, і стикаються з ними все більше цивілізованих країн.

Отримання прісної води з айсбергів

У висновку, приділимо увагу видобутку питної води з айсбергів. Вчені стверджують, що тільки в льодовиках материкової частини Антарктиди знаходиться до 93% всіх запасів прісної води на Землі, що становить близько двох тисяч квадратних кілометрів замерзлої вологи. А оскільки, незабаром, поверхневих і підземних джерело питної води на планеті практично не залишиться, то прийде такий момент, коли людство буде змушене звернути свою увагу на айсберги. Ідею добувати питну воду з льодовиків вперше висловив ще в XVIII столітті англійський мореплавець і першовідкривач Джеймс Кук, більш відомий тим, що був з'їдений аборигенами. І хоча це, всього лише легенда, пам'ятають його нема за революційну на той час ідею - добувати воду з льодовиків Антарктиди, а за безглузду смерть в котлі людожерів, якого насправді і не було. Чому Кук звернув увагу на айсберги, як на джерела прісної води, - достеменно невідомо. Але той факт, що мореплавець першим запропонував використовувати шматки льоду в далеких морських походах в якості природних сховищ запасів води, про це ми знаємо напевно з ряду письмових джерел, що дійшли до наших днів. Сучасні послідовники Кука пішли ще далі, і пропонують відколювати від льодовиків величезні шматки льоду, щоб доставляти їх потім в регіони, де спостерігається дефіцит питної води. На перший погляд ідея геніальна, але при реалізації подібного проекту можуть виникнути труднощі, подолати які неможливо, навіть при сучасному розвитку техніки. Відколоти від льодовика айсберг великого розміру досить проблематично, і традиційні механічні інструменти, а також спрямований вибух, тут не підходять, бо айсберг може розколотися. Доставити айсберг до місця призначення, не втративши при цьому значну його частину, яка просто розтане в теплих водах і під палючим сонцем, просто неможливо. Навіть якщо буде винайдено дієвий спосіб «консервації» айсберга, що виключає його танення, для його переміщення знадобиться кілька потужних морських суден,

Висновки

В ході першого розділу ми розглянули історичний процес розвитку систем водопостачання та акцентували принципову зв'язок потреб людства в їжі, воді і джерелі енергії.

На даний момент, для отримання чистої питної води користуються такими методами, як: буріння свердловин, опріснення морських вод, топки льоду, збір і очищення річкового і дощового стоку, повторна очищення і використання стоку міст і підприємств. Основною проблемою всіх цих методів є повнота водних ресурсів і повсюдне забруднення водотоків різними видами відходів. У контексті економічної науки, було показано, що екологічний ефект і ефективність виробництва, є наслідком і відображенням економічних показників і ефективності. Виходячи з цього, неможливо досягти прийнятних екологічних показників, без високої рентабельності підприємства. Питання менеджменту, тобто максимізації позитивного ефекту від роботи при мінімальних витратах різного роду ресурсів, є принципово важливим, поряд з розробкою нових методик отримання, передачі та використання описуваних ресурсів, які стають своєрідним видом товару для реалізації.

Слід розуміти і розрізняти потреби людського суспільства в цілому і перспективні наукові розробки, що дозволяють діяти в консервативних умовах середовища. Загальні потреби мають необхідність в простоті і дешевизні рішень, в той час, як наукові розробки покликані вирішувати складні приватні задачі, із застосуванням надлишкових ресурсів і великого фінансування для досягнення мети. У нашому випадку, мета полягає у формуванні комплексів, які можна застосувати для роботи в несприятливих для проживання регіонах планети. Часто, тут спостерігається низький рівень життя і технічного розвитку, а значить - установки повинні бути прості у використанні, ефективні, довговічні. Перспективи розвитку комплексів життєзабезпечення дуже широкі. Ріст і розвиток суспільства тягнуть за собою збільшення його потреб, а значить, будь-які розробки в цій галузі є першочергово важливими. В ході аналізу взаємозв'язку отримання енергії і води, були розглянуті деякі види альтернативних джерел енергії, діяльність яких пов'язана з водою, її використанням, отриманням і відведенням. Саме на стику методик енерго- і водопостачання передбачається шукати раціональний підхід до розробки комплексів повноцінного підтримання життя.

Більшість описаних розробок мають високу вартість, тому необхідно пропонувати і реалізовувати різні види матеріалів і способів реалізації проектів. Масове виробництво і використання приведуть до здешевлення та підвищення якості роботи агрегатів, як це сталося з електричним змінним і постійним струмом в США. В ході аналітичної глави були детально розглянуті стадії проектування і функціонування різних конденсаційних комплексів. Докладно розглянуті такі питання, як: подача газоповітряної суміші, відведення осушених повітря і рідини, інтенсифікація процесу конденсації в тілі осушувача, пару установок видобутку води з джерелами енергії ззовні (в тому числі ВЕС, СЕС, двигунами внутрішнього згоряння). Було з'ясовано, що сумісне використання має великі перспективи і, в деяких випадках, застосовується в повсякденному житті в роботі різних апаратів.

Досліджено та проаналізовано різні існуючі методики конденсації. В результаті аналіз показав, що найбільш перспективні АХА. Робоче тіло АХА складається з природних компонентів, водоаміачного розчину і інертного газу. Вони умовно нешкідливими для ОПС. Мають нульові значення озоноруйнівної потенціалу та парникового ефекту. Абсорбція ж холодильні прилади мають і ряд таких унікальних якостей як: безшумність, висока надійність і тривалий ресурс, відсутність вібрації, магнітних і електричних полів при експлуатації; можливість використання в одному апараті декількох джерел енергії - як електричних, так і альтернативних (теплота згоряння палива, сонячне випромінювання, вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння, гарячий потік повітря вихровий труби, теплонавантаженому елементи радіоелектронної апаратури) можливість роботи з неякісними джерелами енергії, в тому числі і електричної, в діапазоні напруги 160 - 240 В. до переваг АХП слід віднести меншу, в порівнянні з компресійними аналогами, вартість, який, у багатьох випадках і визначає їх популярність у користувачів. Підкреслюється, що для роботи таких підприємств слід мати чітку вертикаль влади і розгалужена структура управління. Перспективною в цьому ключі бачиться матрична модель, що має вертикальні і горизонтальні зв'язки. Така модель дозволить істотно розширити потенціал кадрів на підприємстві, а також дозволить внести нові розробки в цикл роботи апаратів, за рахунок широкого взаємодії і автономності сегментів управління. На основі розглянутих даних, в прикладної частини роботи, було запропоновано кілька з'єднаних комплексів водо- і енергозабезпечення. Розвиток ідеї створення замкнутих систем повинно дозволити розширити області, придатні для сільського господарства, значно знизити навантаження на ОПВ, за рахунок зниження частки традиційних джерел води і енергії. Отримана ж чиста вода, підвищить рентабельність з'єднаних з конденсатором систем, оскільки вартість і корисність води вище, ніж в електричній енергії. У прикладній частині роботи ми розглянули технічну сторону питання ефективної конденсації води з повітря. Було показано, що в умовах високих цін на питну воду на планеті, існує можливість підвищення рентабельності комплексів водопостачання, за рахунок реалізації води на ринку. Поєднання осушувачів примусової дії і пасивних конденсаторів вологи з різними комплексами вироблення електричної енергії, є найважливішим кроком на шляху екологізації. Отримання прибутку має стати поштовхом для інвестування в цю сферу, а зростання споживання води і енергії будуть нарощувати попит на продукцію. В ході роботи були поставлені і реалізовані завдання проаналізувати існуючі методики конденсації газо-повітряної суміші, оцінені можливості застосування різних конструктивних рішень в реалізації концепції автономного комплексу життєзабезпечення. В результаті аналізу були акцентовані деякі можливі конструкції з'єднаних комплексів водо- і енергопостачання, які можуть знайти свою реалізацію в реальних умовах. Спираючись на економічну складову реалізації води та електрики, показано, що поєднання такого роду значно підвищує рентабельність роботи дорогих комплексів акумуляції енергії Сонця, вітру і геотермальної енергії.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2019 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

    1. Історія водоснаб. http://works.doklad.ru/view/ZGEizkLjBZA/all.html

    2. Абрамов М.М., Водопостачання, М., 1967

    3. Фальковський М.М., Історія водопостачання в Росії, М. - Л., 1947.

    4. Гальперін М. В. «Екологічні основи природокористування»: підручник. 2-е изд., Испр. - М .: ІД «ФОРУМ», 2009. - 256 с: ил. - (Профессіо¬нальное освіту).

    4. Неверов Л.В. "Економіка природокористування". - М .: Наука, 1991. - 320с.

    5. Папен К.В. «Економіка і природокористування». - М .: Изд-во МГУ,. - 240с.

    6. Л.С. Юдасин, «Енергетика: проблеми і надії», М., «Просвещение», 1990..

    7. Є.Б. Борисов, І.І. Пятнова, «Ключ до Сонця», М., Мол. Гвардія, 1964.

    8. Проценко О.М., «Енергія майбутнього», М., «Мол. Гвардія », 1980.

    9. Конденсація. Типи конденсаторів. https://ru.wikipedia.org/wiki/