Новый фильтр для энергоэффективной и экологичной технологии хромирования
Южно-Уральский государственный университет с 2018 года осуществляет проектное обучение. Оно способствует большей вовлеченности студентов в учебу, повышает мотивацию. Ученые ЮУрГУ работают совместно с крупными промышленными предприятиями региона, выполняя сложные междисциплинарные проекты, имеющие научное и практическое значение. В рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» доктор технических наук, профессор кафедры технологий автоматизированного машиностроения факультета машиностроения Политехнического института ЮУрГУ Дмитрий Ардашев руководил группой студентов-магистрантов программы «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Совместно с Уральским инжиниринговым центром ученые и студенты разработали энергоэффективную и экологичную технологию замкнутого цикла нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения. В процессе работы над задачей повышения экологичности производства создана новая конструкция воздушного фильтра для более качественного очищения воздуха (патент на полезную модель № 196275 «Фильтр воздушный»).
– В рамках проектного обучения мы осуществили интересный проект по теме «Создание энергоэффективной и экологичной технологии нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения». Этому предшествовала огромная работа: создана новая технология нанесения твердохромовых покрытий на тела вращения; оценена степень ее влияния на окружающую среду; разработаны принципиальные конструкторские решения по созданию системы экологической защиты, а также конструкция фильтра; оценена его работоспособность и определена степень очистки отходящих газов на его выходе, – поясняет профессор Ардашев.
Проектная группа достигла впечатляющих результатов. Подготовлена лабораторная камера для нанесения хромовых покрытий. Работая в лаборатории, команда ученых, специалистов и студентов имела возможность смоделировать и опробовать экспериментальную технологию хромирования. Исследовано влияние состава электролита и параметров процесса на качество покрытия и разработана экспериментальная технология хромирования. Одна из целей проекта – моделирование и оптимизация конструкций установок для реализации экспериментальной технологии хромирования.
Уникальность технологии заключается в том, что она должна обеспечить организацию замкнутого цикла хромирования. Благодаря использованию уникального фильтра, сконструированного проектной группой, можно будет устранить выбросы токсичных соединений хрома – и значительно снизить вред, наносимый окружающей среде и здоровью обслуживающего персонала.
Практическое применение научных разработок
Созданная в процессе работы полезная модель воздушного фильтра предназначена для очистки газожидкостной смеси от жидкости, (например, аэрозоли оксидов хрома и серной кислоты). Она может быть использована в химической, металлургической, горно-обогатительной отраслях промышленности и в производстве строительных материалов.
– Разработанная конструкция фильтра позволяет более полно улавливать пары вредного электролита, чтобы предотвратить его попадание в окружающую среду. Это достигается за счет особенностей внутреннего устройства фильтра, содержащего каплеотбойные элементы. Они выполнены в виде диска с тангенциальными отверстиями эллиптической формы, равномерно расположенными от периферии к центру сверху вниз и с уменьшением по радиусу к центру. Это обеспечивает отброс капельной жидкости из потока газа на периферию потока за счет центробежных сил. Таким образом осуществляется отделение капель жидкости от газа и, как следствие – глубокая очистка газового потока от жидких примесей, – объясняет Дмитрий Валерьевич.
Проектная группа Южно-Уральского государственного университета активно взаимодействует с представителями Уральского инжинирингового центра, который является единственным предприятием в Челябинске, обладающим производственными мощностями для нанесения твердохромовых покрытий на длинномерные заготовки. Специалисты центра, которые уже не первый год работают с ЮУрГУ, задействованы в этом междисциплинарном проекте, находящемся на стыке физики, химии, металлургии и технологии машиностроения.
Работы, выполняемые индустриальным партнером ЮУрГУ, предполагают дальнейшее совершенствование технологии и оборудования нанесения твердохромовых покрытий, в том числе и системы экологической защиты.
ЮУрГУ – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ вуз сфокусирован на крупных научных междисциплинарных проектах в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В рамках данных направлений исследуются объекты металлургии, машиностроения, энергетики, ЖКХ, решаются проблемы комфорта человека, создания безопасного пространства городской инфраструктуры.