«Снегоплавильные мобильные установки. Проблема утилизации снега и замусоренного снега».

Паспорт проектной работы.

 «Снегоплавильные мобильные установки. Проблема утилизации снега и замусоренного снега».

Авторы  – Чемесов Александр  Сергеевич,     Когтев Сергей Алексеевич,           9 класс «А»

Научный руководитель – Титова Светлана Борисовна, учитель химии.

Гипотеза:

Существование проблемы работы снегоплавильных установок при утилизации снега и отделении посторонних предметов при работе из-за засорения фильтров мелким мусором.

Цель проекта:

     Исследовать  физико-химические свойства снега, поиск способов отделения твердых бытовых отходов во время плавки снега в  снегоплавильных камер.  

Задачи проекта:

1. Изучение  отечественных и зарубежных аналогов снегоплавильных установок.
2. Анализ достоинств и недостатков снегоплавильных установок.
3. Изучение физико-химических свойств снега Москвы и Московской области (поселок Октябрьский, город Люберцы).
4. Поиск методов и способов совмещения работы снегоплавильной установки с  отделением  мусора.

Материально-техническое обеспечение проекта:

1. Пакет программ Microsoft Office.
2. Компьютер
3. Мультимедиа оборудование.

Оглавление.

1. Введение……………………………………………………………………..3
2. Теоретическая часть…………………………………………………………3
3. Практическая часть………………………………………………………….6
4. Заключение…………………………………………………………………..9
5. Список литературы………………………………………………………….10

Введение.                                                                                       Слайд 2

8 автомобилей из 10, попавших в аварию в холодный сезон, могли бы благополучно добраться до места назначения.  Около сотни тысяч человек каждую зиму могли бы не узнать, что такое перелом, боль в суставах, частичная или полная потеря подвижности. Могли бы, если бы на улицах городов зимой не было бы гололеда. То, что снег и лед – неизбежное зло, с которым в России приходится мириться, как минимум 5, а где-то и 9 месяцев в году, никто не спорит.

В нашей стране с утилизацией снежных насыпей всегда возникали сложности — не только из-за крупных объемов снега и льда, но также из-за его высокой плотности и загрязненности.

Снегоплавильная установка – это полностью автоматизированное снегоочистительное оборудование, гарантирующее быстрое уничтожение снега и льда.  Применение такого оборудования гарантирует оперативность при утилизации снега (скорость очищения и разгребания снежных куч, по сравнению с обычными методами вывоза снега, увеличивается в 2-3 раза).                                              

Основная проблема, с которой сталкиваются специалисты при плавлении снега – грязь и посторонние предметы, которые выпадают из снега и заполняют собой полезный объём снегоплавильной камеры.

 Это стало темой нашего исследования, мы решили изучить физико-химические свойства снега, как классифицируется снег, какие снегоплавильные аппараты и машины существуют в нашей стране и зарубежом. Найти их достоинства и способы устранения недостатков. 

Теоретическая часть.

Аналоги снегоплавильных установок в России                               Слайд 3 4 5

1. ЗАО ВНИИстройдормаш

Преимуществ у машин, разработанных компанией:

-свободная транспортировка снегоплавильной установки по магистралям;

-работа до восьми часов на одной заправке;

-возможность работы снеготаялки, как от бортовой электростанции, так и от электросети. В последнем случае значительно снижается себестоимость плавления снега, а также уменьшается шум при работе;
       -эффективная утилизация снега с улиц, дворов, магистралей и других открытых площадок;

-быстрая транспортировка и подготовка к работе.

Все снегоплавильные установки, производства  ЗАО ВНИИстройдормаш, работают по единому принципу, который напоминает функционирование водогрейного котла, когда талая вода и выхлопы разделяются, что препятствует загрязнению

2. Металлист – ОСА

Снегоплавильные машины УМС - это полностью автономные, самоходные агрегаты на базе автомобильных шасси КАМАЗ. Могут использоваться и другие шасси, подходящие по габаритам и грузоподъемности.

На снегоплавильных машинах УМС-К2500 применяется механизированная выгрузка накопившегося твердого осадка.

Очистка снегоплавильного бункера производится по мере накопления твердого осадка. Для этого необходимо остановить насосы, отключить электропитание, слить талую воду в канализацию. Удаление твердого осадка производится вручную.

Возможно плавление снега в движении. В этом случае слив талой воды осуществляется в автоцистерну, которая следует за снегоплавильной машиной на прицепе.

3. Снегоплавильные установки «ТОТЕМ» предназначены для утилизации снега на территориях различного назначения (парковки, автостоянки, промышленные площадки, складские территории, городские улицы, аэропорты и пр.). Единственное требование — наличие ливневой канализации или иного способа для утилизации талой воды. При этом никаких специальных средств и приспособлений для подсоединения снеготаялки к "ливневке" не требуется.

Основной недостаток данного типа снегоплавильных машин заключается в недостаточно мощной системе фильтрации мусора, то есть в невозможности нормальной переработки снежных масс с крупными сосредоточениями мусора.

Установка не всегда справляется с большими объемами посторонних предметов.

Аналоги снегоплавильных машин за рубежом. Слайд 6

Наиболее функциональные и производительные установки предлагают канадские разработчики. В частности, себя неплохо зарекомендовали модели, работающие на базе погружных горелок. К преимуществам такого оборудования стоит отнести высокую эффективность термического процесса. В конструкции используется горелка, размещенная в воде, поэтому реализуется прямой контакт пламени с водой в специальной камере. Данная конфигурация практически исключает тепловые потери. Кроме функции традиционных горелок Г-образной формы, установка снегоплавильная канадского происхождения способна обеспечивать и «сухой пуск» без предварительного наполнения бункера водой. Под погружными нагревательными элементами предусматривается много свободного пространства, которое используется для сбора мусора. Пожалуй, это главное положительное отличие данной снеготаялки от отечественной конструкции. В процессе использования таких машин практически не возникает проблем с засорами, так как мусор удаляется через специальный  люк, расположенный в задней части агрегата.

Недостатком установки являются большие габариты, сокращающие мобильность и возможные места использования.

Снег является сложным веществом, рассчитать такой параметр, как удельный вес снега самостоятельно в полевых условиях не представляется возможным. Эти вычисления проводятся с помощью специальных приборов или в лаборатории. Однако, при этом, его средний удельный вес известен и равен значениям в таблице, которая поможет облегчить процесс подсчетов таких параметров, как вес сухого снега и вес мокрого снега.

Слайд 7

Виды снега:

Сухие виды снега - это:

1)порошкообразный снег;

2) лежалый и мучнистый снег;

3) крупчатка;

4) изморозь;

5) наст. 

Мокрые виды снега - это:

1) мокрый мелкозернистый снег  (клейкий снег);

2) мокрая крупчатка;

3) мокрый свежевыпавший снег;

4) фирн;

5) мокрый лежалый снег.

От 1 к 5 снежные зерна увеличиваются в размерах.

                Практическая часть.                                                        Слайд  8 9 10 11

Сейчас в крупных городах с проблемой снега борются таким способом: сначала снег погружается в кузов машин, они доезжают до ближайшего завода по переработке снега , снег сбрасывается и топится . Затем происходит процесс  очистки . Это затратно и долго , в отличие от нашего варианта .

За раз грузовая машина может везти до 22 кубических метров снега. Это подразумевает затраты на бензин , а в дальнейшем затраты на топку. Снеготоп-1 позволяет топить 9м 3, используя до 10-15 литров бензина. В добавок, эта машина мобильна.

Мы предлагаем вам один из вариантов решения этой проблемы, а именно воплотить в жизнь наш проект по созданию Снеготопа-1 . Эта машина будет топить снег и лед , отделяя ТБО . После , полученная вода будет сливаться в ближайшие ливневые сливы или же отвозиться на машинах с цистернами .

В кузов газели будет помещено это устройство. Когда снег закидывают  внутрь, то он попадает на листы, в полости которых проходят трубы . Между листами имеются щели ,в которые стекает полученная вода . Если накапливается мусор , то в действие вступает поршень и сдвигает мусор в контейнер. Листы нагреваются за счет раскаленного газа , полученный в ходе работы двигателя внутреннего сгорания и электронагревательного элемента. Известно , что не столько вредит атмосфере газ , сколько его температура. Наша система топит снег и тем самым охлаждает газ, поэтому мы практически не вредим атмосфере.

Вода стекает вниз, а затем насосом подается либо в машину с цистерной, либо в коллекторы.

Получается, что наша машина позволяет быстро и недорого растопить и утилизировать снег со льдом.

Техническая характеристика:

Производительность – 6 м³ / час
Вместимость плавильной камеры – 9 м³
Максимальный расход топлива – до 3-4 л/ м³ снега
Габариты (д/ш/в) – 4300×2000×2000
Стабильная работа при температуре до -30°С

Плотность снега                                                                                Слайд 12 13

      Такое понятие, как плотность принято считать количество массы, помещаемое в метре кубическом. Данный параметр очень неоднозначен, так расчет зависит от множества факторов. Основным из них является температура. Естественно, когда дело касается снега, при повышении температуры плотность будет расти до превращения в жидкую субстанцию – воду.

     На практике это означает что мокрый снег несет большую нагрузку на поверхность.

             1)             2) V         3) p

Глетчерный лёд (ледниковый лёд)  лёд, возникающий из снега в областях выше  снеговой линии.  Снег                                                                                                                                           сначала превращается в фирн (зернистый снег) при участии процессов сублимации и перекристаллизации. Затем нижние слои фирна, прессуясь под давлением вышележащих, превращаются в белый фирновый лёд, а последний — в глетчерный лёд, конечный продукт превращений снежного покрова в горах.

Фирн (нем. Firn, от древневерхненем. firni - прошлогодний, старый) крупнозернистый уплотнённый снег, состоящий из связанных между собой ледяных зёрен. Являясь переходной стадией между Снегом и льдом (См. Лёд), Ф. образуется в горных областях, расположенных выше снеговой границы, и в полярных странах, где атмосферные осадки выпадают преимущественно в виде снега и за лето не успевают растаять.

Расчетная часть

При нашей проектировке внутренний объем равен 9 кубическим метрам.  

Удельную теплопроводность, тепло плавления и горения взяты из интернет источников, а температуру улицы в  - 30˚С.

 Расчетные формулы:

Q=mc t - количество тепла для изменения температуры;

 Q=mλ - количество тепла для плавления;

 Q=mq - количество тепла при сгорании топлива;

 m=vP - масса от объема и плотности;

t=s/ ῡ - время от расстояния и скорости;

N=A/t - мощность;

t=A/N - время от работы и мощности;

Затраты топлива

с воды  = 4200 (Дж);

с льда  = 2100 (Дж);

 λ льда  = 330 (кДж);

q бензина  = 44 (МДж);

V снега  =9(м3); Δt  =30;

Сухой снег

Q= 125 · 9 · 30 · 2100 + 125 · 9 · 330000 = 442125000 (Дж)

m = 442125000 / 44000000 ~ 10,05 (кг) - затрата бензина

Затраты времени

Расход ГАЗели 20 литров на 100км при примерной скорости 60км/ч

100/60 ~ 1.7(ч) ~ 6120 (c) - время, за которое расходуется ~ 20 л бензина

В 1 литре бензина 0,75 кг

0,75·20·44000000=660000000 (Дж) - тепловая работа двигателя

660000000 / 6120~107843 (Вт) - тепловая мощность двигателя

10,05·44000000 = 442200000(Дж) - требуемое для растопки 9 кубов снега тепло

442200000 / 107843 ~ 4100(с) ~ 1,13 (ч) - время, требуемое для растопки 9 кубов снега.

Заключение

Изучая материал по данной тематике, мы пришли к выводу, что снегоплавильные установки или машины — это оборудование, предназначенное для оперативной растопки и для плавления снега на месте его сбора будь то частная территория или муниципальный открытый или закрытый объект.

Главным условием, помимо присутствия объемных заснеженных масс, является наличие доступа к ливневой канализации.

Снегоплавильни  можно применять:

-во дворах жилых домов;

-в городских парках;

-на уличных площадях;

-в торговых комплексах,

-в бизнес-центрах;

-в гостиницах и отелях;

-на взлетно-посадочных полосах аэродромов;

-стоянках;

-автомагистралях.

Охват применения данного оборудования очень широк — это любая заснеженная область, имеющая городскую инфраструктуру.

15 слайд фото практики        

Наша машина малогабаритна, малобюджетна и проста в устройстве и использовании!

 Приложение

Список использованной литературы.