Miglas aparāts (IFUS)

Projekta “Individuālajā siltumapgādē integrēta miglas aparāta sistēma (IFUS)” ietvaros laika posmā no 01/01/2020 līdz 31/03/2020 tiek strādāts pie Intelektuālā īpašuma licences līguma nodošanas.

Licencē tiks atrunāta inženiertehnisko risinājumu paketes lietotāja un izstrādātāja juridiskās attiecības, kas ietver izmantošanas ierobežojumus un izplatīšanas tiesības, autortiesības un garantijas. Intelektuālā īpašuma licences līguma nodošanu ir plānot realizēt projekta pēcuzraudzības periodā, ne vēlāk kā līdz 31/12/2023.

Pašreiz izveidotā licencēšanas stratēģijas dokumentā ir raksturota tehnoloģijas komercializācijas aktualitāte saistībā ar Ekodizaina Direktīvas ieviešanu, tirgus izpētes rezultātā no komersantiem (potenciālajiem licenciātiem) iegūtā atgriezeniskā saite, kas ļautu īstenot intelektuālā īpašuma licences līguma nodošanas darbību projekta pēcuzraudzības periodā līdz 31.12.2023., kā arī iezīmēti galvenie licenciātu piesaistes procesa aspekti.

Intelektuālā īpašuma licences līgums tiks noslēgts ar licenciātu, kurš tiks noteikts publiska izsolē saskaņā ar normatīviem aktiem, kas reglamentē izsoles organizēšanu Rīgas Tehniskā universitātē, un kuru rezultātā licenciārs iegūs maksimālo cenu par izstrādāto inženiertehnisko risinājumu paketi.

Publicēts 23.03.2020.

Izstrādātas divas publikācijas par eksperimentu kopas rezultātiem, kas iesniegtas publicēšanai starptautiskos žurnālos, kas indeksēti Web of Science un SCOPUS datubāzēs.

• Link Between Multivariables of Heat and Mass Transfer in a Scrubber. Case Study: Fog Unit (Daudzfaktoru saiknes starp mainīgajiem, kas raksturo siltuma un masas apmaiņu skruberī. Gadījuma izpēte: Miglas aparāts)
  • Raksta kopsavilkums – Viens no galvenajiem gaisa piesārņojuma avotiem ir degšanas procesi. Pētījumā izmantota jauna, inovatīva dūmgāzu attīrīšanas tehnoloģija – miglas aparāts. Tā mērķis ir attīrīt dūmgāzes, kas radītas mājsaimniecībās. Eiropas Savienībā, ieskaitot Latviju, sākot ar 2020. gadu stājas spēkā direktīva, kas nosaka emisiju un efektivitātes robežlielumus degšanas iekārtām mājsaimniecībās. Šī pētījuma galvenais mērķis bija noteikt, kuri darbības parametri visvairāk ietekmē miglas aparāta jaudu (Q_MA). Statistiskā eksperimentālo datu apstrāde sniedza iespēju iegūt regresijas vienādojumus, kas apraksta Q_MA, ūdens temperatūru miglas aparāta izejā (t_w2) un gāzu temperatūru pēc miglas aparāta (t_g2). Šie lielumi raksturo miglas aparāta efektivitāti.

• Small Scale Pellet Boiler Gas Treatment in Fog Unit (Mazas jaudas granulu katla dūmgāzu attīrīšana, izmantojot miglas aparātu)
  • Raksta kopsavilkums – Pētījuma mērķis ir eksperimentāli noteikt miglas aparāta darbību raksturojošos parametrus un to ietekmi uz cieto daļiņu (ang. particulate matter – PM) uztveršanu. Eksperimentu veikšanai izveidota laboratorijas iekārta – miglas aparāts. Tas ir piemērots lietošanai pēc granulu katliem ar nominālo jaudu no 10 līdz 30 kW. Rakstā aplūkota parametru ietekme uz būtiskām indikatoru izmaiņām, kas ir svarīgas PM uztveršanā: iesmidzinātā ūdens un dūmgāzu saskares virsmu; pilienu un gāzu kontakta laiku iekārtā; pilienu uzturēšanās laiku iekārtā. Pētījuma ietvaros iegūts regresijas vienādojums, kas raksturo PM uztveršanas efektivitāti tiešā kontakta ceļā miglas aparātā. Novērojama augsta eksperimentālo un aprēķināto datu korelācija (koriģētais determinācijas koeficients (R²) ir 85,32%).

Publicēts 27.02.2020.

Apkopoti eksperimentālie dati pie trim katla jaudām (10 kW, 20 kW, 30 kW) un izmantotajām sprauslām (MPL 1.51, MPL 1.12, MPL 0.77), iegūstot analizējamo datu kopu. Ar datu analīzes programmu Statgraphics XVII veikta eksperimentālo datu analīze, lai noskaidrotu, kādi parametri ietekmē miglas aparāta jaudu un cieto daļiņu (PM) attīrīšanas efektivitāti.

Miglas aparāta jaudas ietekmējošo parametru noteikšanai veikta regresijas analīze, kurā atkarīgie mainīgie ir:

-dūmgāzu temperatūra ievadā (t_g1) un izvadā (t_g2);

-ūdens temperatūra ievadā (t_w1) un izvadā (t_w2);

-dūmgāzu mitruma saturs ievadā (ω₁) un izvadā (ω₂);

-mitro dūmgāzu plūsma (V_mg);

-iesmidzināmā ūdens daudzums (G);

-iesmidzināmā ūdens – dūmgāzu attiecība (g/V_mg);

-iesmidzinātā ūdens pilienu diametrs (d_d0);

-skābekļa koncentrācija dūmgāzēs (O₂);

-dūmgāzu ātrums ievadā (u_g1) un izvadā (u_g2);

-iesmidzināmā ūdens daudzums uz iekārtas šķērsgriezuma laukumu (g/S_MA).

Nozīmīgākie faktori, kas ietekmē miglas aparāta jaudu, ir: t_w1, d_d0, g/V_mg, G, t_w2, V_mg.

PM samazināšanas efektivitātes ietekmējošo parametru noteikšanai veikta regresijas analīze, kurā atkarīgie mainīgie ir:

-t_g1, t_g2, t_w1, t_w2, ω₁, ω₂, V_mg, G, g/V_mg, d_d0, O₂, u_g1, u_g2, g/S_MA;

-iesmidzināmā ūdens – pilienu diametra attiecība (g/d_d0);

-iesmidzināto pilienu veidotā virsma miglas aparātā (F_drop);

-cieto daļiņu koncentrācija pirms miglas aparāta (PM pirms).

Nozīmīgākie faktori, kas ietekmē miglas aparāta PM samazināšanas efektivitāti, ir: t_g2, t_w2, ω₂, V_mg, G, g/V_mg.

Projektā izstrādātais pētījums tika prezentēts televīzijas kanāla LTV1 raidījumā “Vides fakti”. Raidījumu skatīt šeit.

Publicēts 30.12.2019.

3.2. aktivitātes ietvaros izstrādāta programma, kas ietver aprēķina modeli miglas aparāta darbības raksturošanai. Programma ir balstīta uz iepriekš izveidoto matemātisko modeli Excel vidē (aktivitāte 1.3.), kas pilnveidots un pārnests citā vidē, veicinot ātrāku aprēķinu veikšanu. Programma rakstīta PYTHON 3.7, izmantojot Visual Studio 2019. Tā ietver siltumfizikālo parametru aprēķinu, palīgvienādojumus un galveno parametru izmaiņu aprēķinu. Galvenie parametri, kuru izmaiņas aplūkotas modelī, ir: iesmidzinātā ūdens temperatūra, dūmgāzu temperatūra, iesmidzinātā ūdens pilienu diametrs un ātrums, cieto daļiņu koncentrācija un gāzes mitruma saturs. Izmantojot iegūtos modeļa datus, aprēķināta arī miglas aparāta jauda.

Eksperimentu datu kopā ietverti mērījumi pie trīs dažādām katlu jaudām (no 10 kW līdz 30 kW), iesmidzinātā ūdens temperatūras (20 – 40 ^oC) un katras ūdens iesmidzināšanas sprauslas. Pārbaudītas dažādas iesmidzināmā ūdens caurplūdes katrā no režīmiem (no 45 l/h līdz 342 l/h), tāpat arī aplūkota skābekļa koncentrācijas ietekme uz dūmgāzu parametriem.

Izstrādātā modeļa pārbaude norit, izmantojot eksperimentos iegūtos datus kā ievades datus aprēķinam. Iegūtie rezultāti tiek apkopoti un salīdzināti ar atbilstošā eksperimenta datiem eksperimenta sākumā un beigās, lai novērtētu teorētiski iegūto parametru atbilstību reālajai situācijai. Iegūto rezultātu pārskatīšana veicina modeļa uzlabošanu un precizēšanu.

Publicēts 29.11.2019.

Šobrīd uzsākta projekta 3.2. aktivitāte, kas ietver miglas aparāta sistēmas konstruktīvo parametru optimizēšanu.

Iesniegta ikceturkšņa (pusgada) atskaite par aktivitātēm, kas saistītas ar eksperimentālā stenda izgatavošanu, eksperimentu īstenošanu, miglas aparāta sistēmas lietotāju akcepttestēšanu un ievadu miglas aparāta sistēmas konstruktīvo parametru optimizēšanai.

Laika posmā no 16.08. līdz 30.09. galvenais uzsvars likts uz miglas aparāta sistēmas parametru pārbaudi, pie dažādām katla jaudām. Dažādi jaudas režīmi izvēlēti, jo, mainot katla jaudu, mainās dūmgāzu parametri – temperatūra, dūmgāzu daudzums un plūsmas ātrums. Šie lielumi savukārt ietekmē nepieciešamos iesmidzināmā ūdens parametrus, kas maina miglas aparāta (MA) energoefektivitāti. Ūdens iesmidzināšanai izmantota viena sprausla – MPL 1.51, kas nodrošina lielākās caurplūdes (iesmidzināto ūdens daudzumu) un pilienu diametrus robežās no 230 līdz 795 μm, atkarībā no spiediena uz sprauslas uzgali. Uzmanība vērsta uz sasniegtajiem energoefektivitātes rādītājiem un cieto daļiņu samazinājumu. Lai noteiktu, kas vairāk ietekmē miglas aparāta energoefektivitāti un cieto daļiņu koncentrāciju pēc miglas aparāta un samazinājumu kopumā, veiktas daudzfaktoru regresijas analīzes. Analīžu veikšanai izmantota programma Statgraphics un tips Backward Stepwise Selection, kurā mainīgie tiek noņemti, lai iegūtu vienādojumu, kas tieši raksturo atkarīgo mainīgo.

Paralēli izstrādes procesā ir uzlabotas miglas aparāta darbību raksturojošais aprēķina modelis. Izstrādātais algoritms programmas izveidošanai, kalpo kā pamats modeļa attēlošanai ar programmēšanas valodu Python. Šobrīd norit mainīgo precizēšana un programmatūras pilnveidošana, kam sekos eksperimenta datu izmantošana modeļa darbības validācijai.

Turpinājumā, aktivitātes ietvaros tiks definēti kritiskie un jūtīgie miglas aparāta sistēmas parametri, lai optimizētu tā darbību un izstrādātu iekārtas darbības režīmu karti. Tiks pilnveidota piedāvātās miglas aparāta sistēmas veiktspēja pie dažādiem apstākļiem mākslīgi radītā vidē.

Kā galvenais rezultāts aktivitātei, tiks izstrādāta inženiertehnisku risinājumu pakete miglas aparāta sistēmai, kas būs arī kā informatīvs materiāls gan iekārtas izplatītājiem, gan lietotājiem.

Publicēts 30.09.2019.

Projekta darbības 2. posmā “Tehnoloģijas validācija laboratorijas vidē” laikā tika veikta piedāvātas dūmgāzes attīrīšanas tehnoloģijas eksperimentāla izpēte. Aktivitātes ietvaros tika izpildīti nozīmīgi uzdevumi un iegūtas svarīgas zināšanas. Sasniegtie rezultāti tika apkopoti divos zinātniskos rakstos:

1. Priedniece V., Kalnins E., Kirsanovs V., Dzikevics M., Blumberga D., Veidenbergs I. Sprayed water flowrate, temperature and drop size effect on small capacity flue gas condenser performance.
2. Priedniece V., Kalnins E., Kirsanovs V., Nerijus P., Veidenbergs I., Blumberga D. Particulate matter emission decrease possibility from household sector using flue gas condenser – fog unit. Analysis and interpretation of results.

Pirmais raksts atspoguļo miglas aparāta veiktspēju (dūmgāzes temperatūra, dūmgāzes mitruma saturs, noņemtais siltums no dūmgāzēm, cieto daļiņu samazinājums) atkarībā no iesmidzinātā ūdens daudzuma, iesmidzinātās ūdens temperatūras un izmantotās sprauslas.

Otrais raksts fokusējas uz miglas aparāta efektivitāti attiecībā uz cieto daļiņu samazināšanu, aplūkojot faktorus, kas ietekmē sasniegtos rezultātus. Papildus tiek identificēti vairāki aspekti, kurus ir ieteicams detalizēti izpētīt projekta realizēšanas laikā.

Abi raksti tika prezentēti starptautiskā zinātniskā konferencē CONECT 2019, kas norisinājās Rīgā no 15.-17. maijam. Raksti tiks publicēti Scopus un Web of Science indeksētās datu bāzēs.

Publicēts 30.07.2019.

Mūsu zinātnieki izstrādājuši aptauju par dūmgāzu attīrīšanu mājsaimniecībās. Aizpildi anketu un paud savu viedokli. Elposim tīru gaisu!

APTAUJA – Cieto daļiņu piesārņojums gaisā

IFUS projekta ietvaros RTU VASSI zinātnieki izstrādā jaunu dūmgāžu attīrīšanas tehnoloģisko risinājumu mazas jaudas biomasas katliem, kas ir paredzēts, lai samazinātu emisijas un paaugstinātu energoefektivitāti (līdz pat 20%) salīdzinot ar tradicionāliem risinājumiem. Šī risinājuma galvenā ideja ir izveidot miglas efekta zonu dūmgāžu attīrīšanas iekārtā, tādējādi samazinot smalko putekļu (PM10, PM 2.5) un gāzveida videi kaitīgās emisijas. Kā galvenais projekta rezultāts tiks izstrādāts prototips dūmgāžu attīrīšanas iekārtai, kas ir paredzēta mazas jaudas katlu emisiju samazināšanai. Projektu līdzfinansē Eiropas Reģionālās attīstības fonds.

Publicēts 16.07.2019.

Tika uzsākta projekta 3 darbība “Miglas aparāta sistēmas akcepttestēšana un integrēšana mākslīgi radītā vidē”, kas ilgs no 01/04/2019 līdz 31/05/2019. Pirmās aktivitātes “Miglas aparāta sistēmas lietotāju akcepttestēšana” ietvaros notiek darbība pie aptaujas tapšanas. Tika veikta literatūras analīze saistība ar pieejamam anketēšanas veidiem, izplatīšanas veidiem un iegūto datu apstrādes metodēm. Pateicoties veiktai literatūras analīzei, tika identificēta optimāla anketēšanas struktūra un piemēroti jautājumi, kuri tiks iekļauti aptaujā.

Izveidota aptauja ir sadalīta divās daļās. Aptaujas pirmā daļa ietver jautājumus, kuru uzdevums ir noskaidrot sabiedrības esošas zināšanas līmeni par problēmām saistītam ar emisijām un nepieciešamību samazināt cieto daļiņu emisijas. Viens no šīs sadaļas uzdevumiem ir veicināt sabiedrības izpratni par piesārņojuma kaitīgumu veselībai no mazas jaudas apkures iekārtām mājsaimniecībām.

Aptaujas otra daļa ietver jautājumus, kuri ļaus identificēt iespējas un barjeras miglas aparāta sistēmas uzstādīšanai mājsaimniecībās. Papildus sabiedrība tiks informēta par Ekodizaina direktīvas 2009/125/EK prasībām (sākot no 2020. gada 1. janvāra) attiecība uz mājsaimniecībās uzstādāmiem katliem. Pateicoties aptaujai, ir plānots izstrādāt mehānismu šo barjeru mazināšanai. Atkarība no iegūtiem rezultātiem tiks izvērtēta nepieciešamība veikt izmaiņas miglas aparāta prototipa dizainā, tādējādi palielinot izstrādātā prototipa iespējas būt sekmīgi komercializētam un uzstādītām mājsaimniecībās.

Publicēts 16.05.2019.

Projekta mērķis ir izstrādāt jaunu dūmgāžu attīrīšanas iekārtas risinājumu mazas jaudas biomasas sadedzināšanas iekārtām, kas ļauj samazināt cieto daļiņu emisijas par 80 %. Projekta aktivitātes 2.3. “Eksperimenta īstenošana” ietvaros laika posmā no 15/02/2019 līdz 31/03/2019 tika veikta eksperimentāla izpēte saistība ar piedāvāto dūmgāzu attīrīšanas tehnoloģiju. Izpētes laikā tika noteikta miglas aparāta efektivitāte attiecībā uz cieto daļiņu emisiju samazinājumu dūmgāzēs atkarība no vairākiem mainīgiem faktoriem:

-no iesmidzinātā ūdens daudzuma režīma;

-no iesmidzinātas ūdens temperatūras;

-izmantotās sprauslas.

Cieto daļiņu mērīšana procedūra tika balstīta uz izstrādāto metodoloģiju un balstās uz standartā LVS ISO 9096 “Stacionāru avotu izmeši. Manuālā daļiņu masas koncentrācijas noteikšana” metodi. Metode paredz cieto daļiņu savākšanu no dūmgāzēm, izmantojot speciālus filtrus.

Iegūtie rezultāti liecina par to, ka iesmidzinātam ūdens daudzumam ir visbūtiskākā ietekme uz cieto daļiņu koncentrācijas samazināšanu. Attēlā zemāk var uzskatāmi redzēt cieto daļiņu samazinājumu atkarība no iesmidzināta daudzuma, kur:

-Filtrs “0” raksturo filtra stāvokli pirms ievietošanas dūmvadā;

-Filtrs “1” raksturo cieto daļiņu daudzumu pirms miglas aparāta;

-Filtri “2”, “3” un “4” raksturo cieto daļiņu daudzumu, pēc miglas aparāta palielinot iesmidzināto ūdens daudzumu.

Kopumā veikta eksperimentāla izpēte pierādīja to, ka ar piedāvāto inovatīvo tehnoloģiju ir iespējams sasniegt būtisku cieto daļiņu samazināšanu dūmgāzēs. Maksimāla sasniegta miglas aparāta efektivitāte attiecība uz cieto daļiņu samazinājumu ir 77,3%. Papildus tika definētas vairākas iespējas uzlabot tehnoloģijas darbību. Tehnoloģijas uzlabošanas iespējas tiks detalizētāk izpētītas projekta 3.2. “Miglas aparāta sistēmas konstruktīvo parametru optimizēšana izmantojot mākslīgi radītu vidi” aktivitātes ietvaros.

Publicēts 01.04.2019.

1.tabulā aplūkojamas miglas aparāta energoefektivitātes izmaiņas, kas sasniegtas līdz šim veiktajos eksperimentālā stenda izmēģinājumos, atkarībā no iesmidzinātā ūdens daudzuma režīma (1.-5.) un izmantotās sprauslas (1.-3.). Ūdens iesmidzināšanas režīmi uzrādīti augošā secībā, kur 1. režīms atbilst vismazākajam iesmidzinātā ūdens daudzumam un 5. režīms – lielākajam iesmidzinātajam ūdens daudzumam. Iesmidzinātā ūdens daudzuma izmaiņu solis ir vienāds visos režīmos.

1.tabula

Miglas aprāta energoefektivitātes izmaiņas

Sprauslas savstarpēji atšķiras ar izmēriem, 1.sprausla nodrošina mazākos iesmidzinātā ūdens pilienu diametrus, kamēr 3.sprausla – lielākos iesmidzinātā ūdens pilienu diametrus. Sprauslas sarindotas augošā secībā – no mazākās uz lielāko.

Tabulā uzrādītas lielākās līdz šim sasniegtās miglas aparāta energoefektivitātes vērtības pie mainīgiem iesmidzinātā ūdens daudzuma režīmiem un dažādām sprauslām. Ar 1. sprauslu nav iespējams īstenot 5. režīmu, tās tehnisko parametru ierobežojumu rezultātā. Augstākā miglas aparāta energoefektivitāte sasniegta ar 2. sprauslu 5. režīmā. Savukārt, mazākā miglas aparāta efektivitāte iegūta ar 3. sprauslu pie 1.režīma.

Publicēts 29.03.2019.

Laika periodā no 1. janvāra, 2019. gada, līdz 15. februārim, 2019. gadā, pie projekta Individuālajā siltumapgādē integrēta miglas aparāta sistēma (IFUS) tika izpildīti vairāki nozīmīgi uzdevumi:

1. Tika veikti visi iepriekš paredzētie eksperimenti pie nepieciešamajām ūdens caurplūdēm, ūdens temperatūrām un pie trim ūdens iesmidzināšanai izmantotajām sprauslām, lai nodrošinātu dažādus iesmidzināta ūdens pilienu diametrus;
2. Mainot iepriekš minētos parametrus, tika iegūti rezultāti, kuri raksturo miglas aparāta darbību pie mainīgiem parametriem. Tika veikta iegūto datu analīze un ar Statgraphics programmas palīdzību tika iegūtas sakarības starp pētāmiem mainīgiem parametriem un miglas aparāta veiktspēju. Iegūtie rezultāti tika atspoguļoti arī grafiskā veidā, uzskatāmi parādot mainīgo parametru ietekmi;
3. Eksperimentu rezultātā iegūtie dati tika attēloti H-d diagrammā, izmantojot absolūto, relatīvo mitrumu un dūmgāzu temperatūru. Šo rezultātu atspoguļošana H-d diagrammā ļāva izprast optimālos miglas aparāta darbības parametrus.

Publicēts 25.02.2019.

Svarīgākais, kas tika izdarīts projektā “Miglas aparāts”, laika periodā no 1. oktobra līdz 31. decembrim, ir:

1. Tika izgatavots “Miglas aparāta ”eksperimentālais stends, kura galvenās komponentes ir:

• Granulu katls;
• Dūmvadi;
• Sprausla ūdens iesmidzināšanai;
• Akumulācijas un termālās enerģijas uzglabāšanas tvertne;
• Ūdens cauruļu sistēma;

2. Tika veikti dūmgāzu sastāva noteikšanas mērījumi gan pirms miglas aparāta, gan pēc;
3. Tika noteikta miglas aparāta dūmgāzu attīrīšanas efektivitāte, izmantojot dažādu ūdens temperatūru un iesmidzinātā ūdens daudzumu;
4. Tika veikti vairāk nekā 20 testi, ar kuru palīdzību notika veiksmīga stenda pārbaude un kuros tika iegūti dati par, piemēram:

• Mitruma saturu dūmgāzēs pirms un pēc miglas aparāta;
• Dūmgāzu plūsmu;
• Dūmgāzu temperatūru;
• Dūmgāzu spiedienu;
• Absolūto mitrumu un daudziem citiem, ar kuru palīdzību ir iespējams raksturot miglas aparāta efektivitāti.

5. Tika veikti cieto daļiņu koncentrācijas mērījumi pie dažādiem miglas aparāta efektivitāti ietekmējošie parametriem, pirms un pēc miglas aparāta;

Izmantojot izveidoto eksperimentālo stendu, ir iespējams mainīt miglas aparāta darbības parametrus, mainot, piemēram:

• Sprauslu lielumu;
• Iesmidzinātā ūdens temperatūru,
• Iesmidzinātā ūdens daudzumu.

Publicēts 28.12.2018.

Projekta ietvaros pētāmā tehnoloģiskā risinājuma pamatuzdevums ir veikt dūmgāžu attīrīšanu no smalkiem putekļiem (PM10, PM 2.5). Cieto daļiņu mērīšana ir sarežģīts process, kurš prasa augstu precizitāti, jo pārsvarā emisiju koncentrācijas dūmgāzes tiek mērītas miligramos. Lai izpētītu cieto daļiņu samazinājumu atkarībā no dažādiem mainīgajiem faktoriem un iegūtu precīzus un ticamus rezultātus, tika izstrādāta metodoloģija cieto daļiņu noteikšanai.

Izstrādātā mērīšanas procedūra balstās uz standartā LVS ISO 9096 “Stacionāru avotu izmeši. Manuālā daļiņu masas koncentrācijas noteikšana” metodi. Mērījumiem tiek izmantota automātiska izokinētiskā paraugu ņemšanas iekārta Tecora Isostack G4. Pirmkārt, savākto cieto daļiņu svēršanai ir nepieciešams izvēlēties ļoti precīzus svarus ar izšķirtspēju ne mazāk par 0.01 mg. Obligāti ir nepieciešams veikt svaru kalibrāciju un pēc iespējas samazināt mērījumu neprecizitāti jeb nobīdi. Lai filtra masa būtu precīzāk noteikta, katru filtru ir nepieciešams svērt vismaz trīs reizes. Svēršanas laikā uzmanīties, lai filtrs ārējā vidē, bez kārtridža, neuzturētos ilgāk par 1 minūti, jo filtri var uzsūkt mitrumu no apkārtējas vides, un rezultātā tiks iegūti neprecīzi dati.

Otrkārt, lai palielinātu iegūto datu precizitāti, ir svarīgi savākt pietiekami lielu PM daudzumu. Savāktam PM daudzumam ir ieteicams būt robežā no 5 mg līdz 10 mg. Lai to nodrošinātu, ir nepieciešams mainīt dūmgāzes ar Tecora Isostack G4 dūmgāžu sūknēšanas ilgumu vai ātrumu.

Treškārt, ir svarīgi ievietot Tecora Isostack G4 zondi dūmvadā vienmēr vienā un tajā pašā dziļumā un leņķī. Papildus pirms un pēc zondes ievietošanas punkta jābūt pietiekamam dūmvada taisnam posmam, lai mērījumu vietā neveidotos turbulentas plūsmas.

Cieto daļiņu koncentrācijas mērījumi pirms un pēc miglas aparāta nenotiek paralēli vienā laikā, jo to nav iespējams veikt tikai ar vienu Tecora Isostack G4 iekārtu. Līdz ar to tika veikti vairāki atsauces testi, kuros tika noteikta cieto daļiņu koncentrācija aiz katla atkarībā no katla ekspluatācijas laika. Jo ilgāk strādā katls, jo vairāk cieto daļiņu akumulējas katla kurtuvē un siltummainī, kas sekmē to, ka ar laiku pieaug arī cieto daļiņu koncentrācija aiz katla. Šis faktors arī obligāti jāņem vērā, veicot mērījumus un rēķinot PM samazinājumu aiz miglas aparāta.

Veicot cieto daļiņu mērījumus, ir ļoti uzmanīgi jāizņem filtrs no zondes, kurā tas ir atradies testa laikā un absorbējis cietās daļiņas. Tas ir jādara tādēļ, jo neuzmanīgi ņemot filtru daļa no cietajām daļiņām var nobirt no filtra, kas rezultātā dotu nepatiesus datus.

Publicēts 22.11.2018.

Šobrīd vides monitoringa laboratorijā ar miglas aparātu tiek veikti eksperimenti, lai noskaidrotu optimālāko sprauslu ūdens iesmidzināšanai. Tas ir ļoti svarīgi, jo atkarībā no sprauslu veida mainās ūdens daudzums, ko iespējams iesmidzināt pie noteikta spiediena, kā arī izsmidzinājuma noklājums un leņķis. Mainoties ūdens spiedienam un iesmidzinātajam ūdens daudzumam, mainās arī iesmidzinātā ūdens piļu diametrs. Samazinoties piļu diametram, palielinās kopējais iesmidzinātais ūdens piļu laukums. Iesmidzinātā ūdens laukumam ir būtiska loma uz siltuma un masas apmaiņas procesu norisi starp dūmgāzēm un ūdens pilieniem un siltumenerģijas daudzumu, ko ir iespējams atgūt.

Publicēts 28.09.2018.

Tika veikta mitruma mēriekārtu pārbaudes pie 2%; 25%; 32%; 75%;94%RH izmantojot klimata kameru un izšķīduša sāls metodi. Izmantotie sāļi bija MgCl (nodrošina kalibrāciju pie 32%RH); NCl (75%RH) un KNO3 (94%RH). Lielākā novērotā absolūtā nobīde vienam no sensoriem bija 0,6%RH jeb relatīvi 2,5%. Nobīdes tika attiecinātas pret kalibrētu higrometru Testo. Nobīdes vērtības tika ņemtas vērā un izstrādāts vienādojums korekcijas koeficienta aprēķināšanai. Vienādojums ir 3. pakāpes polinoms, kuru iespējams ievadīt datu logerī, attiecīgi saglabājot oriģināldatus un vienlaicīgi aprēķināt koriģēto vērtību.

Balstoties uz izdarītajiem mērījumiem, tika secināts, ka iekārtām vislielākā kļūda ir relatīvajam mitrumam sasniedzot vairāk kā 95%RH. No eksperimentālajiem datiem tika secināts, ka gadījumos, kad sensors rādījis 100%RH vērtību, ir bijusi ūdens pilienu ietekme. Lai novērstu ūdens pilienu ietekmi, izlemts dūmvada īsā posmā ievietot pilienu uztvērēju. Plānots veikt eksperimentus nosakot piliena uztvērēja efektivitāti un ietekmes samazinājumu uz sensoriem.

Publicēts 03.08.2018.

Dūmgāzu attīrīšanai no cietajām daļiņām, izmantojot ūdens izsmidzināšanu, ir nepieciešams izmantot sprauslu, kas rada piemērotu strūklu. Sākotnēji tika izvēlēta piemērota sprausla pamatojoties uz pamata prasībām – tai bija jābūt pilna konusa sprauslai (rada ūdens strūklu, kas nav tukša vidū), izsmidzināšanas leņķim pie 3 bar ūdens spiediena bija jābūt 90° un jānodrošina aptuveni 3,7 litru caurplūde pie 2 bāriem. Lai noskaidrotu sprauslas pieejamību tika veikti papildus sprauslas darbības analīze. Analīze ietvēra sprauslas noklājuma viendabīguma pārbaudi, sprauslas leņķa pārbaude, pilienu izmēru noteikšana un pilienu ātruma noteikšana.

Sprauslas noklājums tika noteikts izmantojot režģa metodi, kur strūklas veidojošā konusa pamata riņķis tiek pētīts pa 4 asīm, iegūstot izklājumu. Tika noskaidrots, ka, lai arī sprausla skaitās pilna konusa sprausla, veidojošais konuss nav pilnīgi viendabīgs. Atsevišķos punktos, kur nolīst visvairāk ūdens, nolijušā ūdens daudzums ir 2-3x lielāks par punktiem, kur nolīst vismazāk. Šo informāciju ir iespējams izmantot arī, lai noteiktu kāds ūdens daudzums nokļūs uz reaktora iekšējām sieniņām, un attiecīgi iespējams vairs nepiedalīsies cieto daļiņu uztveršanā.

Sprauslas leņķa pārbaude tiek veikta izmantojot fotofiksēšanu un apstrādi datorprogrammā nosakot konusa leņķi. Analizējot konusu, tika secināts, ka veidojas divi leņķi – primārais, kas ir konuss, kurā lido vairums pilienu un sekundārais, kas ir platāks leņķis par primāro, un šo leņķi veido papildus atsevišķi pilieni, kuriem ir mazāka nozīme cieto daļiņu uztveršanā, bet var ietekmēt iekārtas tehnisko darbību. Tehniskā darbība var tikt ietekmēta, ja sprausla tiek novietota reaktora augšpusē un tā nav zemāk par reaktora izvadu, attiecīgi novietojot to par augstu un neņemot vērā sekundāro leņķi, atsevišķi pilieni var tikt tiešā veidā iesmidzināti izvadā, kas nav vēlams.

Pilienu lielumus un kustības ātrumu noteikšanai tika izstrādātas fotogrāfiskās metodes. Piliena izmēra noteikšanai izmidzināšanas process tika filmēts ar 100 kadriem sekundē un izmantoti 1/20000 sekundē gari gaismas impulsi, lai iegūtu nekustīgu pilienu attēlus. Attēlā nobildēta tika arī atsauces skala, kas ļāva nobildēto pilienu izmēru attiecināt pret skalu un attiecīgi noteikt to izmēru metriskās vienībās. Pagaidām iegūtie rezultāti ir nepilnīgi, jo metode ir jāpilnveido, lai varētu veikt lielu skaitu pilienu izmēru analīzi, kā arī samazinātu kļūdas no citiem ietekmējošiem faktoriem. Pilienu kustības ātruma noteikšanai tika izmantots lēnāks gaismas impulss, kas nozīmēja, ka tiek iegūts attēls ar pilienu trajektorijām. Zinot gaismas impulsa ilgumu un trajektorijas garumu, ir iespējams aprēķināt piliena kustības ātrumu. Arī šī metode ir jāpilnveido, lai palielinātu ātrumu, kurā apstrādājami dati.

Publicēts 29.06.2018.

Uz izveidotā miglas aparāta laboratorijas stenda modelēta eksperimentu veikšana. Tā ļauj pārbaudīt dažādu sistēmas elementu atsevišķu darbību. Režīmos mainītie parametri bija ūdens spiediens pirms sprauslas un iesmidzināmā ūdens temperatūra. Kopējā eksperimentos iegūtā miglas aparāta jauda bija robežās no 1 kW līdz 3 kW, sasniedzot sistēmas elementu dažādu efektivitāti.

Eksperimentu veikšanas laikā novērotas vairākas problēmas, no kurām galvenā ir ūdens pilienu aiznese no kondensatora uz pārējo sistēmu, veidojot ūdens nogulsnēšanos uz cauruļvadu sieniņām pēc kondensatora. Šī ūdens uzkrāšanās varēja būtiski ietekmēt parametru mērījumus pēc kondensatora, tādēļ pirms turpmāko eksperimentu veikšanas nepieciešams novērst ūdens pilienu aiznesi. Papildus nepieciešams veikt mērinstrumentu un sensoru pārbaudi, īpaši vēršot uzmanību uz mitruma satura devējiem. Šobrīd veiktajos eksperimentos netika nodrošināta noslēgta sistēma, ko ir nepieciešams nodrošināt turpmākajos pētījumos, lai iekārtas izmēģinājumi būtu veikti reālam pielietojumam pietuvinātā vidē. Izveidojot noslēgtu sistēmu, tajā tiks iekļauts ūdens cirkulācijas sūknis. Ir plānots veikt sistēmas elektroenerģijas patēriņa monitoringu. Šādā veidā būs iespējams izvērtēt izveidotās sistēmas ekspluatācijas izmaksas pie dažādām sīkpilienu kondensatora operēšanas parametriem, galvenokārt pie dažāda iesmidzinātā ūdens spiedieniem.

Eksperimentu rezultātu (ūdens spiediena pirms sprauslas, iesmidzināmā ūdens temperatūras un dūmgāzu plūsmas ātruma) regresijas analīze uzrāda, ka nemainīgas katla slodzes gadījumā, kondensatora jaudu būtiski ietekmē iesmidzināmā ūdens parametri – iesmidzināmā ūdens temperatūra un spiediens pirms ūdens iesmidzināšanas sprauslas, kas nosaka gan pilienu diametru, gan iesmidzināmā ūdens plūsmu. Viens no svarīgākajiem sistēmas elementiem, kuriem nepieciešami tālāki risinājumi, ir sprauslas. Palielinot spiedienu, pilienu diametru un plūsmas izmaiņas ir apgriezti proporcionālas – samazinās pilienu diametrs, un pieaug plūsma. Tas ir turpmākas izpētes jautājums.

Eksperimentos iegūtie dati izmantoti izveidotā aprēķina modeļa pārbaudei. Aprēķina modelī miglas aparāta jauda noteikta divos veidos un abos veidos iegūtie rezultāti salīdzināti ar eksperimentos noteiktajiem. Atšķirības starp aprēķinā iegūtajām un eksperimentos sasniegtajām jaudām visiem darbības režīmiem ir mazākas par 1%, kas norāda uz to, ka modelis ir piemērots kondensatora jaudas aprēķinam, ja ir zināmi galvenie ievades dati: iesmidzināmā ūdens temperatūra pirms un pēc iekārtas, vidējā dūmgāzu temperatūra, pilienu diametri, kurināmā parametri un katla darbības jauda, un lietderības koeficients.

Publicēts 24.05.2018.

Miglas aparāta sistēmas matemātiskajā modelī tiek ņemti vērā to galvenie darbojošies elementi – katls, miglas aparāts, pulpas koncentrators u.c. elementi, kuri ietekmē sistēmas darbību režīma izmaiņas gadījumā.

Izveidojot miglas aprāta sistēmas un to palīgiekārtu siltuma un masas apmaiņas procesu matemātisko modelēšanu un simulēšanu, ļaus iesaistītajiem noskaidrot, kurā darbības režīmā sistēma veic savas funkcijas visefektīvāk un optimālāk, lai sasniegtu vēlamo rezultātu. Galvenie režīmu ietekmējošie faktori miglas aparātam, kuri tiek ņemti vērā, izstrādājot modelēšanu, ir ūdens temperatūra, ūdens daudzums un pilienu diametrs.

Tālākais darbs turpinās pie eksperimenta plānošanas un eksperimentālā stenda izgatavošanas.

Publicēts 29.03.2018.

Šajā posmā darbs noris pie:

– Miglas aparāta koncepcijas eksperimentālās pārbaudes – miglas aparāta sistēmas un palīgiekārtu siltuma un masas apmaiņas procesu matemātiskās modelēšanas;
– Eksperimentālā stenda izgatavošanas;
– Informācijas pārnese un izplatīšana – Zinātnisko rakstu izstrāde un Informācijas tīmekļa vietnē;
– Projekta vadība un koordinācija.

Procesu matemātiskā modelēšana sistēmā kopumā nodrošina iespēju optimizēt un saskaņot visu kopumā. Turklāt ir iespējas noteikt augstāku energoefektivitāti siltuma un masas apmaiņas norisē. Tiek izstrādāts zinātnisks raksts un informācija tiek ievietota projekta izpildītāja mājaslapās – videszinatne.rtu.lv un www.rtu.lv. Notiek tikšanās sēdes, kuras tiek protokolētas.

Publicēts 28.02.2018.

Projekta izpildes laika grafika 3. ceturksnī darbs noris pie:

– Miglas aparāta koncepcijas eksperimentālās pārbaudes un tieši pie pulpas koncentratora matemātiskās modelēšanas un simulēšanas;
– Eksperimentālā stenda izgatavošanas;
– Informācijas pārneses un izplatīšanas mājaslapā;
– Projekta koordinācijas.

Pulpas koncentrators miglas aparātā ieņem svarīgu lomu, jo cietās daļiņas, kuras ir “notvertas”, un pelni tiek savākti šajā koncentratorā, veidojot pulpu. Tiek pētīts un meklēti risinājumi, lai šī pulpa tiktu izmantota kā izejviela jauna produkta ražošanai. Tiek skatīti piemēri un meklēti labākie risinājumi pulpas atdalīšanas metodikā.

Eksperimentālā stenda izgatavošanas procesā tika sagatavota un iesniegta miglas aparāta tehniskā specifikācija. Projekta laikā ir veikta informācijas aprite ar sabiedrību, ievietojot informāciju videszinatne.rtu.lv un www.rtu.lv. Projekta laikā notiek tikšanās sēdes, kuras tiek protokolētas.

Publicēts mājaslapā 13.12.2017.

Pēc miglas aparāta cietās daļiņas ir jāatdala no šķidruma. Tam tiek izmantots koncentrators. Pulpas koncentratora izmantošanas mērķis ir uztvert pulpu un atdalīt cieto frakciju no šķidrās, lai samazinātu notekūdeņu piesārņojumu. Šķidro frakciju ir iespējams izmantot atkārtoti aparāta sistēmā. Arī cieto frakciju – pulpu – var izmantot, kā piemērām, jauna produkta izveidei.

Ieviešot pulpas koncentratoru, ir jāņem vērā būtiski aspekti, kas ietekmē procesu norisi pulpas koncentratorā, tā konstruktīvos risinājumus un gala produkta lietojumu. Pulpas koncentratora izveides izpētes virzieni ir šādi:

– Pulpas koncentratora ģeometriskie izmēri;
– Iespējamās piedevas pulpai;
– Piedevu – ķīmisku vielu labvēlīga/nelabvēlīga ietekme, piemēram, reakcija uz koncentratora sienām;
– Produkta lietojums tautsaimniecībā, tirgus noiets;
– Koncentratora darbināšanas potenciālās problēmas – tīrīšanas iespējas;
– U.c.

Iepriekšminētajos aspektos ietvertā informācija nodrošina to, lai pulpas koncentratora darbība atbilstu ilgtspējīgai attīstībai. Ģeometriskie izmēri nodrošina to, lai pulpas daudzums nepārsniegtu nepieciešamo tilpumu.

Dūmgāzu sastāvā ir sastopami arī ķīmiskie savienojumi (slāpekļa un sēra oksīdi), kuri var radīt miglas aparāta iekārtas bojājumus, kā, piemēram, koroziju. Arī pulpas koncentratorā šie savienojumi nonāk, pilieniem notverot attiecīgās daļiņas. Tādēļ ir jānodrošina atbilstoša pH vide.

Projekta laikā tiek meklēti risinājumi pulpas koncentratora efektīvāka ģeometriskā dizaina izveidei, tiek skatīti risinājumi efektīvākai pulpas cietās frakcijas atdalīšanai no šķidrās frakcijas, meklējot ilgtspējīgus risinājumus.

Publicēts VASSI mājaslapā 22.11.2017.

Dūmgāzēs ir kvēpi – nesadedzis ogleklis un pelnu sīkas daļiņas, kas lido kopā ar degšanas produktiem. Miglas aparāts ir domāts ne tikai zema potenciāla siltumenerģijas iegūšanai, bet arī šo sīko daļiņu uztveršanai uz miglas aparātā izsmidzinātā šķidruma piliena virsmas. Piliens apaug ar cieto frakciju un papildinās ar kondensātu, kas rodas dūmgāzēs esošo tvaiku kondensācijas procesā. Pārvarot dūmgāzu pretplūsmas pretestību, piliens krītot lejā kļūst arvien lielāks līdz brīdim, kad tas nonāk ūdens tilpumā miglas aparāta apakšējā daļā.

Sarežģīti siltuma un masas apmaiņas procesi notiek piliena kritiena brīdī, kurus ietekmē aptuveni 20 faktori: piliena izmēri, krišanas ātrums, cieto daļiņu izmēri un sastāvs, dūmgāzu ātrumi, mitruma saturs un apjomi, aparāta konfigurācija u.c.

Pulpa ir suspensija, kurā suspendētā veidā ir cietās daļiņas: kvēpi un pelni. Pēc miglas aparāta cietās daļiņas ir jāatdala no šķidruma.

Publicēts VASSI mājaslapā 21.11.2017.

Projekta ieviešanas laikā tiek veikta miglas aparāta siltuma un masas apmaiņas procesu matemātiskā modelēšana, kuras ietvaros tiek aprēķināta katra konstruktīvā elementa komponente, nosakot konstruktīvos parametrus korpusam, sprauslām un pulpas tvertnei. Lai sasniegtu vēlamo mērķi, aprēķinos ir jāizmanto vairāki gan energonesēju parametri, gan arī tehnoloģisko iekārtas darbināšanas raksturlielumi. Sākotnēji tiek noskaidroti izejas dati, pie kuriem miglas aparāts darbojas. Un tie ir – izsmidzināmais ūdens daudzums, gaisa temperatūra ievadā, mitruma saturs, gaisa entalpija, piliena diametrs, ūdens temperatūra izvadā u.c. Aprēķinu rezultātā nosaka, cik daudz tiek pievadīts siltums ūdenim un kāda ir aizvadītā gaisa entalpija un temperatūra. Aprēķinos tiek izmantota programmatūra Computer-Aided Thermodynamic Tables 2 CATT-2, ar kuras palīdzību tiek pētīti termodinamiskie procesi. Veicot aprēķinus, sistēma tiek validēta, lai iegūtu vēlamo rezultātu un uzlabotu attiecīgos parametrus.

Publicēts VASSI mājaslapā: 04.10.2017.

Projekts ir iesācies un sīkāk ir sākts darbs pie 1. uzdevuma (Miglas aparāta koncepcijas eksperimentālā pārbaude) apakšuzdevumi, kuri ļaus pilnīgi izpildīt attiecīgo uzdevumu. V.Kirsanovs ir uzstājies un prezentējis projekta pirmos starprezultātus starptautiski zinātniskajā konfernecē CONECT 2017, kas notika RTU Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē Āzenes ielā 12/1, Rīgā, Latvijā. Iepriekšminētie starprezultāti ir atrodami zinātniskā rakstā, kas tiks publicēts starptautiski atzītā žurnālā un indeksēts SCOPUS un Web of Science datu bāzēs.

Publicēts VASSI mājaslapā: 31.05.2017.