Аспирант МАИ работает над проектом по очистке воздуха от угольного смога

В 2019 году Владислав Назаров, аспирант института №8 «Информационные технологии и прикладная математика» МАИ, получил грант на реализацию проекта «Математическое моделирование течений с эжекцией, конденсацией и испарением в технологических установках». Молодой человек задался целью: разработать более дешёвый способ очистки воздуха от выхлопных газов ТЭС.

Путь в науку

Окончив школу, Владислав решил поступать в МАИ. Именно тут он смог совместить личные и профессиональные интересы. Молодой человек занимался авиамоделированием и тянулся к авиации, мечтая при этом связать свою жизнь с прикладной математикой в области авиационной техники.

Когда он поступал в МАИ, то даже не предполагал, что решит заняться научной деятельностью. На выбор этого пути повлияло знакомство и обучение у доцента кафедры 806 «Вычислительная математика и программирование» МАИ, кандидата физико-математических наук Игоря Эдуардовича Иванова, который в дальнейшем стал научным руководителем маёвца.

«Он вложил в меня много усилий и зажёг искру. Мне нравились те задачи, которые передо мной ставились, я получал удовольствие от их решения», — рассказывает о своих первые шагах в науку и своём наставнике Владислав.

Окончив целевое обучение на бакалавриате кафедры 804 «Теория вероятностей и компьютерное моделирование» МАИ, Владислав поступил в магистратуру и параллельно приступил к трудовой деятельности в ПАО «НПО «Алмаз». А в 2017 году, продолжая работать в организации, стал аспирантом МАИ.

Спасти города от смога

Владислав очень хотел найти вектор своего дальнейшего развития не только в интересном ему направлении, но и с актуальной на сегодняшний день проблематикой. Поскольку у него уже было достаточно наработок в области газовой динамики, выбор пал на проблемы загрязнения воздуха от угольных ТЭС.

А в 2019 году маёвец получил грант в конкурсе РФФИ на реализацию проекта «Математическое моделирование течений с эжекцией, конденсацией и испарением в технологических установках» (эжекция — процесс в котором одна среда, находясь под давлением, воздействует на другую и выталкивает её в необходимом направлении).

«Наверняка вы слышали про Пекин, где существует большая проблема со смогом, — говорит Владислав. — Причина в том, что там не бывает ветров, а угольные ТЭС экономят на дорогих системах фильтрации. Мне стало интересно разработать устройство, которое могло бы помочь тем городам и странам, где есть подобные проблемы».

Индустриального заказчика у маёвца пока нет, но Владислав уверен, что без потребителя не останется. Так, например, программа развития угольной отрасли в нашей стране расписана до 2035 года. Владислав надеется привлечь внимание к своему продукту за счёт участия в различных конференциях и научных конкурсах.

Обойти конкурентов

Конечно, рынок, куда хочет внедриться Владислав со своей разработкой, достаточно высоко конкурентен. На нём уже присутствуют так называемые скрубберы, лопастные устройства, используемое для очистки твёрдых или газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах. Есть циклонные и электромагнитные сепараторы, и многое другое. Но все эти варианты имеют свои особенности.

Например, скрубберы дорогие и не на все частицы коагулируют (процесс слипания мелких частиц жидких или газообразных дисперсных систем в более крупные) с одинаковой эффективностью. Электромагнитные устройства имеют высокие требования к обслуживанию.

Инновационный подход

В чём уникальность и инновационность разрабатываемого изделия? Идея молодого учёного МАИ состоит в том, чтобы сделать частицы крупнее.

«Когда происходит перенасыщение газа, он конденсируется. Чужеродные частицы становятся ядрами конденсации, на них осаждается пар и образуются капли, — рассказывает Владислав. — Мы будем эжектировать, вытягивая паром газ из труб. Потоки паров будут смешиваться с продуктами сгорания и сажей и конденсироваться, укрупняя чужеродные частицы, которые очистить гораздо проще. Специальные устройства будут осуществлять сбор этих капель».

Маёвец полагает, что его разработку можно будет использовать везде, где существуют проблемы мелкодисперсных примесей.

Патент и опытный образец

За первый год работы над проектом молодой учёный с помощью математического моделирования провёл предварительные расчёты, позволяющие понять, какой объём частиц может конденсироваться и какое количество пара нужно, чтобы частицы могли осесть. Также благодаря взаимодействию с патентным отделом МАИ маёвец смог получить патент на своё изделие.

В планах — изготовить опытный образец. Для этого первым делом Владислав решил проблему наличия ТЭС (котла), куда должно будет крепиться его устройство.

«Я понял, что для испытаний мне не важно, какие продукты сгорания будут участвовать в эксперименте. Мне достаточно разногорючих соединений, продуктами сгорания которых были бы частицы нужного мне размера. Похожие появляются при горении табака. Поэтому идея в том, чтобы осуществить горение табака в какой-нибудь ёмкости, вытянуть этот газ с дымом из бака, где будет происходить горение, и посмотреть размер частиц и то, насколько хорошо они осаждаются».

Это один из первых этапов второго года работы. Следующий шаг — произвести более подробные расчёты, чтобы лучше понимать, какого размера должно быть сопло, трубы и остальные части конструкции опытного образца.

Планы на будущее

Говоря про планы на будущее, Владислав уверенно отмечает: науку не бросит. Хотя, возможно, и изменит вектор. В данный момент основное место работы маёвца — оборонное предприятие, и его работа никак не связана ни с проектом, ни с газовой динамикой. Однако перед Владиславом стоит много других интересных наукоёмких задач.