ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Вихревая технология и устройство для увлажнения воздуха, подаваемого в помещение для выращивания грибов.

Рекомендуемая область пременения

- увлажнение воздуха в помещениях для выращивания грибов;
- дезинфекция помещений;

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – разработка современных высокоэффективных ресурсосберегающих технологий и устройств для их реализации в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

Проект предполагает разработку ресурсосберегающей технологии и устройств для дозированного мелкодисперсного распыления воды и других, более вязких жидкостей, например, лекарственных препаратов.

Распыление жидкости производится вихревым диспергатором-распылителем. Размеры капелек распыляемой жидкости находятся в пределах 5 … 20 мкм и при полете в воздухе они быстро испаряются. При этом происходит увлажнение воздуха и насыщение его парами распыляемой жидкости. Вихревое устройство работает в режиме эжектирования, диспергирования и распыления жидкости вихревыми потоками воздуха. Мелкодисперсное распыление обеспечит увлажнение воздуха в производственных помещениях, внесение дезинфицирующих препаратов и внекорневой подкормки для растений.

Целью проекта является отработка технологии распыления воды и жидких лекарственных и дезинфицирующих препаратов, различного рода жидких подкормок с использованием вихревого диспергатора-распылителя.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время используются такие основные промышленные способы распыления жидкостей различной вязкости как гидравлический с применением форсунок, пневматический с использованием сжатого воздуха и центробежный с использованием быстро вращающихся дисков. Однако перечисленным способам свойственны определенные недостатки, главными из которых являются сложность оборудования и трудность регулирования дисперсности распыляемой жидкости. Большинство распыляющих устройств не может обеспечить мелкодисперсное распыление жидкости с размерами капелек в пределах 5…20 мкм с производительностью до 500 мл/мин.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Технология диспергирования и регулируемого распыления жидкостей будет реализована с использованием вихревого диспергатора-распылителя.

Вихревой распылитель (рисунок 1) состоит из цилиндрического корпуса 1 с тангенциальным вводом 3 для сжатого воздуха и соплом-распылителем 5 диаметром до 5 мм, двух диафрагм 2 и 4 для выхода охлажденного воздуха и подачи распыляемого материала, соответственно.

1 - корпус, 2 – диафрагма для выхода воздуха, 3 – тангенциальный ввод сжатого воздуха, 4 – диафрагма для подвода жидкости,

5 – сопло-распылитель

Рисунок 1 - Вихревой диспергатор-распылитель

При определенном сочетании размеров отверстий диафрагм 2 и 4, и при подаче через тангенциальный ввод сжатого воздуха в осевой зоне вихревого распылителя образуется область разрежения, расположенная вблизи диафрагмы 5. Создаваемые в устройстве вихревые потоки воздуха обеспечивают эжектирование, диспергирование и мелкое распыление различных по вязкости жидкостей. Размер капель находится в пределах от 5 до 20 мкм, что обеспечивает эффективный тепло- и массобмен с окружающей средой, за счет интенсивного испарение влаги.

Принцип работы вихревого диспергатора-распылителя поясняется схемой, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема вихревого диспергатора-распылителя

При подаче сжатого воздуха через тангенциальный ввод 1, в корпусе распылителя возникают вихревые потоки, при этом в осевой области 3 создается зона разрежения, в которую из емкости через трубопровод поступает жидкость 2. Вихревые потоки диспергируют поступающую жидкость в зоне 4 и распыляют ее через сопло в виде факела 6 мелкодисперсного потока жидкости.

Часть воздуха, отражаясь от дна рабочей полости, увлажняется и выходит через верхнее отверстие 7. Вследствие действия эффекта Ранка и частичного испарения жидкости температура выходящего воздуха 5 понижена.

Распылитель работает при подаче сжатого воздуха давлением 0,02…0,20 МПа (расход 50…350 л/мин). Расход распыляемой жидкости составляет 70…500 мл/мин. Разработанная конструкция многофункционального диспергатора-распылителя может применяться для распыления различных по вязкости жидкостей и порошков.

Перспективные области применения:

- создание оптимальных показателей влажности в закрытых помещениях для выращивания грибов.

- распыление лекарственных и других веществ в теплицах и оранжереях;

- аэрогенная иммунизация при противоэпидемиологической вакцинации;

- обработка операционного блока, перевязочных материалов, реанимационных отделений, операционного поля, ран и трофических язв, брюшной и грудной полостей во время операций;

- применение в пульмонологии и отоларингологии в качестве ингалятора;

Устройства для диспергирования и испарения жидкости нашли применение как элементы систем кондиционирования для поддержания необходимой влажности воздуха в производственных помещениях, а также при сушке распыляемых материалов.

Для работы системы необходим только сжатый воздух, ограничений по условиям эксплуатации нет, кроме экологических характеристик распыляемых материалов. В настоящее время разработана конструкция ряда диспергаторов-распылителей различной производительности.

Технические характеристики вихревых диспергаторов-распылителей

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Технология многофункциональна. Устройство характеризуется простотой конструкции и безотказностью в работе; возможностью дозированного мелкодисперсного распыления жидкостей, в том числе одновременно и нескольких разнородных. Для работы устройства необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа. Диспергатор-распылитель имеет малые габариты и вес, с источниками сжатого воздуха и жидкости связан гибкими шлангами, удобен для обработки различных объектов, легко может быть встроен в различное технологическое оборудование. Отличительной особенностью вихревого диспергатора-распылителя и изделий на его основе являются простота конструкции и высокая надежность в работе. Распылитель не имеет подвижных частей, а для его работы необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа (4 кгс/см²). Вихревая технология и устройство для увлажнения воздуха в производственных помещениях обеспечивает распыление жидкости различной консистенции и вязкости с размером капелек воды в пределах 5 … 20 мкм; обеспечивает возможность смешения и совместного распыления разнородных жидкостей, лекарственных и дезинфицирующих препаратов.

Многофункциональность предлагаемой технологии позволяет уменьшить затраты на оборудование в 3-5 раз. Себестоимость увлажнения воздуха уменьшается в 2 раза, а мелкодисперсное распыление рабочей жидкости позволяет в 2,5 раза уменьшить её расход.

В настоящее время в мире не существует распылителей, способных так просто решать подобные задачи. В этой связи предлагаемая конструкция позволяет разработать ряд новых энергосберегающих технологий и получить дополнительные знания, необходимые для создания современной медицинской техники и оборудования для пищевых и кондитерских производств.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Технология многофункциональна. Устройство характеризуется простотой конструкции и безотказностью в работе; возможностью дозированного мелкодисперсного распыления жидкостей, в том числе и разнородных. Для работы устройства необходим только сжатый воздух давлением до 0,4 МПа;

Разработанное устройство превосходит зарубежные и отечественные аналоги по критериям многофункциональности, простоте конструкции и надежности работы, что в 2 раза повышает производительность труда и в 3 раза увеличивает срок службы устройства. При производстве стиральных порошков используются центробежные распылители сложной конструкции стоимостью 35 тыс. $ USA, в Германии производят устройства для распыления СОТС при обработке материалов резанием сложной конструкции стоимостью до 90 тыс. руб. При организации серийного производства цена предлагаемого устройства будет в 5-15 раз ниже зарубежных и российских аналогов, а технологические процессы с его использованием будут ресурсосберегающими.

Новые потребительские свойства продукции

1) многофункциональность:
- увлажнение воздуха;
- противомикробная обработка помещений;
- аэрогенная иммунизация людей и животных;
- распыление материалов в сушильных камерах при производстве стиральных порошков;
- производство сублимированных продуктов питания;
- внекорневая подкормка растений;
- нанесение тонкослойных покрытий.

2) простота конструкции и надежность работы;
3) мелкодисперсное высокопроизводительное распыление жидкостей различной вязкости;
4) возможность совместного распыления нескольких несмешивающихся разнородных жидкостей;
5) возможность распыления порошкообразных материалов;
6) цена ниже, чем у аналогов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Изделие может изготавливаться из любых видов конструкционных материалов, включая металлы, пластмассы, стекло.
Диспергированию и распылению могут подвергаться жидкости различной вязкости, растворители, жиры, нефтепродукты, растворы лекарственных и дезинфицирующих препаратов, удобрений и т.п.

Стадия и уровень разработки

Предлагаемые инвестиции

3,5 млн. руб.
Форма инвестиций: контракты на выполнение НИОКР, организация совместных НИОКР, организация совместного предприятия. Инвестиции на завершение НИОКР, маркетинговые исследования рынка, расширение номенклатуры изделий с использованием вихревого диспергатора-распылителя, сертификацию изделий, рекламную кампанию с целью расширение рынка сбыта.

Рынки сбыта

Основными потребителями устройства могут стать предприятия по выращиванию грибов, тепличные хозяйства, оранжереи. На сегодняшний день потребителями являются одна из крупных воинских частей, ОАО «Пензкомпрессормаш», ОАО «Пензенский завод КОММАШ», НПО «Промсервис», предприятия городов Кузнецка и Сердобска Пензенской области. Отзывы только положительные. Предварительная оценка потребности рынка России на начальном этапе составляет 50-100 изделий в год, потенциальный рынок – до 1000 изделий в год.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая технология и устройство для её реализации более предпочтительна на мировом и российском рынке аналогичной продукции и услуг, т.к. превосходит их по своим качественным характеристикам: многофункциональность, простота, удобство в обслуживании, отсутствие высококвалифицированного персонала и дешевле зарубежных в 5-15 раз.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

23.07.2007