Сб. тезисов Наукоемкие технологии 20 марта 2014

Реакция окисления СО

Этот процесс важен при решении проблемы очистки атмосферы от выхлопных газов автомашин и других загрязнений, а также очистки технологических газов от окиси углерода [4]. Наиболее активными металлическими катализаторами окисления окиси углерода являются платиновые металлы, работающие обычно при температурах 600-1000 °С. Такие катализаторы обладают высокой активностью и стабильностью в реакциях окисления СО. Но им свойственны и недостатки: требовательность к чистоте топлива, низкая стойкость к каталитическим ядам, сложный технологический цикл изготовления и высокая стоимость. В связи с этим актуальным на сегодняшний день является создание новых, более перспективных катализаторов окисления. Реакцию окисления СО проводили на проточной установке в температурном интервале от 50 до 500 оС, расход 1л/мин. Предварительно образцы взвешивали, обезжиривали и гофрировали. Время и температуру для наращивания оксидного слоя выбирали с учетом прочности получаемого слоя.

Рисунок 2 – Зависимость степени превращения от температуры в реакции окисления СО для металлических образцов (пластины) Сu, Л63, Al с оксидным слоем (слева). Зависимость степени превращения от температуры в реакции окисления СО для металлических образцов (пластины) Сu, Л63, Al с оксидным слоем после обработки поверхности наждачной бумагой (справа)

Сравнив работу металлов в реакции окисления СО без предварительной обработки поверхности и с обработкой, можно сделать выводы, что на металлах, поверхность которых была предварительно обработана наждачной бумагой, образовался более прочный оксидный слой. Таким образом, они начинают работать в более низком температурном интервале и обладают большей степенью превращения. Так, например, образец алюминия, поверхность которого обработана наждачной бумагой, начинает

111

работать уже при температуре 340оС и максимальная степень превращения равна 7,5%, тогда как у обычного алюминия 4,5%.

Анализируя графики, видим, что металлы, а также сплавы металлов проявляют основную активность в реакциях окисления в температурном интервале 300-600 оС и, следовательно, могут быть рекомендованы в качестве носителей катализаторов в этих реакциях.

Литература

1.Пахомов Н.А. Научные основы приготовления катализаторов: введение в теорию и практику. – Новосибирск: Изд. СО РАН, 2011. 262 с.

2.Макаршин Л.Л., Пармон В.Н. Микроканальные каталитические системы для водородной энергетики // Рос. хим. ж. 2006. Т.1, №6. С.1925.

3.Мальцева Н.В., Киршин А.И., Вишневская Т.А. и др. Особенности формирования тонкослойных покрытий на металлической поверхности блоков сотовой структуры // Сб. тезисов докладов 6-го Международного симпозиума «Термохимические процессы в плазменной аэродинамике». СПб., 12-14 мая, 2008 г.

4.Власов Е.А. Физико-химические основы формирования поверхности сферических алюмооксидных носителей и катализаторов для процесса окисления: Дис … док. хим. наук. – СПб., 2000. 420 с.

5.Постнов А.Ю. Совершенствование технологии производства блочных катализаторов / Вестник ИНЖЭКОНа, серия «Технические науки», СПб.: изд-во СПбГИЭУ, 2009. вып 8(35).

112

УДК 614.8

БЕЗОПАСНОСТЬ ОКЕАНАРИУМОВ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЧС

Т.С. Маркова

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России

Аннотация. Рассмотрены вопросы, связанные с планировками океанариумов, с чрезвычайными ситуациями в некоторых из них и мерами по обеспечению безопасности людей в океанариумах в случае ЧС.

Ключевые слова: океанариум, система, безопасность.

Тайны подводного мира влекут к себе людей. Поэтому каждый год в разных странах появляются новые океанариумы (аквариумы), где за толстыми стеклами можно увидеть настоящие чудеса. Сейчас в мире насчитывается несколько сотен океанариумов, где содержатся уникальные животные и которые регулярно посещаются большим количеством людей различного возраста.

Что такое океанариум? Прежде всего, это «подводный музей» с живыми экспонатами – обитателями водной среды. Это комплекс больших аквариумов или бассейнов большого объема, где содержатся различные виды морских обитателей: рыб, беспозвоночных, пресмыкающихся, млекопитающих, которых могут увидеть посетители океанариума. Как правило, в океанариумах аквариумы разделены по видам содержащихся там животных и рыб, а сам объект поделен на определенные зоны: входная зона, тематические зоны, центральная зона – главный аквариум с тоннелем, коммерческая зона, зона для шоу, карантинная зона и научно-лабораторная зона. На рис.1 представлена планировка крупного океанариума (г. СанктПетербург). На трех уровнях океанариума размещены 37 аквариумов с морской и пресной водой, а также подводный тоннель. В каждом аквариуме свой грунт, течение, состав воды, освещение, имитирующее солнечный свет. За качеством воды ежедневно следит и контролирует ее состав гидрохимическая лаборатория.

Современные океанариумы – это целые научные центры со своими лабораториями, библиотеками и фондохранилищами.

Важной составляющей океанариумов являются системы отопления, освещения, вентиляции, а также эксплуатации и технического обслуживания зданий и сооружений.

113

Аквариумы изготавливаются из акриловых панелей и высококачественного бетона, который отвечает специальным требованиям по составу раствора и арматуре.

Рисунок 1 – Планировка крупного океанариума (г. Санкт-Петербург)

Для нормальной работы всех аквариумов необходимы следующие системы:

биологическая, механическая и химическая фильтрация;

озонирование;

деструкция остаточного озона;

система перемешивания и оборота воды (насосные группы);

система автоматической промывки фильтров;

ультрафиолетовое обеззараживание;

система терморегуляции (нагрев и охлаждение воды в аквариу-

мах через теплообменники);

денитрификация;

аэрация (организованный естественный воздухообмен);

система реакторов кальция и углекислого газа;

система создания ряби на поверхности воды;

система аварийного слива;

система автоматизации и управления технологическим оборудованием.

В сухих вольерах с животными необходимы еще и системы поддержания климата, локальный подогрев площадок для животных, специаль-

114

ные светильники инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Системы, без которых не сможет нормально функционировать ни один океанариум, это – карантинная система, система подготовки обессоленной воды (обратный осмос), система приготовления морской воды, компрессорная и другое водолазное оборудование, правильно организованные склады с подъемными механизмами, лаборатории, диспетчерские, система утилизации отходов, оснащенные кормокухни [4].

Тем не менее изучение истории океанариумов показало их уязвимость в случае ЧС, которые могут возникать по самым различным причинам (рис.2).

Рисунок 2 – Чрезвычайные ситуации, угрожающие океанариумам

115

В табл.1 приведена печальная статистика ЧС и их последствий в океанариумах начиная с 2003 г.

Опасные факторы пожара в виде пламени и искр, повышенного теплового излучения, задымленности, а также обрушения конструкций приводят не только к материальному ущербу, но и гибели обитателей океанариума и его сотрудников, к риску для жизни и здоровья посетителей.

Таблица 1 – Сведения о ЧС в океанариумах

В случае разрушения огромных аквариумов-тоннелей особую опасность представляют потоки воды, осколки стекла толщиной более 25 см и морские обитатели. Требуется срочная эвакуация посетителей.

Океанариум является объектом с массовым пребыванием людей, который должен иметь утвержденный проект противопожарных мероприятий [2], разработанный специализированной организацией. Необходимо предусмотреть штатный отдел безопасности и охраны. Основная часть территории океанариума должна быть оснащена камерами централизованного видеонаблюдения и тревожными кнопками вызова охраны. Все здания и сооружения также должны оснащаться автоматической пожарной сигнализацией с дымовыми датчиками и системами оповещения о пожаре с использованием громкоговорящей связи.

Для загрузки крупных животных в аквариумы необходимо оборудовать специальные люки с подъемными механизмами. Для опасных животных в вольерах устраиваются системы перегонных клеток и шиберов.

116

Эвакуационные выходы и двери должны быть оснащены системой «антипаника» – устройством, способным открыть дверь немедленно, от одного нажатия руки или тела.

На все крупные российские океанариумы составляются планы тушения пожаров [3], где предусматриваются соответствующие мероприятия, в том числе учения с привлечением персонала океанариума.

Необходима система управления для функционирования всего оборудования обеспечения безопасности работников и посетителей и жизнеобеспечения обитателей океанариума. Также необходимо проведение широкого комплекса исследований по вопросам обеспечения безопасности в океанариумах и подобных объектах в случае пожаров и ЧС.

Литература

1.Федеральный закон от 22 июля 2008г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2.Постановление Правительства РФ № 390 от 25 апреля 2012 г. «Правила противопожарного режима в Российской Федерации».

3.Методические рекомендации по составлению карточек тушения пожара и планов тушения пожара.

4.URL: http://www.mosbio.ru/zooparki-i-volery

117

УДК 667.637.621.373

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Н.Н. Печенова, К.Б. Греков

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения

Аннотация. В статье рассмотрены перспективные методы измерений тепловых характеристик кварцевых генераторов с использованием современной тепловизионной системы, а также полимерных модифицированных материалов, применяемых для повышения качества продукции и улучшения технологических процессов.

Ключевые слова: микроэлектроника, кварцевый генератор, полимерное покрытие.

Целью данной работы является разработка методов измерения тепловых характеристик кварцевых генераторов и выбор оптимального полимерного покрытия, используемого при тепловизионной диагностике.

В последнее время в связи с бурным развитием микроэлектроники появились новые методы и средства измерений, прогнозирования надежности изделий электронной техники (ИЭТ). Существуют различные методы измерений ИЭТ, но метод исследования и прогнозирования работоспособности таких изделий по их тепловому излучению начинает занимать все более значительное место.

Современные ИЭТ представляют собой сложные конструкции, содержащие большое количество компактно размещенных элементов, в которых во время работы выделяется и рассеивается тепловая энергия. Теплопроводность, конвекция и излучение являются теми механизмами, посредством которых тепло передается окружающей среде от элементов ИЭТ, нагретых до температуры более высокой, чем температура среды [1].

Теоретический расчет теплового режима ИЭТ является очень сложным, вследствие чего особое значение приобретает неконтактный способ измерения температуры ИЭТ с помощью тепловизора.

Температурные данные нами были получены при диагностике кварцевых генераторов тепловизором InfraTec VarioCAM hr head (рис.1). Тепловизионная система VarioCAM hr head оснащена неохлаждаемым микроболометром фокальной плоскости (FPA) с разрешением (384x288), технические характеристики тепловизионной системы приведены в табл.1 [2].

118

При разработке методики измерений тепловых режимов генератора для последующей оценки качества работы можно использовать черное покрытие для получения однородного поверхностного слоя, пригодного для исследования тепловизором. В большей степени для этого подходит газовая сажа, поглощающая до 99% падающего излучения в видимом диапазоне длин волн. Для улучшения качества наносимого покрытия был выбран лак УР-231 [3] с примесью газовой сажи (гуашь). Производя оценку качества и влияния толщины наносимого слоя лака с примесью на генератор в целом или только на металлическую поверхность резонатора в генераторе, опытным путем можно увеличивать или уменьшать толщину покрытия (рис. 2, 3).

Полученные термограммы при измерении температуры генераторов с различной толщиной покрытия представлены на рис.4 (с одним слоем лака УР231 и примесью сажи) и на рис.5 (с двумя слоями лака УР231 и примесью сажи).

Рисунок 2 – Резонатор генератора с покрытием

Рисунок 3 – Полное покрытие генератора

120