«Туманная арфа» собирает воду даже в самом легком тумане

Что вы получаете, когда сталкиваетесь с новым подходом к сбору воды с использованием воздушного тумана? Ответ: гораздо больше воды, чем вы ожидали.

О разработке туманной арфы, междисциплинарного сочетания инженерных разработок Virginia Tech с биомиметическим дизайном, было впервые сообщено в 2018 году.  Надежда на разработку туманной арфы была проста: в тех регионах мира, где воды мало, а туман присутствует, извлечение полезной воды из тумана может стать устойчивым вариантом. В то время как туманные сетки уже используются, превосходная эффективность туманной арфы может значительно увеличить количество регионов мира, где сбор тумана является жизнеспособным. Разница заключается в сверхъестественной способности туманной арфы извлекать воду из менее плотного тумана, чем ее предшественники.

Разработка туманной арфы

Партнерский подход представляет собой сочетание нового дизайна с существующей наукой. Наука была инициирована доцентом Джонатаном Борейко с факультета машиностроения Инженерного колледжа. Его группа выдвинула гипотезу о подходе к арфе и охарактеризовала характеристики прототипов арфы. Разработкой проекта руководил доцент Брук Кеннеди с кафедры промышленного дизайна в Колледже архитектуры и градостроительства. Знания Кеннеди в области разработки продукции и материалов довели проект до такой степени, что его можно было бы прототипировать и протестировать в реальных условиях. И первое финансирование пришло от Института творчества, искусства и технологии.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Миллиарды людей сталкиваются с нехваткой воды во всем мире", - сказал Кеннеди. "Мы считаем, что туманная арфа является прекрасным примером относительно простого, низкотехнологичного изобретения, которое использует понимание природы, чтобы помочь сообществам удовлетворить их самые элементарные потребности".

В конструкции "арфы" используются параллельные провода для сбора воды из тумана, в то время как современные технологии, используемые во всем мире, в основном основаны на сетке. Лабораторная теория нового устройства заключалась в том, что параллельные провода более эффективны в сборе воды, что позволяет избежать засорения и улучшить дренаж в коллектор. Ранние мелкомасштабные испытания исследователей показали, что в условиях сильного тумана выход воды из их арфы в два раза превосходят сетки.

Затем испытания буквально переместились в поле. На открытых полях фермы Virginia Tech в Кентленде, тогдашний студент Брэндон Харт построил кровельные конструкции, чтобы предотвратить влияние осадков на результаты исследований. Под этими покрытиями туманные арфы были размещены рядом с тремя различными сетчатыми комбайнами: один с диаметром проволоки, эквивалентным диаметру арфы, другой с диаметром проволоки, более оптимальным для сбора воды, и один с использованием сетки Raschel mesh - сетки из плоских лент в виде v-образных массивов между горизонтальными опорами. Эта v-образная сетка в настоящее время является самой популярной в местах сбора тумана по всему миру.

В то время как в лаборатории использовались тяжелые условия тумана, фактические условия тумана, окружающие Virginia Tech, как правило, намного легче. Когда начались полевые испытания, Борейко и Кеннеди скептически относились к тому, что имеющийся туман обеспечит обратную связь, необходимую для проведения адекватных испытаний. Они были приятно удивлены.

Поскольку туман начал распространяться по холмам долины Новой реки, арфы тумана всегда показывали результаты. В тонком тумане коллекторные трубы сетчатых коллекторов были полностью лишены капель. Даже при увеличении плотности тумана арфы продолжали опережать своих товарищей. В зависимости от плотности тумана производительность варьировалась от удвоенной до почти 20 раз.

Объединив лабораторные исследования и полевые данные, исследователи определили, что потенциал сбора является результатом множества факторов. Самым большим из них является размер капель собираемой воды между сеткой и арфой. Для того, чтобы собрать воду в обоих случаях, она должна попадать на сетку или арфу по мере прохождения через нее воздуха, направляясь вниз, в точки сбора под действием силы тяжести. Туманные арфы используют только вертикальные провода, создавая беспрепятственный путь для подвижных капель.

Сетчатые коллекторы, напротив, имеют как горизонтальную, так и вертикальную конструкцию, а капли воды должны быть значительно больше, чтобы пересекать горизонтальные куски. При полевых испытаниях сетчатые коллекторы обычно требуют, чтобы перед спуском капли достигали размера примерно в 100 раз большего, чем на арфе. Вода, которая никогда не капает, просто испаряется и не может быть собрана.

"Мы уже знали, что в сильном тумане мы можем получить как минимум в два раза больше воды", - сказал Борейко. "Но осознание в ходе полевых испытаний, что при умеренном тумане мы можем получить в среднем в 20 раз больше воды, дает нам надежду на то, что мы сможем значительно увеличить ширину регионов, где сбор тумана является жизнеспособным инструментом для получения децентрализованной, пресной воды". опубликовано econet.ru по материалам sciencenews.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet