Розробка концептуальної реалізації апарата з індукованим тепломасообміном для випарювання та ректифікації

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatusОбоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов при условии обеспечения требований к экологичности производств при выполнении таких технологических операций как выпаривание и ректификация. Отмечена перспективность поиска и применения индуцированных процессов, которые характеризуются высокой энергоэффективностью и экологичностью.Исследована кинетика температуры во время эффекта индуцированного тепломассообмена составляющих внутреннего объема термостата при использовании различных жидкостей в его внутренней среде.Исследованиями установлена невозможность достижения жидкостью во внутреннем выделенном объеме термостата температуры кипения при протекании эффекта индуцированного тепломассообмена, что доказано визуальным наблюдением и значением ее температуры. В течение эксперимента при атмосферном давлении температура термостата была равна 115...116 °С, а температура объемной воды не превышала 97 °С. Установлено для температуры термостата 105...106 °С и атмосферного давления температура этилового спирта не превышала 72...73 °С, а для воды –- 83...85 °С при условии протекания эффекта индуцированного тепломассообмена.Установлено, что этиловый спирт и вода переходят в газовое состояние во время эффекта индуцированного тепломассообмена отдельно. Фиксировать удаление жидкой фазы компонентов смеси возможно по скачкообразному переходу кинетики температуры жидкости. Установлено для смеси этилового спирта с водой во время эффекта индуцированного тепломассообмена при температуре термостата 105 °С и атмосферном давлении кипения жидкой фазы не происходило.Предложено концептуальное решение технической реализации универсального аппарата с использованием эффекта индуцированного тепломассообмена для выполнения технологических операций выпаривания и ректификации без фазы кипения. По данному концептуальному решению создана экспериментальная установка, в которой выпаривание проводится при атмосферном давлении при температуре жидкой фазы 83...85 °С. Экономический эффект разработки достигается за счет упрощенияоборудования и сокращения энергозатрат на единицу продукции более чем в 1,3 раза по сравнению с вакуум-выпарным аппаратомОбґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів за умови забезпечення вимог до екологічності виробництв під час виконання таких технологічних операцій як випарювання та ректифікація. Відзначено перспективність пошуку та застосування індукованих процесів, які характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Досліджено кінетику температури під час ефекту індукованого тепломасообміну складових внутрішнього об’єму термостата за умови використання різних рідин у його внутрішньому середовищі.Дослідженнями встановлена неможливість досягнення рідиною у внутрішньому виділеному об’ємі термостата температури кипіння за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну, що доведено візуальним спостереженням та значенням її температури. Впродовж експерименту за атмосферного тиску температура термостата дорівнювала 115…116 °С, а температура об’ємної води не перевищувала 97 °С. Встановлено для температури термостата 105…106 °С та атмосферного тиску температура етилового спирту не перевищувала 72…73 °С, а для води – 83…85 °С за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну.Встановлено, що етиловий спирт та вода переходять до газового стану під час ефекту індукованого тепломасообміну окремо. Фіксувати видалення рідкої фази компонентів суміші можливо за стрибкоподібним переходом кінетики температури рідини. Встановлено для суміші етилового спирту з водою під час ефекту індукованого тепломасообміну за температури термостата 105 °С та атмосферного тиску кипіння рідкої фази не відбувалось.Запропоновано концептуальне рішення технічної реалізації універсального апарата з використанням ефекту індукованого тепломасообміну для виконання технологічних операцій випарювання та ректифікації без фази кипіння. За даним концептуальним рішенням створено лабораторний макет установки, в якому випарювання проводиться за атмосферного тиску за температури рідкої фази 83…85 °С. Економічний ефект розробки досягається за рахунок спрощення обладнання та скорочення енерговитрат на одиницю продукції більш ніж у 1,3 разу порівняно з вакуум-випарним апарато

Розробка концептуальної реалізації апарата з індукованим тепломасообміном для випарювання та ректифікації

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatusОбоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов при условии обеспечения требований к экологичности производств при выполнении таких технологических операций как выпаривание и ректификация. Отмечена перспективность поиска и применения индуцированных процессов, которые характеризуются высокой энергоэффективностью и экологичностью.Исследована кинетика температуры во время эффекта индуцированного тепломассообмена составляющих внутреннего объема термостата при использовании различных жидкостей в его внутренней среде.Исследованиями установлена невозможность достижения жидкостью во внутреннем выделенном объеме термостата температуры кипения при протекании эффекта индуцированного тепломассообмена, что доказано визуальным наблюдением и значением ее температуры. В течение эксперимента при атмосферном давлении температура термостата была равна 115...116 °С, а температура объемной воды не превышала 97 °С. Установлено для температуры термостата 105...106 °С и атмосферного давления температура этилового спирта не превышала 72...73 °С, а для воды –- 83...85 °С при условии протекания эффекта индуцированного тепломассообмена.Установлено, что этиловый спирт и вода переходят в газовое состояние во время эффекта индуцированного тепломассообмена отдельно. Фиксировать удаление жидкой фазы компонентов смеси возможно по скачкообразному переходу кинетики температуры жидкости. Установлено для смеси этилового спирта с водой во время эффекта индуцированного тепломассообмена при температуре термостата 105 °С и атмосферном давлении кипения жидкой фазы не происходило.Предложено концептуальное решение технической реализации универсального аппарата с использованием эффекта индуцированного тепломассообмена для выполнения технологических операций выпаривания и ректификации без фазы кипения. По данному концептуальному решению создана экспериментальная установка, в которой выпаривание проводится при атмосферном давлении при температуре жидкой фазы 83...85 °С. Экономический эффект разработки достигается за счет упрощенияоборудования и сокращения энергозатрат на единицу продукции более чем в 1,3 раза по сравнению с вакуум-выпарным аппаратомОбґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів за умови забезпечення вимог до екологічності виробництв під час виконання таких технологічних операцій як випарювання та ректифікація. Відзначено перспективність пошуку та застосування індукованих процесів, які характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Досліджено кінетику температури під час ефекту індукованого тепломасообміну складових внутрішнього об’єму термостата за умови використання різних рідин у його внутрішньому середовищі.Дослідженнями встановлена неможливість досягнення рідиною у внутрішньому виділеному об’ємі термостата температури кипіння за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну, що доведено візуальним спостереженням та значенням її температури. Впродовж експерименту за атмосферного тиску температура термостата дорівнювала 115…116 °С, а температура об’ємної води не перевищувала 97 °С. Встановлено для температури термостата 105…106 °С та атмосферного тиску температура етилового спирту не перевищувала 72…73 °С, а для води – 83…85 °С за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну.Встановлено, що етиловий спирт та вода переходять до газового стану під час ефекту індукованого тепломасообміну окремо. Фіксувати видалення рідкої фази компонентів суміші можливо за стрибкоподібним переходом кінетики температури рідини. Встановлено для суміші етилового спирту з водою під час ефекту індукованого тепломасообміну за температури термостата 105 °С та атмосферного тиску кипіння рідкої фази не відбувалось.Запропоновано концептуальне рішення технічної реалізації універсального апарата з використанням ефекту індукованого тепломасообміну для виконання технологічних операцій випарювання та ректифікації без фази кипіння. За даним концептуальним рішенням створено лабораторний макет установки, в якому випарювання проводиться за атмосферного тиску за температури рідкої фази 83…85 °С. Економічний ефект розробки досягається за рахунок спрощення обладнання та скорочення енерговитрат на одиницю продукції більш ніж у 1,3 разу порівняно з вакуум-випарним апарато

Between Lake Baikal and the Baltic Sea: Genomic History of the Gateway to Europe

Background: The history of human populations occupying the plains and mountain ridges separating Europe from Asia has been eventful, as these natural obstacles were crossed westward by multiple waves of Turkic and Uralic speaking migrants as well as eastward by Europeans. Unfortunately, the material records of history of this region are not dense enough to reconstruct details of population history. These considerations stimulate growing interest to obtain a genetic picture of the demographic history of migrations and admixture in Northern Eurasia. Results: We genotyped and analyzed 1076 individuals from 30 populations with geographical coverage spanning from Baltic Sea to Baikal Lake. Our dense sampling allowed us to describe in detail the population structure, provide insight into genomic history of numerous European and Asian populations, and significantly increase quantity of genetic data available for modern populations in region of North Eurasia. Our study doubles the amount of genome-wide profiles available for this region. We detected unusually high amount of shared identical-by-descent (IBD) genomic segments between several Siberian populations, such as Khanty and Ket, providing evidence of genetic relatedness across vast geographic distances and between speakers of different language families. Additionally, we observed excessive IBD sharing between Khanty and Bashkir, a group of Turkic speakers from Southern Urals region. While adding some weight to the “Finno-Ugric” origin of Bashkir, our studies highlighted that the Bashkir genepool lacks the main “core”, being a multi-layered amalgamation of Turkic, Ugric, Finnish and Indo-European contributions, which points at intricacy of genetic interface between Turkic and Uralic populations. Comparison of the genetic structure of Siberian ethnicities and the geography of the region they inhabit point at existence of the “Great Siberian Vortex” directing genetic exchanges in populations across the Siberian part of Asia. Slavic speakers of Eastern Europe are, in general, very similar in their genetic composition. Ukrainians, Belarusians and Russians have almost identical proportions of Caucasus and Northern European components and have virtually no Asian influence. We capitalized on wide geographic span of our sampling to address intriguing question about the place of origin of Russian Starovers, an enigmatic Eastern Orthodox Old Believers religious group relocated to Siberia in seventeenth century. A comparative reAdmix analysis, complemented by IBD sharing, placed their roots in the region of the Northern European Plain, occupied by North Russians and Finno-Ugric Komi and Karelian people. Russians from Novosibirsk and Russian Starover exhibit ancestral proportions close to that of European Eastern Slavs, however, they also include between five to 10 % of Central Siberian ancestry, not present at this level in their European counterparts. Conclusions: Our project has patched the hole in the genetic map of Eurasia: we demonstrated complexity of genetic structure of Northern Eurasians, existence of East-West and North-South genetic gradients, and assessed different inputs of ancient populations into modern populations

Design of the Conceptual Implementation of an Apparatus with the Induced Heat and Mass Transfer for Vaporization and Rectification

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatu

Report on noninvasive prenatal testing: classical and alternative approaches [version 1; referees: 2 approved]

Concerns of traditional prenatal aneuploidy testing methods, such as low accuracy of noninvasive and health risks associated with invasive procedures, were overcome with the introduction of novel noninvasive methods based on genetics (NIPT). These were rapidly adopted into clinical practice in many countries after a series of successful trials of various independent submethods. Here we present results of own NIPT trial carried out in Moscow, Russia. 1012 samples were subjected to the method aimed at measuring chromosome coverage by massive parallel sequencing. Two alternative approaches are ascertained: one based on maternal/fetal differential methylation and another based on allelic difference. While the former failed to provide stable results, the latter was found to be promising and worthy of conducting a large-scale trial. One critical point in any NIPT approach is the determination of fetal cell-free DNA fraction, which dictates the reliability of obtained results for a given sample. We show that two different chromosome Y representation measures—by real-time PCR and by whole-genome massive parallel sequencing—are practically interchangeable (r=0.94). We also propose a novel method based on maternal/fetal allelic difference which is applicable in pregnancies with fetuses of either sex. Even in its pilot form it correlates well with chromosome Y coverage estimates (r=0.74) and can be further improved by increasing the number of polymorphisms

Between Lake Baikal and the Baltic Sea: genomic history of the gateway to Europe

Abstract Background The history of human populations occupying the plains and mountain ridges separating Europe from Asia has been eventful, as these natural obstacles were crossed westward by multiple waves of Turkic and Uralic-speaking migrants as well as eastward by Europeans. Unfortunately, the material records of history of this region are not dense enough to reconstruct details of population history. These considerations stimulate growing interest to obtain a genetic picture of the demographic history of migrations and admixture in Northern Eurasia. Results We genotyped and analyzed 1076 individuals from 30 populations with geographical coverage spanning from Baltic Sea to Baikal Lake. Our dense sampling allowed us to describe in detail the population structure, provide insight into genomic history of numerous European and Asian populations, and significantly increase quantity of genetic data available for modern populations in region of North Eurasia. Our study doubles the amount of genome-wide profiles available for this region. We detected unusually high amount of shared identical-by-descent (IBD) genomic segments between several Siberian populations, such as Khanty and Ket, providing evidence of genetic relatedness across vast geographic distances and between speakers of different language families. Additionally, we observed excessive IBD sharing between Khanty and Bashkir, a group of Turkic speakers from Southern Urals region. While adding some weight to the “Finno-Ugric” origin of Bashkir, our studies highlighted that the Bashkir genepool lacks the main “core”, being a multi-layered amalgamation of Turkic, Ugric, Finnish and Indo-European contributions, which points at intricacy of genetic interface between Turkic and Uralic populations. Comparison of the genetic structure of Siberian ethnicities and the geography of the region they inhabit point at existence of the “Great Siberian Vortex” directing genetic exchanges in populations across the Siberian part of Asia. Slavic speakers of Eastern Europe are, in general, very similar in their genetic composition. Ukrainians, Belarusians and Russians have almost identical proportions of Caucasus and Northern European components and have virtually no Asian influence. We capitalized on wide geographic span of our sampling to address intriguing question about the place of origin of Russian Starovers, an enigmatic Eastern Orthodox Old Believers religious group relocated to Siberia in seventeenth century. A comparative reAdmix analysis, complemented by IBD sharing, placed their roots in the region of the Northern European Plain, occupied by North Russians and Finno-Ugric Komi and Karelian people. Russians from Novosibirsk and Russian Starover exhibit ancestral proportions close to that of European Eastern Slavs, however, they also include between five to 10 % of Central Siberian ancestry, not present at this level in their European counterparts. Conclusions Our project has patched the hole in the genetic map of Eurasia: we demonstrated complexity of genetic structure of Northern Eurasians, existence of East-West and North-South genetic gradients, and assessed different inputs of ancient populations into modern populations

Additional file 1: Figure S1. of Between Lake Baikal and the Baltic Sea: genomic history of the gateway to Europe

Quality control process. (PDF 25 kb

Additional file 3: Table S1a. of Between Lake Baikal and the Baltic Sea: genomic history of the gateway to Europe

List of samples included in “Extended” dataset. Table S1b List of samples included in “Core” dataset. Table S1c List of samples included in “Ancient” dataset. Table S2 Results of ADMIXTURE for K = 9. Table S3 Results of ADMIXTURE for K = 6, 7, 8. Table S4 Results of f3 test. Table S5 Results of IBD sharing analysis in 1–3 cM and 4–10 cM bins. Table S6 Total amount of shared IBD between populations. Table S7 Standard residue of linear regression analysis of distance-IBD sharing. Table S8 Distance and shared IBD between pairs of populations. Table S9: Results of f3 outgroup test with ancient samples. (XLSX 482 kb