Главная / Текущий номер журнала / Новосибирская область. Наука и промышленность / Фундаментальные исследования применяются на практике /

Фундаментальные исследования применяются на практике

Первый в мире специализированный Институт теплофизики сформирован в Новосибирском научном центре Сибирского отделения Академии наук СССР в 1957 г. Возглавил институт академик И. И. Новиков — известный специалист в области технической термодинамики и теплофизических свойств веществ. С 1964 по 1986 г. институтом руководил выдающийся ученый-теплофизик, академик С. С. Кутателадзе, внесший значительный вклад в развитие теорий тепломассообмена и турбулентного пограничного слоя. Академик В. Е. Накоряков, директор института с 1986 по 1997 г., развил научные направления по волновой динамике двухфазных сред, тепломассопереносу в пористых средах, гидродинамике газо-жидкостных потоков, тепловым насосам.

С институтом связаны имена и таких прославленных ученых, как академики А. И. Леонтьев, М. Ф. Жуков, В. П. Чеботаев, С. Н. Багаев, Р. И. Нигматулин, А. К. Ребров, членов-корреспондентов РАН П. Г. Стрелкова, Э. П. Волчкова, М. Р. Предтеченского.

В настоящее время в Институте проводятся исследования по следующим направлениям:

• тепломассоперенос в однофазных и дисперсных средах, в системах с фазовыми превращениями, в т. ч. при криогенных температурах;
• гидродинамическая устойчивость и турбулентность; вихревые течения; многофазные течения; процессы переноса и волны в стекающих пленках жидкости;
• волновая динамика многофазных си­стем;
• динамика разреженных газов;
• теплофизические свойства веществ;
• теплофизические основы создания новых материалов;
• наноразмерные системы; теплофизические процессы в энергетике (аэродинамика камер сгорания, горение в пограничном слое, горение микроугля и водоугольной суспензии, кипящий слой);
• топливные элементы и водородная энергетика;
• низкотемпературная плазма (плазменный метод розжига и подсветки пылеугольных котлов, плазменная переработка отходов, методы получения газовых сред).

Учеными-теплофизиками найдены оригинальные экспериментальные методы, в частности такие, как электродиффузионный метод измерения касательных напряжений и скорости потока; метод стробо­скопической визуализации; Particle Image Velocimetry, лазерные доплеровские измерительные системы; электронно-пучковая диагностика разреженных газов, теневой метод цветной гильберт-визуализации; вибрационный метод измерения теплофизических свойств веществ.

Здесь создан комплекс уникальных экспериментальных стендов: аэродинамическая труба, большая фреоновая колонна, крупномасштабные вакуумные камеры «Вика» и «Викинг», огневой стенд с плазменным поджигом, стенд по исследованию теплофизических свойств расплавов, электродуговые, жидкоэлектродные и трансформаторные плазмотроны.

Успешная деятельность института в значительной степени обеспечивается наличием высококвалифицированных специалистов: среди 185 научных сотрудников два академика, три члена-корреспондента РАН, 53 доктора наук и 94 кандидата наук. Работы ученых отмечены Ленинской и Государственными премиями, премиями Ленинского комсомола, Академии наук и международных организаций. Институт поддерживает тесные научные связи со многими зарубежными научными центрами и фирмами. Создана совместная со Свободным университетом Брюсселя лаборатория по микрогравитации. Институт имеет филиалы в Красноярске, Улан-Удэ и Кемерово, общую лабораторию в Алтайском политехническом институте и осуществляет научное руководство лабораторией проблем энергосбережения при Кемеровском научном центре.

В подтверждение своего высокого научного потенциала учеными ежегодно публикуются около 300 научных статей и несколько монографий. Институт выпускает два журнала — Journal of Engineering Thermophysics и «Теплофизика и аэромеханика» (совместно с ИТПМ СО РАН). Ведущие ученые института являются членами редколлегий различных отечественных и зарубежных журналов. Регулярно организуются конференции и семинары различного ранга — Сибирский теплофизический семинар, семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и энергетике, International Symposium on Rarefied Gas Dynamics, Международная конференция «Оптические методы исследования потоков». Большой интерес к ним свидетельствует об актуальности поднимаемых научным миром проблем.

Подготовка специалистов в области теплофизики и энергетики — тоже одно из важнейших направлений деятельности. Институт является базовым для семи кафедр ведущих вузов Новосибирска, Кемерово и Барнаула. Действуют три совета по защите диссертаций.

Институт теплофизики является головной организацией для Научно-координационного совета СО РАН по энергосбережению и ряда региональных программ. По вопросам энергоэффективности и энергосбережения активно сотрудничает с мэрией г. Новосибирска, областной администрацией, администрацией Сибирского федерального округа и многими предприятиями и фирмами, как в России, так и за рубежом. В их числе Новосибирский электровакуумный завод, Бийский котельный завод, Ленинградский металлический завод, «Гидропресс» (Россия), Air Products & Chemicals, Inc., Hewlett-Packard (США), More Energy (Израиль).

Специфика теплофизики состоит в том, что многие фундаментальные исследования имеют прямой выход на практические приложения. Особое внимание уделяется инновационной и прикладной деятельности в области экологически чистой энергетики и энергосбережения. Разрабатываются современные технологии и аппараты, такие как тепловые насосы и холодильные машины, топливные элементы и водородные технологии, а также новые материалы и нанотехнологии, плазмотроны и плазмохимические технологии, новые угольные технологии и коды по безопасности атомных станций, энергосберегающие покрытия и сверхпроводящие пленки, методы переработки отходов, теплосчетчики и регуляторы, энергосберегающие источники света, измерительная электронная и оптическая аппаратура, технологии криогенного разделения воздуха, медицинские технологии.

В качестве примеров прикладных разработок Института, обладающих высоким инновационным потенциалом, можно выделить следующие:

Применение угля ультратонкого помола

Назначение: подготовка угля к сжиганию в топках тепловых станций и для установок по глубокой переработке угля.

Принцип: после предварительного помола в шахтной мельнице и разделении на фракции уголь направляется в центробежные мельницы. Химическая активация углей микропомола повышается вследствие разрывов механических связей, формирования свободных радикалов, увеличения поверхности и пористости угольных частиц. Это приводит к изменению реакционной способности угля, приближая его характеристики к мазуту.

Преимущества: способ ультратонкого помола угля существенно улучшает качество помола и повышает химическую активность при дальнейшем его сжигании, а также не требует больших затрат при реализации. Его можно применять как для малых котлов с форсированным режимом розжига, так и для крупных стационарно действующих городских станций в качестве подсветки факела низкореакционного угля.

Установка для ультрафиолетового обеззараживания воды

Назначение: обеззараживание питьевой, сточной и оборотной воды путем обработки УФ-излучением с использованием безэлектродных индукционных УФ-ламп.

Области применения: системы хозяй­ственно-питьевого централизованного и индивидуального водоснабжения, комплексы подготовки воды плавательных бассейнов и аквапарков, системы обеззараживания воды пищевых производств, системы оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Преимущества: индукционные УФ-лампы имеют ресурс работы до 60 тыс. часов, что в 5—6 раз превышает ресурс работы существующих электродных аналогов. Это позволяет снизить эксплуатационные расходы, связанные с заменой газоразрядных ламп. Компактные размеры и повышенная удельная мощность излучения индукционных УФ-ламп позволяют также уменьшить габариты и металлоемкость установок УФ-обеззараживания.