Научно-образовательный центр «Теплофизика в энергетике» | Институт энергетики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

Научно-образовательный центр «Теплофизика в энергетике»

Основные направления исследований:

Научная группа НОЦ «Теплофизика в энергетике» изучает фундаментальные вопросы тепломассообмена и аэродинамики:

При свободной и вынужденной конвекции;
При кипении в недогретой жидкости;
При поверхностной конденсации;
При плавлении и кристаллизации;
При горении жидких и газообразных топлив.

К интересам коллектива относится исследование и интенсификация теплообмена на действующих энергетических установках:

Мониторинг работы двигателя внутреннего сгорания;
Оптимизация работы горелочного аппарата;
Совершенствование систем охлаждения мощных турбогенераторов;
Теплометрия и анемометрия в газогенераторах и проточных частях энергетических и транспортных газовых турбин;
Теплометрия в камерах сгорания мощных дизельных двигателей;
Измерение тепловых потоков при обтекании тел сверхзвуковыми течениями;
Неинвазивные методы исследования теплового состояния биологических объектов.

Работы коллектива посвящены разработке новых методов и средств измерения, созданию комплексных экспериментальных методик, систем мониторинга и способов регистрации и обработки сигнала.

Проекты:

Проект «Градиентная теплометрия»

Проект направлен на разработку и совершенствование уникального, не имеющего аналогов в мире, метода градиентной теплометрии, позволяющего в режиме реального времени измерять местную плотность теплового потока. К задачам проекта относятся: создание датчиков теплового потока на основе анизотропных металлов и полупроводников, разработка и создание новых композиций гетерогенных градиентных датчиков теплового потока, градуировка первичных преобразователей, совершенствование методик монтажа датчиков на теплообменной поверхности и способов регистрации их сигнала и т.п.

Проект «Исследование конвективного теплообмена в однофазной среде»

Проект направлен на проведение научных и прикладных экспериментов в области аэродинамики и конвективного теплообмена. Проект решает одновременно две задачи: исследование фундаментальных задач конвективного теплообмена и его интенсификация.
В Проекте применяется методика, позволяющая комплексно изучать конвективный теплообмен и течение вблизи теплообменных поверхностей рекуперативных теплообменных аппаратов. Методика включает градиентную теплометрию, PIV, термометрию и теневую диагностику, которые в различном сочетании позволяют выявить связь между поведением потока вблизи моделей с распределением теплового потока и/или температуры на поверхности теплообмена.
Получаемые результаты возможно использовать при проектировании, конструировании, производстве и модернизации энергетических устройств, где необходим интенсивный теплообмен в однофазной среде при приемлемых гидравлических характеристиках.

Проект «Исследование теплообмена при кипении жидкости на перегретых поверхностях»

Основной целью проекта является создание экспериментальной базы измерения местной плотности теплового потока при кипении и решение вопросов интенсификации теплообмена при кипении с помощью различных механизмов.
Проект направлен на разработку собственной физической модели и уточнение существующих с помощью методики, позволяющей комплексно изучать кипение насыщенных и недогретых до температуры насыщения жидкостей вблизи перегретых поверхностей различной формы. Методика включает градиентную теплометрию, термометрию и высокоскоростную визуализацию, которые в различном сочетании позволяют определить границы различных режимов кипения и сопоставить пульсации местной плотности теплового потока с гидродинамикой и образованием паровых пузырей на поверхности модели.
Получаемые результаты возможно использовать при уточнении математических моделей и эмпирических зависимостей, описывающих процесс теплообмена при кипении. Результаты, полученные при решении задач, связанных с интенсификацией теплообмена при кипении, найдут применение при проектировании теплообменных аппаратов с использованием кипящего теплоносителя для уменьшения их массогабаритных параметров при сохранении значения теплосъема.

Проект «Изучение теплообмена при конденсации на поверхностях теплоэнергетических установок»

Цель проекта – создать метод надёжной экспериментальной оценки тепловых потоков и коэффициентов теплоотдачи при конденсации.
К задачам проекта относятся разработка комплексной методики, совмещающей возможности градиентной теплометрии, термометрии и визуализации течения; создание уникальной системы мониторинга и автоматизированного управления; экспериментального определения оптимальных способов интенсификации теплообмена на различных поверхностях.
Результаты проекта актуальны для всех отраслей энергетики и металлургии, использующих конденсацию пара, могут найти применение в системах охлаждения лазерных и электронных устройств, в химической технологии, при пожаротушении и во многих других областях. Внедрение предлагаемой методики позволит открыть новые возможности в системах автоматического регулирования, разработать новые и усовершенствовать существующие конструкции теплообменных аппаратов ТЭС и АЭС, скорректировать инженерные методики расчёта и т.п.

Проект «Изучение теплообмена при горении жидких и газообразных топлив»

Научная группа занимается изучением местного тепловыделения и аэродинамики при факельном сжигании различных топлив. Это исследование позволит детально рассмотреть сложные процессы, происходящие в энергетическом оборудовании и уточнить существующие методики расчета. Активно ведутся работы по совершенствованию методов интенсификации теплообмена при горении топлив, созданию измерительных зондов и определению оптимальных режимов работы горелочных устройств. Реализация проекта позволит повысить энергоэффективность и экологичность энергетических установок.