Красноярские учёные работают над повышением эффективности теплообменных устройств

Учёные СФУ и Института вычислительного моделирования СО РАН при поддержке Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности ведут исследования процессов переноса в наножидкостях с целью создания эффективных теплообменных систем. По заверению учёных, исследование этих процессов является актуальной задачей и способствует созданию новых технологий энергосберегающих систем распределения и потребления тепла.

Работой над теоретической частью интерпретации результатов исследования в проекте руководит канд. физ.-мат. наук наук Илья Рыжков. По словам учёного, исследование наножидкостей является сегодня одним из быстро развивающихся направлений науки. Во многих ведущих университетах и исследовательских центрах есть лаборатории, занимающиеся изучением свойств наножидкостей, а их производство уже стало промышленным.

«В результате исследования мы выяснили, что наножидкости могут быть эффективнее традиционных теплоносителей, если добавление наночастиц к последним значительно улучшает их тепловые свойства и незначительно увеличивает вязкое трение в каналах теплообменных систем, — отметил Илья Рыжков. — Для моделирования наножидкостей использовались современные математические модели, учитывающие конвективный, диффузионный и термофоретический перенос наночастиц. Обнаружено, что использование наножидкостей в системах охлаждения более эффективно, чем в системах обогрева.

Уверен, что после завершения экспериментальных исследований наши результаты найдут применение при разработке и в промышленном производстве эффективных теплообменных устройств, а также создании новых систем транспортировки и производства тепловой энергии».

В ходе экспериментальной части исследования, сотрудники кафедры теплофизики СФУ под руководством канд. физ.-мат. наук, доцента Андрея Минакова провели цикл исследований фундаментальных процессов теплообмена в наножидкостях. Был выполнен анализ современных экспериментальных и теоретических исследований изучения гидродинамики и тепломассообмена наножидкостей.

«Перспективы реализации данного проекта выглядят довольно оптимистично, — отметил Андрей Минаков. — Во-первых, мы достаточно давно ведём исследования в данной предметной области и получили ряд результатов мирового уровня. Так, наножидкости в 1,5–2 раза повышают величину критического теплового потока при кипении, на 30–40 % повышают значение коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции, что открывает новые перспективы повышения эффективности теплообменных устройств. Применение наножидкостей без существенных затрат на модернизацию позволит на десятки процентов повысить эффективность работы уже существующего теплотехнического оборудования в энергетике, ЖКХ и промышленности.

Во-вторых, мы обладаем всем необходимым для проведения соответствующих исследований. Это и молодой, но уже достаточно опытный коллектив, и наличие собственного экспериментального оборудования, вычислительной техники и программного обеспечения, а также доступ к уникальному оборудованию нашего университета. Проект является уникальным для России. Его отличительной особенностью является глубокая фундаментальная составляющая, которая станет основой для разработки принципиально новых технологий, способных совершить прорыв в теплоэнергетике».

Также в рамках проекта будут решены ряд прикладных задач для оборонно-промышленного комплекса и Роскосмоса.

Прокопьева Галина, Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности, 8 апреля 2014 г.