Лучистый нагрев на службе ресурсоэффективности
Политехники получили грант РНФ для научных групп
Проект под руководством доцента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Вячеслава Максимова одержал победу в престижном конкурсе РНФ для отдельных научных групп. Победа в таком конкурсе — это не только получение в течение последующих трех лет материальных средств на воплощение идей ученых в жизнь. Это также научная репутация, деловые контакты, шаг вперед в фундаментальных исследованиях и конкретная практическая польза, которую принесет реализация проекта
Экономия энергии — это актуально
Прошли те времена, когда в нашей стране не задумывались об экономии тепловых и энергетических ресурсов. Сейчас исследования по этой теме актуальны в России как никогда. Впрочем, как и в большинстве стран с суровым климатом. «Представим ситуацию, — говорит Вячеслав Максимов. — Зима, мороз, самолетный ангар, в котором необходимо сделать небольшой локальный ремонт. Понятно, что обогревать весь ангар бессмысленно и дорого. Логично поставить газовый инфракрасный излучатель и направить лучистый нагрев (тепловое излучение) на место ремонта. Почему газовый? У него достаточно высокая мощность и он практически энергонезависим. Такие излучатели позволяют обогревать не все пространство, а лишь его часть, что очень важно для больших или нерегулярно используемых производственных помещений». Так вот, теория, которую в рамках гранта разработают политехники, поможет широкому внедрению газовых инфракрасных излучателей в реальную практику промышленного производства. Кроме того, она позволит предприятиям применять эти обогреватели с максимальной пользой, экономя на отоплении зданий.
Моделируя реальность
По словам Вячеслава Максимова, проект политехников носит фундаментальный характер, но при этом имеет и большое практическое значение. «В рамках гранта будут разработаны физические и теоретические основы теплопереноса в условиях работы систем обеспечения теплового режима объектов теплоснабжения на базе газовых инфракрасных излучателей. Мы сможем моделировать нужный тепловой режим в системе, а предприятие сможет реализовать такую систему в реальности. Нам предстоит решить и большой комплекс практических задач. Мы должны выяснить, на какой высоте располагать излучатели в помещении, как они влияют на персонал, оборудование, общий тепловой режим здания, как будет зависеть эффективность обогрева от материала, из которого изготовлены стены и пол, работы системы вентиляции и так далее», — говорит ученый. В итоге политехники представят производству комплекс научно обоснованных рекомендаций, следуя которым предприятия смогут эффективно использовать системы локального обогрева, не забывая при этом о комфорте людей. «В наших рекомендациях мы планируем учесть даже то, в какой рабочей одежде должны быть работники, обслуживающие оборудование в условиях работы излучателей», — говорит Вячеслав Максимов.
Адекватность и достоверность
В этом направлении коллектив работает уже несколько лет, и есть хороший задел практических и теоретических наработок. Экспериментальные исследования с помощью газового инфракрасного излучателя (5 кВт) проводились по специально созданной методике в двух учебных корпусах ТПУ. Для получения и анализа основных характеристик теплового состояния использовалось специальное измерительное оборудование. Также уже разработан математический аппарат для теоретических исследований.
«Все наши математические модели мы проверяем на адекватность экспериментами. Результаты в основном совпадают, что говорит об их высокой достоверности. Верификация проведена»
В. Максимов
В научном коллективе на сегодня 10 человек — студенты, аспиранты, доценты, профессора. У каждого свой участок работы. Одни заняты экспериментами, другие — математическим моделированием. Профессура работает над содержательной частью научных статей, Вячеслав Максимов как руководитель проекта координирует работу. Полученный грант позволит расширить список необходимого оборудования. И как только закончится режим самоизоляции, ученые приступят к работе.
Оценка экспертов
Заявки, поданные на конкурс РНФ, оценивают лучшие специалисты России. Вниманию наших читателей — цитаты из трех рецензий на работу томских политехников.
«Поставленная в проекте задача очень сложна и многогранна, однако для ее решения у коллектива имеется большой задел... Это обстоятельство, а также высокая квалификация исполнителей вселяют реальную надежду на успешное выполнение столь сложного и интересного проекта».
«Результаты проекта обеспечат прорыв в уровне исследований в мире, реализовав комплексный подход к учету большого многообразия факторов при использовании систем «лучистого отопления» для многопланового промышленного и социального применения».
«Коллектив — это сплав именитых ученых и большой плеяды молодых, амбициозных ученых. Большое количество реализуемых проектов на различные темы, огромное количество публикаций в высокорейтинговых издания... Тематика, безусловно, перспективная».
Пять вопросов ученому.
Вячеслав Максимов, доцент НОЦ И.Н. Бутакова
— На вашей персональной страничке на сайте ТПУ большой и весьма разнообразный список тем научных исследований. Искали свое направление?
— Мы стараемся охватить весь спектр тем, связанных с теплофизикой и теплотехникой. Из перечня студенты могут выбрать то, что их интересует, и найти применение своих сил в интересной для них сфере. По всем этим направлениям успешно работают и магистранты, и аспиранты, в том числе из-за рубежа. Например, в июне 2019 г. защитил диссертацию аспирант из Сирии, в декабре — из Казахстана. Я считаю, что нельзя замыкаться на каком-то одном направлении. Сейчас мы выиграли грант РНФ по газовым инфракрасным излучателям, а потом может получиться выиграть, например, по тепловым насосам. Надо использовать все потенциальные возможности для развития.
— Вы, как и многие политехники, совмещаете преподавательскую и научную деятельность? Что дает силы в преподавании?
— Преподавая, я стараюсь дать студентам то, что знаю сам, хорошо подготовить их именно к профессиональной деятельности. Чтобы они пришли на предприятия и держали марку ТПУ. Я их «мучаю», и они понимают, для чего. Работодатели высоко оценивают подготовку наших выпускников — это очень важно.
— В предметах, которые вы преподаете, приходится самому расти?
— Все время! Написать лекции на века и читать их годами — так не получится. Новые данные появляются ежедневно. Я читаю, допустим, такой предмет, как «Технология сжижения природного газа», — это сфера, в которой надо всегда быть в курсе событий. Помогают специализированные журналы, которые профессионально освещают эти темы.
— Что вдохновляет вас в науке?
— Всегда интересно самому узнавать что-то новое. Когда не читаешь об этом, а сделал и открыл сам. Снимаешь показания приборов в эксперименте, получаешь и анализируешь результаты, смотришь: «О, классно!». Мне кажется, это очень затягивает.
— Научная работа сегодня — это больше индивидуальное или коллективное дело?
— Одиночкам сейчас очень сложно делать настоящую (как принято говорить, мирового уровня) науку. В коллективе процесс исследования намного более эффективен. Причем в коллективе, где есть симбиоз зрелого опыта и молодого азарта, существует преемственность знаний — настоящий профессор, несколько доцентов, аспиранты, студенты. Практика показывает, что это хорошо. Например, у нас замечательный профессор Гений Владимирович Кузнецов передает свои знания, умения и навыки нам, мы, как губки, их впи-тываем и передаем дальше, студентам.
Подготовила Елена Ефстифеева
