Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают систему для моделирования энергоэффективной работы газовых инфракрасных излучателей, используемых для обогрева помещений. В будущем такая система позволит предприятиям применять обогреватели с максимальной пользой и экономить на отоплении зданий.

Подробнее об исследовании РИА Томск рассказал руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Вячеслав Максимов


Оптимизируем ресурсы

Проекты для оптимизации энергетических и тепловых ресурсов – одна из актуальных задач, стоящих перед российскими учеными. Исследование политехников по этой теме поддержал Российский научный фонд (РНФ) – ТПУ победил в конкурсе грантов для научных групп.

Группа доцента Максимова насчитывает 10 человек – доктора наук, доценты, аспиранты и студенты. Вместе они исследуют применение систем лучистого нагрева на базе газовых инфракрасных излучателей для обогрева помещений.

По словам собеседника РИА Томск, такие излучатели набирают популярность, так как позволяют обогревать не все пространство, а лишь его часть, что имеет особое значение для масштабных производственных помещений.

"Решение поставленной задачи связано с перспективами использования систем лучистого отопления, которые можно расположить локально в больших или нерегулярно используемых помещениях. В связи с этим применение таких излучателей является одним из способов решения задач перехода к ресурсоэффективной энергетике в теплоснабжении в среднесрочной (10-15 лет) перспективе", – говорит он.

Эффективность обогрева в данном случае зависит от многих условий, например, от высоты, на которой размещен излучатель, материала, из которого изготовлены стены и пол, работы системы вентиляции.

Политехники намерены исследовать эти и другие условия, чтобы создать систему для прогностического моделирования ресурсоэффективного теплового режима.

"Будут разработаны физические и теоретические основы теплопереноса: мы сможем моделировать нужный тепловой режим в системе, а предприятие сможет реализовать смоделированную модель в реальности", – рассказал Максимов.

Результаты проекта "Исследование тепловых режимов крупногабаритных помещений с лучистой системой нагрева и приточно-вытяжной вентиляцией в условиях интенсивного конвективно-кондуктивного и радиационного теплообмена" смогут использовать различные предприятия. Заводы, такие как Томский электромеханический завод (ТЭМЗ), обладающие действительно масштабными цехами. Компании с компактными площадями, например, автомастерские.

"Разные помещения требуют разного подхода. Например, на заводе высота потолка может быть от пяти метров и выше. Где лучше располагать излучатель? До какой температуры он нагреет оборудование из металла, а до какой – из пластика? Какая рабочая форма оптимальна для комфорта человека в этом случае – из какого материала и какого цвета должен быть халат?" – говорит доцент ТПУ.


Моделирование и эксперименты

Политехники решают поставленные задачи двумя способами. Первый – математическое моделирование процессов, второй – экспериментальное исследование.

Экспериментальные исследования проводятся по специально созданной методике. Для изучения теплопереноса в помещениях, обогреваемых системами лучистого нагрева, ученые используют газовый инфракрасный излучатель (20 кВт), для получения и анализа основных характеристик теплового состояния – специальное измерительное оборудование.

"Характеристики – это температуры воздушной среды, ограждающих конструкций помещения, оборудования, находящегося в помещении, значения тепловых потоков, а также направления и скорости перемещения воздушных масс", – поясняет доцент ТПУ.

Что касается математического моделирования, политехники разработали соответствующую модель. Она предназначена для "описания теплопереноса в крупногабаритных сооружениях с локальным источником теплоты в условиях развитого конвективного тепломассопереноса в воздухе и теплопроводности в ограждающих конструкциях".

"Значения основных результатов, полученных в ходе численного моделирования, достаточно хорошо совпадают с экспериментальными, что говорит об их высокой достоверности", – комментирует ученый. 

По словам Максимова, грант РНФ политехники получили на проведение исследований в течение ближайших трех лет. По планам ученых, результатом проекта станет методика управления процессами теплопереноса при создании условий для оптимального микроклимата в локально расположенных рабочих зонах помещений.

"До настоящего времени не разработаны методы прогностического моделирования тепловых режимов основных объектов теплоснабжения, учитывающие специфику процессов теплопереноса в помещениях (или на отдельных участках таких помещений) в условиях работы систем лучистого нагрева на базе указанных излучателей и при наличии приточно-вытяжной вентиляции", – добавляет он.

Таким образом политехники помогут широкому внедрению газовых инфракрасных излучателей в реальную практику промышленного производства.

Похожие новости

  • 06/02/2018

    Ученые создали гибкий источник тока

    Группа ученых из России и ФРГ создала гибкий композит, вырабатывающий электричество. Ученые полагают, что он найдет широкое применение. Сегодня пьезоэлектрики используются в  компьютерных клавиатурах, в микрофонах, принтерах, для создания датчиков в промышленности.
    906
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    1608
  • 18/12/2017

    Ученые ТГУ синтезируют «скользкую» керамику

    Ученые лаборатории нанотехнологий металлургии Томского государственного университета (ТГУ) синтезируют "скользкую" керамику на основе отечественных компонентов.  Как рассказал инициатор проекта, старший научный сотрудник лаборатории Илья Жуков, уникальные свойства соединения бора, алюминия и магния несколько лет назад случайно обнаружили американские ученые.
    1157
  • 24/09/2018

    Томские ученые придумали «утюжок» для лесного пожара

    ​На территории Томской области периодически возникает до 50 очагов природных пожаров. Ничего лучше, чем вода, для борьбы с ними не придумали, но теплофизики Томского политехнического университета (ТПУ) рассчитали: традиционное метание "водяной бомбы" с самолета малоэффективно.
    707
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    2635
  • 07/11/2017

    ​Ученые ТПУ разрабатывают уникальную бронекерамику

    В Наноцентре Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) разработали способ изготовления разнообразных функциональных изделий из прочной и ударновязкой нанокерамики, применив для прессования сухих нанопорошков пресс-формы специальной конструкции - ультразвуковые или коллекторные - вместо жидкофазных химических методов.
    1300
  • 17/12/2019

    Ученые России разработают метод для повышения скорости связи нового поколения

    ​Ученые Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) начали разработку комплекса методов и алгоритмов, который позволит увеличить скорость и обеспечить стабильность связи нового поколения и интернета вещей (IoT).
    297
  • 21/06/2019

    Томские ученые создали новый сплав с памятью формы, который превзошел никелид титана

    ​Ученые лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ в рамках совместного гранта РНФ и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG) разработали новый сплав с памятью формы. По функциональным характеристикам он превосходит никелид титана – лидера среди материалов, способных восстанавливать свою форму при нагреве после высоких внешних нагрузок.
    809
  • 30/03/2017

    ТУСУР завершает работу по созданию интеллектуальных покрытий для космических аппаратов

    В лаборатории радиационного и комического материаловедения ТУСУРа завершаются работы по созданию интеллектуальных отражающих покрытий на основе соединений титаната бария, нанесённых детонационным методом.
    1619
  • 12/07/2019

    Аспиранты в ТПУ смогут заниматься развитием новой уникальной технологии улучшения свойств материалов

    ​Студенты Томского политехнического университета могут стать участниками уникального научного проекта по разработке новой технологии, помогающей улучшить свойства различных материалов, сделать их более прочными, износо- и коррозионностойкими.
    698