​Благодаря новому интерметаллическому сплаву из никелия и алюминия усовершенствованная российскими учеными инфракрасная горелка на испытаниях показала себя экологичной и высокоэффективной.

Сегодня ученые работают над созданием перспективных водонагревательных котлов на основе своей горелки, которые очень актуальны для частных домов в Сибири и на Дальнем Востоке. Сообщение об усовершенствовании и его возможном практическом применении было опубликовано в последнем номере журнала Energy. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов.

Для того, чтобы обогревать помещения, инфракрасные газовые горелки используют с начала XX века. В таких горелках газовая смесь фильтруется через специальный пористый материал и при сгорании нагревает его до белого каления, а тепло передается через излучение. Коэффициент полезного действия таких горелок, то есть доля энергии, перешедшая в излучение, зависит от множества факторов, в том числе конструкции и материала горелки и соотношения объемов газа и окислителя.

Для того, чтобы создать эффективную инфракрасную горелку, ученые использовали уникальный интерметаллический сплав никеля и алюминия вместо керамики и нержавеющих сталей, которые обычно применяются в подобных устройствах. Помимо высокой теплопроводности этот сплав обладает высокой пластичностью, причем, в отличие от большинства материалов, с увеличением температуры его пластичность возрастает. Кроме того, интерметаллиды устойчивы к окислению и их можно использовать до температур порядка 1100 °C.

Авторы работы предложили создавать на основе этого сплава пористые матрицы цилиндрической формы. Во время работы горелки продукты сгорания продуваются через поры и вырываются наружу уже изрядно охлажденными, а тепло, забранное горелкой, излучается наружу. В таких горелках можно получать максимально возможную эффективность, которую возможна достичь для заданных режимов работы.

Предложенное усовершенствование решает и проблему экологичности. "Недостаток многих горелок - это низкая экологичность: высокие температуры в зоне горения приводят к окислению атмосферного азота и образованию его весьма нежелательных окисей: ядовитого газа - оксида азота (NO и NO 2 ). Достаточно сказать, что двуокись азота за ее воздействие на психику называют веселящим газом, и это лишь одно из отравляющих качеств NO 2. Если в атмосфере крупных городов много оксидов азота, то это провоцирует разрушение озонового слоя и появление вредного смога. Чтобы окисления азота не происходило, надо либо снизить температуру в зоне горения, либо ограничить время нахождения продуктов сгорания в зоне высоких температур. В нашей горелке продукты сгорания, проходя через поры материала, остывают очень быстро, максимум за несколько десятков миллисекунд, и азот практически не успевает создать свои окислы", - рассказал руководитель исследования Анатолий Мазной.

Сейчас ее авторы работают над созданием первых прототипов водогрейных котлов мощностью 20-50 киловатт, которые часто используют для обогрева частных домов. Для Сибири и Дальнего Востока это особенно актуально, тем более что разрабатываемый котел будет экономичным и, что немаловажно, дешевым. Существенная доля энергии выделяется в виде инфракрасного излучения, поэтому можно существенно снизить размер и массу теплообменников. Кроме того, выбросы в атмосферу от такой горелки соответствуют всем мировым экологическим стандартам.

Источники

Усовершенствованная инфракрасная горелка обогреет сибирские дома
Индикатор (indicator.ru), 10/08/2018
Усовершенствованная инфракрасная горелка обогреет сибирские дома
SMIonline (so-l.ru), 10/08/2018
Усовершенствованная инфракрасная горелка обогреет сибирские дома
Российский научный фонд (рнф.рф), 10/08/2018
Усовершенствованная инфракрасная горелка обогреет сибирские дома
Российский научный фонд (rscf.ru), 10/08/2018
Ученые предложили новую конструкцию инфракрасной горелки
Газета.Ru, 10/08/2018
Уникальная технология: в России анонсировали появление водонагревательных котлов нового поколения
123ru.net, 10/08/2018
Ученые предложили новую конструкцию инфракрасной горелки
Margust (gazeta-margust.ru), 10/08/2018
Уникальная технология: в России анонсировали появление водонагревательных котлов нового поколения
Хорошие новости России (rus.vrw.ru), 12/08/2018
Ученые усовершенствовали инфракрасную горелку для обогрева сибирских домов
Тайга info, 12/08/2018

Похожие новости

  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    767
  • 01/03/2018

    Томские физики создали миниатюрные голубые струи и красные спрайты

    ​Сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН описали открытое и воспроизведенное ими в лабораторных условиях явление апокампа — формирование голубых и красных струй плазмы, возникающих на изгибе канала импульсно-периодического электрического разряда в различных газах.
    436
  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    1963
  • 30/03/2018

    Российские ученые разрабатывают методы защиты поверхности космических аппаратов

    Ученые Томского научного центра СО РАН (далее - ТНЦ СО РАН) и Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН (далее - ИФМ УрО РАН) ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений, моделированию условий возникновения подобных чрезвычайных ситуаций на орбите и формированию нового перспективного класса слоистых материалов для авиа- и ракетостроения.
    424
  • 21/08/2018

    Создан высокочувствительный фотодетектор толщиной в атом

    Ученые создали фотодетекторы на основе графена, которые потребляют мало энергии и не нуждаются в охлаждении. Они могут использоваться при создании портативных матриц высокого разрешения, составляющих основу современных фото- и видеокамер.
    266
  • 19/06/2018

    Ученые ИАиЭ СО РАН помогут телескопу найти темную материю

    ​Специалисты Института автоматики и электрометрии СО РАН в сотрудничестве с немецкой компанией Dioptic разработали голограмму, чтобы настроить четырехлинзовый объектив. Он нужен для работы с ближнеинфракрасным спектрометром и фотометром нового космического телескопа "Евклид", задача которого - исследовать причины расширения Вселенной и найти темную материю.
    387
  • 05/12/2016

    Томские ученые модернизировали Сибирскую лидарную станцию

    Три года назад проект Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН по лазерному зондированию атмосферы был поддержан Российским научным фондом. За это время ученые института модернизировали Сибирскую лидарную станцию, разработали измерительные установки, создали макеты уникальных лидаров.
    882
  • 29/12/2017

    Топ-20 наиболее интересных разработок сибирских ученых в 2017 году

    На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-20  сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2017 года, размещенных на нашем портале.
    1089
  • 07/05/2018

    Томские ученые разрабатывают материал для производства имплантатов

    ​Ученые томского Института физики прочности и материаловедения СО РАН работают над получением биоинертных сплавов с низким модулем упругости для производства медицинских имплантатов. Сегодня самый распространенный материал для имплантатов - технически чистый титан, модуль упругости которого составляет около 120 гигапаскалей.
    401
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    2657