​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
Для чистого горения
Энерговектор (energovector.com), 02/01/2019
Сибирские ученые создали ИК-горелку, не выделяющую окислов азота
GisProfi (gisprofi.com), 09/01/2019

Похожие новости

  • 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.
    664
  • 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.
    601
  • 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.
    569
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    183
  • 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.
    3127
  • 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.
    1023
  • 12/04/2019

    Как вычислить путь звезды

    Астрофизику сегодня невозможно представить без компьютерного моделирования: ученые воссоздают на ЭВМ космические процессы, не доступные для наблюдения, чтобы ставить эксперименты и подтверждать теории.
    432
  • 21/01/2019

    «Сотканные» в НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина тканеинженерные протезы меняют идеологию операций

    В школьные годы я зачитывалась книгой кардиохирурга Николая Амосова “Мысли и сердце”. Воображение легко рисовало бригаду врачей над неподвижным телом пациента со вскрытой грудной клеткой. Но в ближайшем будущем операции по имплантации, например, аортального клапана, пораженного стенозом, будут выглядеть совсем по-другому.
    736
  • 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.
    545
  • 28/05/2019

    Российские ученые нашли способ сделать металл прочнее

    ​Один из самых перспективных материалов для авиационной и автомобильной промышленности — алюминий. Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» нашли простой и эффективный способ укрепления композитных материалов на его основе.
    138