Лаборатория пористых сред

Введение

Задача практики: ознакомиться со структурой и технологическим цик­лом предприятий, структурой и оборудованием энергетических цехов, с меро­приятиями по охране окружающей среды и технике безопасности, ознакомле­ние с производством и использованием тепла и электроэнергии.

В результате прохождения практики студенты должны:

Знать: назначение теплоэнергетического и электрооборудования, техно­логию производства тепла и электроэнергии и их использование на предприя­тиях; мероприятия по охране окружающей среды, технике безопасности и охране труда.

Уметь: представлять структурную схему предприятия, характеризовать основные функции инженера-энергоменеджера в сфере производства, проек­тирования и научно-исследовательских разработок.

ГНУ «Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси»

Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси образован на основании распоряжения Совета Министров СССР от 29 июля 1952 года № 19207-р как Институт энергетики АН БССР. С 2001 года - государственное научное учреждение с современным названием.

Сегодня Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова НАН Беларуси - крупнейшее в республике научное учреждение, занимающееся решением фун­даментальных и прикладных проблем тепломассопереноса, гидрогазодинамики, энергетики, теплотехники, химической физики, физики горения и взрыва, нано­технологий, а также созданием энергоэффективных и экологически безопас­ных технологий и техники, аппаратов и приборов для энергетики и машино­строения, агропромышленного комплекса и стройиндустрии, медицины, хими­ческой, электронной, радиотехнической, пищевой промышленности, космиче­ской отрасли.

К основным направлениям научной и научно-технической деятельности в настоящее время относятся следующие:

· процессы тепло- и массообмена в капиллярно-пористых телах, дисперс­ных системах, реологических и турбулентных средах, неравновесных те­чениях, низкотемпературной плазме и при взаимодействии излучения с веществом;

· динамика, перенос и элементарные процессы в системах с химическими и фазовыми превращениями;

· физическая кинетика, теплообмен и транспортные процессы на микро- и наномасштабах;

· энергоэффективные тепломассообменные технологии, техника и аппа­раты;

· процессы переноса, теплообмен в биологических системах и сложных мо­лекулах;

· физические и конструкционные свойства веществ, материалов и поверхно­стей при внутреннем структурировании и экстремальных воз­действиях;

· механика жидкостей, газов и плазмы;

· механика и реология вязкоупругих сред при сдвиговых, температурных, электромагнитных воздействиях;

· численные методы и пакеты программ для численного моделирования фи­зико-химических и теплообменных процессов;

· каталитические технологии и оборудование для получения водорода, син­тез-, эндо- и экзо- газов, синтетических и смесевых топлив;

· технологии и оборудование для процессов получения нано- и микро- струк­тур и материалов;

· плазменные, плазмохимические и химические методы очистки и утилиза­ции отходов.

Институт является организатором ряда известных научных конференций – Минского международного форума по тепло- и массообмену, Международной конференции «Тепловые трубы, тепловые насосы, холодильники, новые источ­ники энергии», Международной конференции «Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии», Минского международного коллокви­ума по физике ударных волн, горения и детонации. При институте работают редакция Инженерно-физического журнала, который переиздается на англий­ском языке издательством Springer.

Институт осуществляет научное, научно-организационное и научно-производ­ственное взаимодействие с академическими и отраслевыми НИИ, вузами, КБ, объединениями и предприятиями Беларуси, России, Украины, Казахстана, Молдовы, Узбекистана, Литвы, Латвии, КНР, США, Индии, Германии, Польши, Чехии, Израиля, Бразилии, Италии, Франции и других стран.

В 2012 году Институт аккредитован в качестве научной организации в Государственном комитете по науке и технологиям Республики Беларусь и Национальной академии наук Беларуси.

В 2013 году Институт сертифицирован на соответствие системы менеджмента качества международному стандарту ИСО 9001.

Институт имеет семь научных подразделений, а именно:

1. Отделение физики и химии неравновесных сред;

2. Отделение физики плазмы и плазменных технологий;

3. Отделение теплообмена и механики микро- и наноразмерных систем;

4. Отделение информационных систем;

5. Отделение теплофизики;

6. Отделение математического моделирования;

7. Отделение энергетических систем.

В свою очередь, эти подразделения делятся на отделения и лаборатории, всего их двадцать четыре.

В отделе кадров нас направили в лабораторию пористых сред, поэтому дальнейшее изучение института и его работы будет на примере этой лаборатории.

Лаборатория пористых сред

Сама лаборатория была открыта в 1967 году и называлась «Лаборатория низких температур». Заведующим лабораторией был назначен Васильев Леонард Леонидович. Сама лаборатория занималась изучением и проектированием холодильного оборудования. Но со временем деятельность лаборатории стала расширяться и её переименовали в «Лабораторию пористых сред». С 2013 года заведующим является Васильев Леонид Леонардович.

Схема лаборатории:

Научный руководитель ведёт общее основание работ, проводит консультацию исполнителям о научной части работы. Ответственный исполнитель ведёт общее руководство работой, определяет объёмы работ для каждого исполнителя, проверяет качество и сроки выполнения работы. Исполнители проводят эксперименты, сбор информации по данной работе и т.д.

Основные направления деятельности лаборатории:

· Исследование процессов тепло- и массообмена в тепловых трубах (миниатюрные, микро-, контурные, сорбционные, пульсационные тепловые трубы, со спеченной порошковой структурой, с продольными канавками, с микро- и наноразмерными пористыми покрытиями, тепловые трубы большой длины, пародинамические термосифоны и т. д.).

· Разработка и исследование новых тепловых труб для систем терморегулирования космических аппаратов.

· Исследование процессов тепло- и массопереноса в сорбционных системах получения тепла и холода. Разработка и тестирование тепловых насосов и холодильников для систем когенерации и три-генерации энергии при утилизации тепла альтернативных источников энергии (грунт, грунтовые воды, энергия солнечного излучения, водные бассейны) и вторичных энергетических ресурсов (отходящие газы котельных и печей, отработанная вода и пар тепловых электрических станций и котельных).

· Разработка системы хранения и транспортировки природного газа, водорода и аммиака в связанном сорбентами состоянии при низком давлении. Численное моделирование процессов тепло- и массопереноса в баллонах для хранения газа на основе двумерной неравновесной модели.

· Экспериментальное исследование теплообмена при кипении и испарении углеводородов в мини-каналах с пористым нанопокрытием.

· Разработка методики расчета тепло- и массопереноса при парообразовании в пористом покрытии.

· Исследование процессов тепло- и массообмена при вакуумно-сорбционной сушке древесины, вакуумная кондуктивно-сорбционная сушка медицинских препаратов.

На данный момент лаборатория имеет три деловых контакта со Швецией, Китаем и ОАЭ. Они направлены на разработку охлаждающих систем для лазеров, компьютеров и смартфонов, а так же разработку электрических батарей для транспорта.

Перспективными направлениями для предполагаемых работ и сотрудничества являются:

· Новые конструкции тепловых труб для космических аппаратов;

· Утилизация энергии вторичных энергоресурсов (отходящие газы котельных и печей, отработанная вода и пар тепловых электрических станций и котельных) с помощью сорбционных тепловых насосов и теплообменников на тепловых трубах;

· Утилизация энергии альтернативных источников (грунт, грунтовые воды, энергия солнечного излучения, водные бассейны) с помощью тепловых труб и сорбционных тепловых насосов;

· Разработка экологически чистых систем кондиционирования и вентиляции для транспорта и жилых помещений;

· Охлаждение и терморегулирование микро- и оптоэлектроники, лазерной техники с использованием капиллярно-пористых структур и тепловых труб;

· Разработка сорбционных тепловых насосов и длинных тепловых труб для обогрева помещений с использованием теплоты грунта и солнечного излучения;

· Разработка вакуумно-сорбционной сушильной и теплоизоляционной техники;

· Разработка сорбционных холодильников для систем кондиционирования;

· Разработка аккумуляторов тепла и холода;

· Создание новых баллонов для хранения и транспортировки природного газа, водорода и метана в связанном сорбентами состоянии при низком давлении.

Участие в республиканских и международных проектах:

· ГППИ «Водород»

· Разработка процессов и аппаратов водородной энергетики, использовании многофункциональных возможностей водородосорбирующих систем

· ГКПНИ «Энергобезопасность»

· Интенсификация теплообмена при парообразовании в пористых теплоотдающих элементах применительно к испарителям сорбционных тепловых насосов и холодильников

· ГКПНИ «Тепловые процессы»

· Разработка научных основ эффективного охлаждения и терморегулирования изделий из микроэлектроники и силовой электроники

· ГКПНИ «Тепловые процессы»

· Разработка научных основ кондуктивно-сорбционной сушки термочувствительных медпрепаратов с использованием сорбентов и охлаждающих устройств

· ГКПНИ «Электроника»

· Разработка физико-технологических основ проектирования и изготовления мощных полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и жидкокристаллических дисплеев высокой яркости с использованием высокоэффективных терморегулирующих микросистем на основе тепловых трубок, изготовление и исследование экспериментальных образцов указанных приборов, проведение апробации в условиях производства и разработка практических рекомендаций их коммерческого применения

· ГППИ «Композиционные материалы»

· Расчетное и экспериментальное исследование структурных и сорбционных характеристик углеродных материалов и композитов на их основе

· Проект Т09СО-017

· Адсорбционные системы поддержания влажности в музейных библиотеках и архивах: новые материалы, динамический принцип работы, расширение параметров микроклимата

· Проект Т08Р-085

· Селективные сорбенты воды для вакуумной сушки термолабильных веществ и биоматериалов

Основные разработки:

· Технологии создания гибких тепловых труб для применения в электронике;

· Технологии создания термостабилизирующих температуровыравнивающих экранов на тепловых трубах для примене­ния в пищевой промышленности;

Основные экспериментальные установки:

· Универсальная барокамера для тепловакуумных испытаний тепловых труб и оптико-электронной аппаратуры в условиях, имитирующих кос­мическое пространство (рис 3.1);

Рис. 3.1. Универсальная барокамера для тепловакуумных испытаний тепловых труб и оптико-электронной аппаратуры в условиях, имитирующих кос­мическое пространство.

· Исследуемые тепловые трубы для космического применения, установлен­ные в барокамере (рис 3.2);

Рис 3.2. Исследуемые тепловые трубы для космического применения, установлен­ные в барокамере.

· Экспериментальная установка для исследования теплообмена при испаре­нии и кипении жидкостей в мини-каналах на развитых поверхностях теп­лообмена (рис 3.3 и 3.4);

Рис 3.3. Экспериментальная установка для исследования теплообмена при испаре­нии и кипении жидкостей в мини-каналах на развитых поверхностях теп­лообмена.

Рис 3.4. Экспериментальная установка для исследования теплообмена при испаре­нии и кипении жидкостей в мини-каналах на развитых поверхностях теп­лообмена (вид изнутри).

· Лабораторный прототип адсорбционно-ресорбционного теплового насоса для получения тепла и холода (рис 3.5);

Рис 3.5. Лабораторный прототип адсорбционно-ресорбционного теплового насоса для получения тепла и холода.

· Сорбционный тепловой насос типа вода-воздух с 4 оребренными адсорбе­рами и погружным испарителем (рис 3.6);

Рис 3.6. Сорбционный тепловой насос типа вода-воздух с 4 оребренными адсорбе­рами и погружным испарителем.

· Баллоны для хранения и транспортировки водородосодержащих газов в свя­занном состоянии при низком давлении на основе твёрдых сорбентов (рис 3.7);

Рис 3.7. Баллоны для хранения и транспортировки водородосодержащих газов в свя­занном состоянии при низком давлении на основе твёрдых сорбентов.

· Экспериментальная установка по изучению характеристик сорбционного охладителя на твердых сорбентах (рис 3.8).

Рис 3.8. Экспериментальная установка по изучению характеристик сорбционного охладителя на твердых сорбентах.