Наукова діяльність кафедри

science-1024x453

.

Публікації в НБД

.

.

Наукова діяльність кафедри спрямована на забезпечення рішення двох масштабних взаємозалежних задач, що мають загальнодержавне значення, а саме:

1. Виконання актуальних науково-дослідних, дослідно-конструкторських і дослідно-технологічних робіт для нестатків енергетики, промисловості і соціальної сфери по підвищенню энергоефективності матеріального виробництва, підвищенню економічності, надійності і безпеці енергогенеруючого і енерговикористуючого устаткування і тепло технологій, підвищенню конкурентноздатності продукції, робіт і послуг в енергомашинобудуванні, теплоенергетиці і теплотехніці.

2. Підвищення якості підготовки інженерних і наукових кадрів за допомогою органічного сполучення передових фундаментальних і прикладних наукових досліджень і розробок з навчальним процесом.

В даний час наукова проблематика кафедри обумовлена її трьома профілюючими спеціальностями (“Атомні електростанції й установки”, “Котло- і реакторобудування”, “Теплофізика”) і виконується науково-педагогічним і науково-інженерним складом кафедри, а також, студентами по наступним основним напрямкам:

1. Підвищення энергоефективності, надійності і безпеці устаткування теплових і атомних електростанцій.

2. Розробка, дослідження і широке упровадження високоефективних теплопередаючих і теплорегулюючих систем і устаткування випарно-конденсаційного типу.

3. Підвищення теплоаеродинамічної ефективності теплоенергетичного і теплотехнічного устаткування і розробка нормативних методів розрахунку їх елементів.

Наукові досягнення колективу кафедри у першому напрямку її наукової діяльності в області дослідження впливу умов експлуатації парових котлів на працездатність їхніх елементів дозволили кафедрі стати однією з ведучих організацій СНД, що займаються діагностикою парових котлів. Результати наукових досліджень були реалізовані при створенні комплексних систем діагностики енергоблоків 300 і 800 Мвт (Зуєвська і Запорізька ТЕС) і 200 Мвт (ТЕЦ «ВАРНА», Болгарія). Накопичений досвід дозволив створити одну з перших вітчизняних систем моніторингу і керування технологічним процесом парового котлу і діагностики стану його поверхонь нагрівання на базі прогресивних інформаційних технологій із застосуванням сучасних контрольно-вимірювальних і обчислювальних засобів і пристроїв. Упровадження цих систем здійснено під керівництвом старшого наукового співробітника кафедри А.А.Михлевского на Криворізькій ТЕС, Кременчуцькому НПЗ і Самарській ТЕЦ (Росія) і дозволило значно підвищити економічність і надійність парових котлів за рахунок більш якісного ведення технологічного процесу. З метою підвищення надійності і безпеки ядерних енергетичних установок на кафедрі розроблені методи автоматичного розпізнавання початкових фаз виникнення аварійних режимів. За замовленням НІКІЕТ (м. Москва) був розроблений зразок спеціалізованого процесора для автоматичного розпізнавання теплогідровлічних режимів активної зони канального ядерного реактора типу РБМК. Зазначений процесор, що пройшов дослідно-промислову експлуатацію, з’явився першим у світі спеціалізованою обчислювальною системою, розробленою для внутріреакторного контролю на основі методології штучного інтелекту. За замовленням ВНДІ АЕС (м. Москва) розроблена система автоматичного розпізнавання експлуатаційних порушень в елементах головних циркуляційних насосів ядерних енергоблоків з реакторами ВВЕР-1000. Зазначена система пройшла дослідно-промислову експлуатацію на реакторах Ровенської і Запорізький АЕС, передана замовнику і з’явилася першої у світі системою діагностики ГЦН на основі штучного інтелекту. Виконано цикл досліджень по верифікації теплогідровлічних кодів на основі методів розпізнавання теплогідровлічних процесів у тепловиділяючих зборках.

За другим напрямком наукової діяльності кафедри роботи з теплових труб (починаючи з 1973 – 1974 р.) стрімко розвиваються й одержують визнання й популярність у країні і за рубежем. Успішно здійснюється комплекс оригінальних досліджень і розробок, що охоплює всі основні аспекти даної проблематики: широкий температурний діапазон (від високотемпературного до криогенного рівня), тепломасообмін і гідродинаміка в замкнутих двохфазних системах і капілярно-пористих структурах, регулювання термічного опору (газорегуліруємі і діодні теплові труби), способи переміщення теплоносія (гравітаційні, ґнотові, відцентрові, електрогідродинамічні теплові труби), найширший спектр конструкторсько-технологічних рішень. Прикладами успішної реалізації теплових труб із МВКС для наукового космічного приладобудування є системи охолодження і терморегулювання:

– блоків логіки (БЛ) електронно-обчислювального пристрою нейтронного телескопа космічної лабораторії (проект “СКЕЛЯ” для рентгенографії зоряного неба, 1977, ГКБ ИКИ РАНЕЙ, м.Фрунзе);

– напівпровідникових приладів блоків електропостачання наукового відсіку геофізичного супутника (проект “ФРАГМЕНТ” для екологічного картографування планети Земля, 1979, ГКБ ИКИ РАНЕЙ, м.Фрунзе);

– автономних електронних блоків (проект “ТЕРМОСТАТ”, 1985; проект “ІЗОТЕРМА”, 1986-1987, ГКБ ИКИ РАНЕЙ, м.Фрунзе);

– приймачів випромінювання телевізійних камер ТДН і ТВУ (Міжнародний проект “ВЕНЕРА-ГАЛЛЕЙ” з дослідження комети Галлея, 1982-1986, ИКИ РАНЕЙ);

– приймачів випромінювання відеоспектрометричного комплексу (ВСК) (Міжнародний проект “ФОБОС” по дослідженню космічного простору в районі Марса, 1984-1987, ИКИ РАНЕЙ);

– матриці зоряного датчика – криогенна система охолодження (Міжнародний проект “Оптичний зоряний датчик – ОЗД”, 1988, ИКИ РАНЕЙ і організація “Карл-Цейс-Йєна”, Німеччина, м.Йена);

– приладового відсіку Малої Космічної Лабораторії (проект “РЕГАТА-АСТРА”, 1989; проект “РЕГАТ-СПАС”, 1990-1993, ИКИ РАНЕЙ);

– для температурного контролю апаратури під час висновку на орбіту в автономному польоті малих супутників Magion- 4 (1992-1995) і Megion-5 (1994-1996) (Міжнародний проект “ИНТЕРБОЛ-ПРОГНОЗ-2М” для фундаментального дослідження структури навколоземного простору, Інститут фізики Атмосфери АН Чехії і ИКИ РАНЕЙ).

У жовтні 2001 року був здійснений запуск німецького технологічного супутника BIRD. Кафедра брала активну участь у розробці концепції теплового контролю цього супутника. Були розроблені і виготовлені й апробовані відповідно до європейського стандарту якості і спрямовані в Німеччину теплові труби для системи термостабілізації цього супутника. Система успішно спрацювала на орбіті.

Сьогодні продовжується активна науково-дослідна робота по створенню для нових поколінь космічних апаратів України термостійких сотових панелей з вуглепластиковим покриттям та ізотермічних сотопанельних платформ з алюмінієвими тепловими трубами. Виготовлені повномасштабні зразки сотопанельних елементів для сонячних батарей і платформ для бортової апаратури космічних проектів «Попередження», «Либідь», «Січ» пройшли лабораторні випробовування, які підтвердили їх високі теплотехнічні та механічні властивості. Дуже актуальними залишаються розробки і дослідження пасивних тепло транспортних випарно-конденсаційних систем стосовно до ядерних енергетичних технологій. Результати цих робіт склали основу для створення автономних пасивних систем розхолодження активних зон, відведення теплоти у сховищах відпрацьованого ядерного палива, систем забезпечення теплових режимів приводів СУЗ, екранних систем теплового захисту енергообладнання та огороджуючих конструкцій, систем підтримки допустимого теплового стану конструкцій і обладнання машзалів в умовах пожежі. Пріоритетною сферою практичного застосування в рамках робіт другого наукового напрямку є створення і впровадження ефективних теплообмінників-утилізаторів для вирішення задач активного енергозбереження. Аналіз результатів розробок та випробувань, досвід впровадження та експлуатації в промислових умовах розроблених тепло- утилізаторів на теплових трубах в якості повітряпідігрівачів котлів, сушильних установок та іншого паливо – та енерговикористовуючого обладнання показав, що їх використання забезпечує підвищення на 5 – 10% енергетичної ефективності обладнання, зменшення шкідливих викидів і теплового забруднення довкілля при незначному збільшенні масогабаритних характеристик обладнання. Велике народногосподарське значення мають також роботи по забезпеченню оптимальних теплових режимів різних промислових технологічних процесів та обладнання, по створенню енергозберігаючих нагрівальних та охолоджуючих приладів нового типу, оригінальних пристроїв медичної техніки.

У зв’язку з третім напрямком наукової діяльності кафедри АЕС та ІТФ на кафедрі проводяться дослідження процесів переносу тепла в елементах компактних теплообмінників: пучках труб з гвинтовим, шайбовим та сегментним оребреням, в початкових ділянках труб та каналів, петельно-дротяних та штирових радіаторах радіоелектронних пристроїв. На основі виявлених закономірностей був запропонований новий засіб інтенсифікації теплообміну в пучках оребрених труб шляхом конфузорної підгибки ребер, нові типи інтенсифікованих теплообмінних поверхонь — плоско-овальні труби з неповним оребреням, труби з накатаним пелюстковим оребреням, радіатори з сітчато-дротяним оребреням. Застосування цих розробок дозволяє підвищити компактність та знизити металоємність теплообмінних пристроїв не менше, ніж на 20…30%, без збільшення експлуатаційних витрат. Створені нові методи розрахунку інтенсивності теплообміну та значення аеродинамічного опору оребрених поверхонь були включені в “Нормативний метод розрахунку парових котлів” останньої редакції, Керівний технічний матеріал Міненергомашу СРСР ‘ТМ 108.030.140.-87 — Розрахунок та рекомендації по проектуванню поперечно-оребрених конвективних поверхонь нагріву стаціонарних котлів, 988 р., Галузевий стандарт ОСТ 11336.003-74 «Прилади напівпровідни­кові. Методи відводу тепла».

Усі ці напрямки розвитку наукової бази кафедри добре узгоджуються з пріоритетним науковим напрямком НОВІТНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА РЕСУРСОЗБЕРРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ В ЕНЕРГЕТИЦІ.

На кафедрі АЕС і ІТФ склались дві наукові школи:

1. Теплообміну та газодинаміки, засновниками якої були у 60-ті роки академік АН УРСР Толубінський В.І. і Заслужений діяч науки та техніки УРСР, професор Орнатський А.П. , а послідовниками – професор Дашкієв Ю.Г. , професор Письменний Є.М. У теперішній час керівником цієї школи є Заслужений діяч науки та техніки України, професор Письменний Є.М.

Ця наукова школа веде дослідження у напрямках підвищення надійності та безпеки обладнання теплових і атомних електростанцій, розробок методів, технічних та програмних засобів автоматизованих систем технічної діагностики їх обладнання, підвищення теплоаеродинамічної ефективності елементів енергетичного обладнання, промислового теплообмінного устаткування.

2. ТЕПЛОВИХ ТРУБ, засновником якої є професор Семена М.Г. а послідовниками є провідний науковий співробітник Батуркін В. М., старший науковий співробітник Гершуні О. Н., старший науковий співробітник Кравець В. Ю., старший науковий співробітник Рассамакін Б.М. Час заснування – початок 70-х років. У теперішній час керівником цієї школи є провідний науковий співробітник кафедри Батуркін В. М.

Дослідження цієї наукової школи направлені на створення систем охолодження та термостабілізації об’єктів космічної техніки, радіоелектронного устаткування, розробку та впровадження в народне господарство нових типів ресурсозберігаючого теплообмінного обладнання багатогалузевого призначення.

Загалом, на теперішній час, ці наукові школи репрезентують 5 докторів технічних наук і 28 кандидатів технічних наук.

Результати держбюджетних робіт, що зв’язані з фундаментальними дослідженнями дозволяють створити наукові і технологічні основи для нових перспективних розробок, які успішно застосовуються при виконанні господарчих договорів, у зовнішньоекономічній діяльності. Так, наприклад, на кафедрі АЕС та ІТФ вже років вісім підтримуються сталі стосунки з Німецьким дослідницьким інститутом аеро-космонавтики, /DLR, м. Берлін/ , з Науково-дослідним інститутом середнього Заходу, Національним відділенням лабораторії відновлюваних джерел енергії, США (керівник – провідний науковий співробітник Батуркін В.М.), з провідними інститутами Росії (керівник – старший науковий співробітник Рассамакін Б.М.). Продовжується наукове співробітництво з ЦСКБ „Прогрес” (м. Самара, Росія), з НВО Прикладної механіки (м. Красноярськ, Росія), з НВО ім. С.А. Лавочкіна (м. Москва, Росія), з Новосибірським Інститутом хімії твердого тіла і механохімії РАН (м. Новосибірськ, Росія). Виграний міжнародний конкурс ІНТАС за проектом “Удосконалена канавчата теплова труба для системи терморегулювання космічного супутника” разом з 4 закордонними партнерами /ІТМО (Білорусь), Ecole Nationale Superieure de Mecanique et d’Aerotechnique (Франція), EUROHEATPIPE (Бельгія), CNES (Франція)/. Термін виконання проекту: січень 2007 р. – грудень 2008 р.

Міцна база і високий потенціал кафедральної науки пройшли іспити в кризові для України 90-і роки, коли науковий напрямок кафедри не тільки вистояв, але і по ряду позицій підсилився. Виконані розробки і творчий потенціал колективу виявилися затребуваними і конкурентноздатними й в умовах економіки перехідного періоду, і при формуванні ринкових відносин.

Без перебільшення, науково-технічні й інноваційні досягнення кафедри є дуже значимими не тільки для університетської науки, але і є визначеним внеском у розвиток науково-технічного прогресу на державному і міжнародному рівнях.

За останні 20 років за результатами наукової діяльності у напрямках своїх спеціальностей (“Котли і реактори”, “Теплофізика” та “Атомна енергетика”) кафедра демонструвала свої досягнення на 35 міжнародних виставках, 19 разів у Республіканському центрі виставок і ярмарків України (колишня Виставка передового досвіду в народному господарстві УРСР, м. Київ), на 13-ти галузевих і 4-х освітянських виставках. У цей же період співробітники кафедри приймали участь і доповідали результати своїх наукових робіт на 52 міжнародних, 58 республіканських і 42 галузевих наукових конференціях, в розвинених країнах Західної Європи, Росії, США, Японії, країнах СНД і на Україні.

Кафедра успішно вирішує покладені на неї задачі кваліфікованої підготовки інженерних кадрів, проведення актуальних досліджень і нових високоефективних наукових розробок, підготовки фахівців вищої кваліфікації – кандидатів та докторів технічних наук.

На кафедрі навчається у 4-х академічних групах на кожному курсі в цілому понад 400 студентів. Навчальний процес на кафедрі має розвинену науково-виробничу базу, яка ґрунтується на співробітництві кафедри з науково-дослідними інститутами Національної Академії наук України (НАНУ), проектними організаціями енергетичного профілю, атомними і тепловими електростанціями, підприємствами енергомашинобудування, монтажу та ремонту теплового устаткування електростанцій.

Для забезпечення постійного зв’язку з базовими інститутами НАНУ і підприємствами, що знаходяться за межами НТУУ “КПІ”, а також проведення на їх науково-дослідній та виробничій базі навчального процесу кафедра має свої філії:

– в Інституті ядерних досліджень (ІЯД) і в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАНУ в м. Києві;

– у Науково-технічному центрі ядерної та радіаційної безпеки (НТЦ ЯРБ) України, м. Київ;

– на атомних електростанціях: Ровенській АЕС, Хмельницькій АЕС, Запорізькій АЕС;

– на теплоенергомашинобудівному заводі ВАТ “ТЕКОМ”, м.Монастирище Черкаської області.

Крім зазначених базових інститутів і підприємств, у навчальному процесі використовується науково-технічна база інших науково-дослідних академічних і галузевих інститутів, науково-виробничих підрозділів Національної атомної енергогенеруючої компанії “Енергоатом”, теплових електростанцій “Київенерго” та інших організацій, діяльність яких збігається з напрямками підготовки фахівців на кафедрі.

Слід зазначити що, у наукових працях кафедри постійно беруть участь студенти. Багато хто з них пройшли відмінну науково-виробничу школу, стали співавторами наукових статей, доповідей і винаходів, лауреатами конкурсів студентських наукових праць, а згодом – ведучими науковцями, викладачами вищих навчальних закладів, керівниками підприємств, захистили кандидатські і докторські дисертації. Тілки у 2007-2008 навчальному році у виконанні робіт приймало участь 15 студентів з оплатою і 48 студентів у рамках УДРС. По результатах виконаних досліджень опубліковано студентами 5 статей, зроблено студентами 39 доповіді на V міжнародній науково-практичній конференції аспирантів, магістрантів і студентів „Сучасні проблеми наукового забезпечення енергетики” теплоенергетичного факультету.

Кафедра пишається своїми випускниками, що досягли в науковій, проектно-конструкторській, організаційно-керівній діяльності високого визнання науково-технічної громадськості, трудових колективів, у вищій школі.

Серед випускників кафедри:

– Перший заступник Голови Держкомітету по науці і техніці при Раді Міністрів СРСР К.Д. Лавриненко;

– Екс-Міністр палива й енергетики України С.Ф. Єрмилов;

– Заслужений діяч науки УРСР, акад. АН УРСР В.І.Толубінський, завідувач кафедрою АЕС та ІТФ з 1938 до 1965 р., директор ІТТФ АН УРСР;

– Академік АН УРСР проф. О.А.Кремньов – лауреат Держ. премії СРСР, зав. відділом ІТТФ АН УРСР;

– Академік Міжнародної академії термоелектрики д.т.н. Ю.Н.Лабунець;

– Заслужений діяч науки України член-кор. НАНУ проф. Н.М.Фіалко, завідуюча відділом ІТТФ НАНУ;

– Заслужений діяч науки УРСР д.т.н. А.П.Орнатський, зав. кафедрою АЕС і ІТФ з 1965 до 1976 р., науковий керівник ПЛТГ КПІ;

– Заслужений діяч народної освіти України д.т.н. проф. Е.Н.Панов, зав. кафедрою і декан інженерно-хімічного факультету НТУУ “КПІ”, директор Науково-дослідного центра ресурсозберігаючих технологій при НТУУ “КПІ”.

За наявними неповними даними більш як 20 випускників кафедри – доктори наук, які внесли вагомий доробок у прискорення науково-технічного прогресу, у тому числі: д.ф.-м.н. В.С.Карасьов – зав. відділом ІЯД НАНУ, директор Міжрегіонального наукового центру “Укриття” (ЧАЕС), д.т.н. проф. Ю.Г.Дашкієв – зав. кафедрою АЕС та ІТФ з 1976 до 1989 р., науковий керівник лабораторії діагностики парових котлів; Г.Л.Бабуха – директор ІТТФ АНУРСР, Г.С.Маринський, директор Науково-технічного комплексу Інституту електрозварювання ім. Е.О.Патона НАНУ, Л.Б.Медовар – директор Науково-інженерного центру електро-шлакових технологій ІЕЗ ім. О.Е. Патона НАНУ, І.Л. Піоро – проф. університета м. Оттава (Канада), В.Е. Писарєв – проф. Київського національного університета будівництва і архітектури та інші, що плідно працюють у наукових організаціях, вузах, на промислових підприємствах України, Росії та інших країн.

  • Facebook