Результати наукових досліджень 2011

Пріоритетний напрям 1. Фундаментальні наукові дослідження з найбільш важливих проблем розвитку науково-технічного, соціально-економічного, людського потенціалу для забезпечення конкурентоспроможності України у світі та сталого розвитку суспільства і держави.

«Термомолекулярна енергетика: дослідження термодинамічних функцій та природи гістерезиса в процесах «стиснення-розширення» звичайних і конфігураційних репульсивних клатратів» (Інститут енергозбереження та енергоменеджменту – керівник д.т.н., проф. В.А. Єрошенко )

У результаті виконання роботи отримано синтез уявлень про природу гістерезису в репульсивних клатратах з урахуванням теоретичних і експериментальних досліджень: співставлено експериментальні дані з гістерезису і теоретичні уявлення для процесів стиснення-розширення РК. Напрацьовано рекомендації з вибору компонент РК в залежності від їх функціонального призначення – акумулювання, дисипація або перетворення енергії. Отримано термодинамічні характеристики для РК з різним рівнем гістерезиса: робота, теплота, ентропія, внутрішня поверхнева енергія, ентальпія, функція Гібса-Гельмгольца, потенціал Гібса. Проведено теоретичні дослідження фізико-електро-хімічних основ керування конфігурацією репульсивних клатратів (КРК) на молекулярному рівні; отримано аналітичні вирази для роботи, теплоти, ентропії і термодинамічних функцій стосовно КРК. Проведено пошук оптимального біфільного модифікатора поверхні пористої матриці та здійснено експериментальне дослідження дослідної комірки КРК. Розроблено рекомендації щодо синтезу КРК з заданими властивостями і характеристиками

Результати теоретико-експериментальних досліджень впроваджено в навчальний процес у дисципліні «Основи термомолекулярної енергетики і технології» для магістрів спеціальностей: 8.070203-прикладна фізика, 8.090510-теплоенергетика, 8.090511-теплофізика, 8.090504-нетрадиційні джерела енергії, 8.000008-енергетичний менеджмент, 8.090405-спеціальна металургія, 8.090103-композиційні та порошкові матеріали, покриття (тема 2: Гетерогенні ліофобні системи (репульсивні клатрати) як нові робочі тіла в термомеханічних системах; тема 3: Термодинаміка репульсивних клатратів; тема 4: Робочі характеристики та властивості репульсивних клатратів; тема 6: Приклади інженерної реалізації нової енерготехніки на базі репульсивних клатратів).

Робота не має світових аналогів в галузі технічної термодинаміки. За результатами фундаментальних досліджень сформульовано рекомендації щодо створення принципово нової енерготехніки: компактних та енергоємних акумуляторів механічної енергії для використання в системах рекуперації енергії гальмування на транспортних засобах, у системах вітроенергетики;  високоефективних амортизаторів, систем віброзахисту, надійних антисейсмічних систем для цивільних і промислових споруд;  синтезу робочих тіл (конфігураційних репульсивних клатратів) для теплових двигунів нового покоління.

Результати роботи також рекомендовані для: розробки технології ефективного вилучення неметалевих включень з металургійних ванн; - розробки технологічних заходів по залученню поверхнево-активних речовин для надійного спікання металевих порошків.

«Воднева теплоенергетика» (Інститут енергозбереження та енергоменеджменту – керівник д.т.н., проф. В.І. Дешко)

1. По прямому циклу розроблено теоретичні основи термодинаміки, електрофізики та електрохімії принципово нового способу перетворення енергії (прямого та зворотного термодинамічного циклу) в енергоустановці “електролізер – теплообмінник – паливна комірка”, зокрема, розроблена лінійна математична модель енергоперетворення в способі за патентом №85577, та проведена оптимізація параметрів перетворення тепла в електроенергію. Встановлено, що для лінійної математичної моделі паливної комірки та електролізера реальна максимальна потужність, що розвивається, дорівнює половині від теоретичної. Розроблені теоретичні основи циклу енергоперетворення сонячної енергії по патенту України № 87705 для енергоустановки по перетворенню висококонцентрованого сонячного випромінювання в електроенергію. Встановлено, що теоретичний ККД енергопереперетворення в циклі асимптотично наближається до граничного ККД Карно при змешенні тиску електролізу пари та підвищенню тиску ЕХГ в паливній комірці. Таким чином, якщо проводити електроліз пари у сонячному концентраторі при 1200^оС максимальна реальна ефективність енергоперетворення досягне 40% (теоретична 80%).

2. По зворотному циклу розроблена лінійна математична модель зворотного способу енергоперетворення за патентом України №85584 та проведена оптимізація параметрів квазіоборотного перетворення електроенергію в теплоту. Придбано електрохімічне джерело водню «ВОДЕНЬ-1» з додатковим новим елементом. Воно протестовано разом з обома елементами. З ІБОНХ НАНУ укладений договір про співпрацю та замовлено створення паливної комірки для електрохімічного теплового насосу з твердим електролітом «НАФІОН» площею 1,0 дм², протестоване придбане електрохімічне джерело водню «ВОДЕНЬ-1» з штатним і новим елементом. Завершено виготовлення воднево-кисневої паливної комірки, замовленої НТУУ “КПІ” для електрохімічного теплового насосу та проведено його випробування.

«Теплові процеси при вирощуванні неактивованих сцинтиляційних кристалів» (ІЕЕ – керівник д.т.н., проф. В.І. Дешко)

У результаті виконання роботи на базі попередньо розробленої двовимірної чисельної моделі проведено чисельні експерименти з метою визначення положення та форми фронту кристалізації та швидкості кристалізації в умовах низьких температурних градієнтів. Розроблено математичне формулювання глобальної моделі радіаційно-конвективного теплообміну в ростовій установці за методами Кіропулоса і Чохральського. Адаптовано методику чисельного розв'язку для цієї моделі з використанням методу скінченних об'ємів для розв'язання рівнянь енергії та Нав'є-Стокса, методу дискретних ординат та зонального методу для розв'язання рівнянь радіаційного переносу в напівпрозорому середовищі. Розроблено чисельну реалізацію глобальної моделі в одно- та багатопоточному варіантах. Виконано тестування та верифікацію чисельної моделі.

Результати теоретико-експериментальних досліджень впроваджено в навчальний процес у дисциплінах: «Тепломасообмін», «Програмне забезпечення інженерно-математичних задач».

<  1 2 3  >

Сторінка 1 з 3