Заведующий лабораторией

Шнип Александр Иванович
кандидат физико-математических наук

Тел. +375(17)284-21-34
E-mail.:

История лаборатории как самостоятельной единицы началась в 2002 году результате раздела лаборатории энергопереноса рамках глобальной реструктуризации института. Исторически она является преемницей лаборатории математической теории переноса, руководимой Т.Л. Перельманом и организованной по инициативе А.В. Лыкова в 1962 г.

Основные направления исследований:

  • Кинетика нуклеации;
  • Тепломассообмен при фазовых переходах и химических превращениях;
  • Тепломассообмен в капиллярно-пористых телах;
  • Неравновесная термодинамическая теория;
  • Радиационный и кондуктивный теплообмен в орбитальных условиях, моделирование тепловых режимов в космических аппаратах;
  • Теоретические и экспериментальные исследования процессов стационарного и нестационарного испарительного охлаждения, конвективного теплообмена, структурных особенностей ламинарных и турбулентных вихревых потоков.
  • Исследование аэродинамики и гидродинамики взаимодействия паровоздушных потоков с пленочными и капельными течениями.
  • Исследование распространения инфразвуковых шумов, уноса влаги из градирни в капельной форме и влияние выбросов тепловых и атомных электростанций на окружающую среду.
  • В прикладном плане эти работы направлены на интенсификацию процессов тепло- и массообмена в промышленном и энергетическом охладительном оборудовании испарительного типа с целью повышения его тепловой эффективности.

Основные разработки


Модели и теоретические разработки: 
  • кинетическая теория массопереноса при испарении в пористых телах;
  • неравновесная термодинамическая теория релаксирующих систем;
  • статистическая теория кинетики нуклеации.

Программное обеспечение:
  • программная реализация математической модели тепловых режимов целевой аппаратуры белорусского космического аппарата в орбитальных условиях и при наземных термовакуумных испытаниях;
  • программный комплекс для решения специфических задач пожарной экспертизы “Heating”;
  • программное обеспечение для визуализации магнитофореза биологических клеток.

Комплекс технических решений по существенному повышению охлаждающей способности башенных испарительных градирен электростанций.
В основу разработок положены аэродинамические методы оптимизации распределения охлаждающих воздушных потоков на входе и внутри градирен.
Все перечисленные ниже технические разработки защищены патентами РБ.

  • Аэродинамический завихритель
    Данный завихритель представляет собой систему щелевых каналов, образованных вертикальными щитами, которые установлены в воздуховходных окнах по внешнему контуру низа башни градирни и направлены таким образом, что движущийся в них поток воздуха для каждого канала имеет одну и ту же тангенциальную составляющую скорости. Эта скорость и определяет интенсивность вращения паровоздушной среды внутри градирни. Аэродинамический завихритель позволяет существенно улучшить аэродинамику воздушных потоков на входе и внутри градирен, интенсифицировать процессы тепло- и массообмена и тем самым повысить их тепловую эффективность. В таких градирнях результирующая скорость воздушного потока, помимо вертикальной и горизонтальной составляющих, приобретает еще одну компоненту – тангенциальную, что приводит к более глубокому и равномерному проникновению охлаждающего воздушного потока в радиальном направлении, увеличениют пути его взаимодействия, возрастанию времени контакта входящего воздушного потока с разбрызгиваемой охлаждаемой водой. Следствием этого является дополнительное (по сравнению с градирней без аэродинамического завихрителя) понижение температуры оборотной воды в градирне на несколько градусов, зависящее от режима работы турбины, климатических и погодных условий. Заметим, что дополнительное охлаждение циркуляционной воды в градирне летом на 1 0С при всех прочих равных условиях приводит к уменьшению удельного расхода условного топлива на 1.2–2.0 г на выработку каждого киловатт-часа электроэнергии в зависимости от типа турбины и начальных параметров пара.
    Аэродинамический завихритель получил высокую оценку специалистов и был рекомендован к внедрению в энергетику Республики Беларусь проектной головной организацией РУП "БелНИПИЭнергопром" и концерном "Белэнерго".
    Существенно также и то, что оборудование градирен аэродинамическими завихрителями может производиться без остановки их работы и больших капитальных затрат. Расчеты и наш опыт внедрения аэродинамических завихрителей показывают, что такая модернизация окупается в течение одного-двух сезонов эксплуатации, а далее приносит прибыль. Для регионов с более теплым климатом, чем в Республике Беларусь, экономическая эффективность от внедрения завихрителя более значительна.

  • Механизм оптимального управления горизонтальными зимними жалюзийными устройствами
    Предлагаемая новая конструкция жалюзийного устройства увеличивает эффективность охлаждения воды в градирне за счет прироста общего расхода охлаждаемого воздуха, проходящего через воздуховходные окна. Указанная конструкция позволяет устанавливать щиты под заданным углом к горизонту и может применяться самостоятельно или в сочетании с вариантом аэродинамического завихрителя. Комбинированное использование аэродинамического завихрителя совместно с предложенной конструкцией жалюзийного устройства увеличивает эффективность охлаждения оборотной воды в градирне за счет улучшения аэродинамики входящего воздушного потока в верхней части воздуховходных окон.

  • Вентиляционное окно с регулирующим устройством
    Хорошо известно, что в подоросительном пространстве противоточной градирни наблюдается целый ряд двумерных эффектов, приводящих к тому, что значительная центральная часть площади оросителя работает при меньшей плотности массового расхода воздуха, нежели в периферийной (более удаленной от центра) части оросителя. Оценки и эксперименты свидетельствуют о том, что размер застойной центральной зоны может составлять 36% и более от общей площади оросителя, что соответствует площади круга радиусом 0,6Rор, где Rор – максимальный радиус оросителя. В такую застойную зону поступление воздуха идет с помощью вторичных течений и турбулентной диффузии. Следствием этого является значительное недоохлаждение воды в центральной части градирни. 
    В лаборатории предложена градирня, в центральной части оросителя которой выполнено вентиляционное окно. Это техническое решение впервые было внедрено при реконструкции градирни № 1 Гродненской ТЭЦ-2 с площадью орошения 900 м2.
    Дальнейшим развитием этого технического решения явилась запатентованная идея оборудования вентиляционного окна специальным устройством, обеспечивающим возможность регулирования расхода проходящего через вентиляционное окно воздушного потока. 

  • Модуль принудительной подачи воздуха
    В лаборатории предложен и запатентован способ охлаждения жидкости в башенной градирне, включающий комбинированную подачу охлаждающего воздуха внутрь градирни путем создания естественной и принудительной тяги. От известных способов он отличается тем, что принудительную тягу охлаждающего воздуха создают только в центральной зоне градирни, а в периферийной зоне в дополнение к естественной тяге создают второй поток охлаждающего воздуха путем эжекции его струей отработавшего воздушного потока центральной зоны градирни.
    Для реализации этого способа внутри вытяжной башни в центре системы орошения градирни предложена конструкция модуля принудительной подачи воздуха в виде внутренней вентиляторной градирни, оборудованной на выходе соплом и эжектором. Указанная внутренняя вентиляторная градирня является активным элементом управления охлаждающей способностью башенной испарительной градирни с обратной связью, в котором оптимально сочетаются естественная и дополнительная вынужденная тяги внутри градирни, в результате чего суммарный комбинированный эффект значительно превосходит сумму эффектов от каждой составляющей в отдельности.
    Данные разработки могут найти широкое применение в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве. В энергетике они позволяют снижать удельный расход топлива на выработку электрической энергии, повышать располагаемую мощность энергоблоков и улучшать работу вспомогательного технологического оборудования. Использование их в промышленности и сельском хозяйстве позволяет в конечном итоге снижать удельные энерго-и ресурсозатраты на производимую продукцию.
    Разработки лаборатории реализованы в конструкциях различных типов аэродинамических завихрителей для градирен электростанций, которые дают значительный экономический эффект от их использования.
Разработаны и установлены градирни на следующих предприятиях:
  • Бобруйская ТЭЦ-2 (1)
  • Гомельская ТЭЦ-2 (2)
  • Тбилисская ГРЭС, "Мтквари Энергетика" (Грузия)
  • В 2009 г. закончено внедрение аэродинамического завихрителя на градирне № 6 с площадью орошения 5100 м2 и высотой 110 м тепловой электростанции г. Тяньцзинь (КНР). Испытания подтвердили высокую эффективность работы аэродинамического завихрителя.

  • Стенды оснащены необходимым оборудованием и приборами. Имеется автоматизированная система сбора и обработки информации в реальном масштабе времени с лабораторной модели башенной градирни через проводной канал связи на удаленную ПЭВМ. Имеется комплект оборудования для оптической визуализации и анализа структуры течений в оптически прозрачных средах, стенд оборудован двухканальным имитатором ветровых воздействий на исследуемые модели градирен и др.

Название Издательство, журнал Авторы
1 Необходимые и достаточные условия термодинамической допустимости нелинейных конститутивных уравнений в обобщенной теории термодинамических систем с внутренними переменными состояния XIV Минский международный форум по тепло- и массообмену. Тезисы докладов и сообщений. Т. 1, ч. 2, с. 773. Минск, 2012 Шнип А.И.
2

О применении ПИД-регулятора в системе термостабилизации орбитальной оптико-электронной аппаратуры

XIV Минский международный форум по тепло- и массообмену. Тезисы докладов и сообщений. Т. 1, ч. 1, с. 194. Минск, 2012

Марач С.О.,

Шнип А.И.
3

Моделирование MCVD-процессов синтеза новых материалов

XIV ММФ по тепло- и массообмену. Тезисы докладов и сообщений. Т. 2, ч. 2, с. 77. Минск, 2012

Кривошеев Ю.К., Колпащиков В.Л.,

Шнип А.И.
4 Расчет процесса вакуумного осушения  металлобетонного контейнера с отработанным ядерным топливом ИФЖ, 2012, т. 85, № 1, с. 158-166

Карякин Ю.Е.,  Лаврентьев С.А., Плетнев А.А.,
Федорович Е.Д.,

Павлюкевич Н.В.
5 Моделирование испарения жидкого углеводородного сырья при получении наноструктурированного технического углерода в высокотемпературном проточном  реакторе Тезисы 11 молод. конф. с элементами научной школы «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» Москва, 28 мая - 1 июня 2012

Дмитриев С.И., Гринчук П.С.,

Павлюкевич Н.В.
6 Математическая модель и экспериментальные результаты для процесса образования технического углерода в высокотемпературных газовых смесях Тезисы докладов и сообщений ХlV ММФ по тепло- и массообмену Минск, 2012, т.1, ч. 2, с. 475-479

Дмитриев С.И., Гринчук П.С.,

Павлюкевич Н.В.  

Список публикаций 2006-2011.Скачать

Вернуться к списку