Научная работа на кафедре ИТПА

В последнее время на кафедре ИТПА выполняются работы, возглавляемые проф. Л.Л. Товажнянским, по созданию новых типов преобразователей вредных газовых выбросов промышленных предприятий и транспортных средств (проф. В.Е. Ведь с сотрудниками). Работы базируются на экспериментальных и теоретических исследованиях, позволяющих создавать модели и алгоритмы численного решения задач кинетики протекания процессов конверсии и смешивания газов, которые описывают процесс выделения тепла в реакторах проточного типа. Это дает возможность сделать прогноз полей температуры, давления и концентрации примесей в аппаратах и разработать новые конструкции каталитических нейтрализаторов, используемые, в частности, на передвижных мусоросжигательных комплексах — ПСУ-150, ПСУ-350, передвижной установке для обезвреживания пестицидов.

 Керамічні нагрівникиКерамические нагреватели

Кафедра, Центр энергосберегающих интегрированных технологий и АО «СодружествоТ» внедряют свои научные труды, такие как пластинчатые теплообменники и теплообменные модули, на различных предприятиях. Например, только в Киеве эти теплоагрегаты было смонтировано в домах: Администрации президента Украины, Верховной Рады, Национального банка Украины, спорта, Министерства энергетики, Дворца искусства «Украинский дом», Генеральной дирекции иностранных представительств, в иностранных посольствах и еще, примерно, в более , 500 объектов. Всего в Украине теплообменных пунктов смонтировано примерно на 1000 объектов, а теплообменников установлено примерно в 3 тыс. учреждениях и жилых домах. Экономический эффект от внедрения такого теплообменного оборудования эквивалентен 5 млн. долл. США в год и увеличивается с каждым годом.
Теплопункт, що встановлено в будинку Національного Банку України
Теплопункт, установленный в доме
Национального Банка Украины

Научные сотрудники и преподаватели кафедры ИТПА регулярно принимают участие в международных выставках, в выполнении международных проектов по энергосбережению и охране окружающей среды, в том числе по программам TACIS, TALK, INTAS, INCOCOPERNICUS, REAP, SYNERGY, TEMPUS, TEMPUSTACIS и других проектов шестой и седьмой рамочных программ, поддерживаемых и финансируемых Европейским союзом. Это подтверждение высокого уровня разработок и квалификации специалистов.

Сотрудники кафедры поддерживают тесные научные связи с учеными России, Великобритании, Франции, Испании, США, Италии, Греции, Китая, Польши, Румынии, Швеции, Казахстана. На кафедре издается ежеквартальный научно-практический журнал «Интегрированные технологии и энергосбережение» и ежегодно проводится международная конференция «Интегрированные технологии и энергосбережение». При поддержке Министерства образования и науки Украины и Европейской Комиссии в области культуры и образования сотрудники кафедры ИТПА и Центра энергосберегающих интегрированных технологий регулярно проводят школусеминар по современным методам энергосбережения.

 

 

Зал СОЦ для дипломного проектування
Один из четырех залов, предназначенных для выполнения дипломного проектирования

Учениками проф. Л. Л. Товажнянского являются шесть докторов технических наук и 18 кандидатов технических наук. Сейчас к защите докторских диссертаций под его руководством готовятся три сотрудника кафедры и пятеро к защите кандидатских диссертаций.

Кафедра ИТПА оснащена современным оборудованием: созданы новые современные виртуальные лабораторные работы; лабораторные работы по дисциплине «Процессы и аппараты» интегрируются с вычислительной техникой для проведения измерений в реальном времени, действуют различные комплексы для проведения физико-механических, теплофизических и структурных характеристик материалов и покрытий, измерений в области высокотемпературного материаловедения, в т.ч. электронный микроскоп SELMI ПЭС 125К, современный металлографический микроскоп НДСЕ10А, который позволяет увеличивать объекты в 1200 раз, дериватографы типа Q-1500 и др.

 

Сотрудники кафедры ИТПА по материалам выполненных научных исследований за последние десять лет подготовили к изданию и выпустили в свет 8 монографий, 39 учебников и учебных пособий, 29 методических указаний, 65 статей в зарубежных изданиях и 254 статей в отечественных специализированных изданиях, 5 дистанционных курсов; получили 37 патентов Украины, России и США.

Професор Л. М. Ульєв
Профессор, д.т.н. Ульєв Л.М.

Впервые на русском языке опубликована монография, посвященная пинчанализу, «Основы интеграции тепловых процессов» (авторы Р. Смит, Й. Клемеш, Л.Л. Товажнянский, П.А. Капустенко, Л.М. Ульев). Эта книга положила начало глубоким научнопрактическим исследованиям в странах СНГ как новому научному направлению. В 2006 г. была опубликована фундаментальная двухтомная монография проф. Л. М. Ульева «Ламинарные течения в соосных конических каналах», в которой были начаты и изложены основы теории вынужденного ламинарного течения и теплообмена в соосных конических каналах. В 2005 г. коллектив авторов (проф. А.П. Готлинская, В.А. Лещенко, И.А. Нечипоренко, И.С. Чернышев) под общей редакцией проф. Л. Л. Товажнянского издал учебник в двух частях «Процессы и аппараты химической технологии». В 2007 г. учебник вышел в свет на украинском языке.

Значительный вклад в создание лабораторной базы кафедры, обеспечение студентов учебниками, методической литературой внесли доктора технических наук, профессора: Л.Л. Товажнянский, В.Е. Ведь, Л.М. Ульев; профессора НТУ «ХПИ»: С.И. Бухкало, П.А. Капустенко, В.А. Коцаренко, В.А. Лещенко, И.А. Нечипоренко, И.С. Чернышев; доценты: Т.Г. Бабак, С.Н. Быканов, Е.А. Гапонова, К.А. Горбунов, В.А. Иванов, Е.Д. Пономаренко, И.Б. Рябова, Ю.А. Селихов, В.Н. Соловей, Ю.А. Толчинский, А.Г. Трошин, С.А. Болдырев, Е.И. Литвиненко; старшие преподаватели: А.О. Гарев, О.А. Голубкина, Г.Л. Дуравкина, И.Б. Иванова, Г.С. Новикова, Л.В. Соловей. Неоценимую помощь кафедре по укомплектовыванию вычислительных залов и поддержанию их работы оказал администратор вычислительного центра Б.Д. Зулин.

В последние годы преподавательский состав кафедры пополнили доктор технических наук О.П. Арсеньева; кандидаты технических наук: Н.К. Вернигора, Н.Н. Мирошниченко, Н.Г. Пономарёва, Е.В. Краснокутский и ассистент А.В. Пономаренко.
Определенный вклад в развитие материальнотехнической базы кафедры, проведение практических и лабораторных работ, воспитание молодых специалистов вносят: зав. лабораторией М.Д. Коробова, инженеры А.В. Артюшенко, И.А. Бондаренко, Е.В. Гуслева, Е.И. Дьяченко, Е.И. Ермаченко, Г.В. Ковалев, В.Г. Колпакова, В.Ф. Лазарева, И.П. Нечипоренко, В.А. Паценко, Т.И. Помазановская, Ю.И. Черныш.

 

Один із трьох залів СОЦ
Один из четырех вычислительных залов кафедры

У проведенні наукових досліджень, вихованні й навчанні студентів активну участь беруть: с. н. с. О. Ю. Перевертайленко, с. н. с., к. т. н. Л. М. Чуняєва, н. с. О. Г. Верба і Н. І. Гусєва, н. с., к. т. н. О. М. Чуняєв м. н. с. А. О. Асріян і А. О. Биков, пров. інженери І. Б. Єрмолаєва і І. В. Моїсєєва, інж. С. В. Демірський, Є. А. Клочок і О. В. Симоненко.

Методи інтеграції процесів, що розвивають проф. П. О. Капустенко та проф. Л. М. Ульєв зі співробітниками під науковим керівництвом проф. Л. Л. Товажнянського, дозволили обґрунтувати й запропонувати єдиний оптимальний підхід, який можна застосовувати як до проектування виробництв, так і до реконструкції окремих технологічних процесів, а також промислових комплексів у цілому. Створена співробітниками кафедри ІТПА теорія й нові методи інтеграції теплових процесів запропоновані до застосування на підприємствах, що використовують як безперервні цикли виробництва, так і періодичні. На кафедрі вперше розроблено унікальний пакет інтерактивного математичного забезпечення, який дозволяє проектувати технологічні схеми складних теплообмінних систем зі споживанням енергії, близьким до термодинамічно обгрунтованного мінімуму. Використання розроблених методів дозволяє також оцінити енергозберігаючий по-тенціал і потенціал зменшення шкідливих викидів не тільки підприємств, але й великих виробничих комплексів.

Співробітники кафедри П. О. Капустенко, Л. Л. Товажнянський, О. Ю. Перевертайленко з керівницьтвом фірми «Альфа Лаваль» Співробітники кафедри П. О. Капустенко,
Л. Л. Товажнянський, О. Ю. Перевертайленко
з керівництвом фірми «Альфа Лаваль»

Практичне використання розробленої теорії інтеграції теплових процесів відобразилося в проведенні аналізу енергоспоживання різних хімічних виробництв і систем теплопостачання в житлово-комунальному господарстві, на підприємствах нафтопереробної, коксохімічної, харчової, металургійної промисловості, промисловості будівельних матеріалів та ін. Отримані дані показали, що енергозберігаючий потенціал обстежених підприємств становить 45–60 % споживаної енергії. Це свідчить про те, що створення, впровадження й розвиток енергозберігаючих інтегрованих технологій на підприємствах, які є кінцевими споживачами виробленої енергії, не тільки зменшить питоме енергоспоживання, але й дозволить значно знизити шкідливі викиди від утилітних об’єктів.

Використання відкритих фундаментальних закономірностей у рам-ках нового наукового напрямку дозволяє створити принципово нові технологічні методи. Їх упровадження на промислових підприємствах України, що застосовують хіміко-технологічні засоби виробництва й переробки продуктів, приведе до зниження питомих енергозатрат на 30–70 %.

Створені методи дозволяють проектувати також енергоефективні системи промислових виробництв, оптимізовані до приведеної ціни. Дослідження, проведені в рамках наукової школи останнім часом, показали, що проведення заходів з використання результатів, які отримані з розрахунків інтеграції процесів на підприємствах хіміко-технологічного циклу тільки чотирьох областей Північного Сходу України, дозволить зменшити енергоспоживання на 10–12 млн. тонн умовного палива на рік. Це відповідає економії 8 млрд. доларів США в перерахунку на нафтовий еквівалент. При цьому викиди оксиду вуглецю в атмосферу повинні знизитися на 7,2 млн. тонн на рік. Кількість відходів твердих речовин при цьому може бути зменшена на 30–40 % від сучасного рівня таких викидів. Створені методи бажано в подальшому поширювати на всі регіони України.
У світі такі фундаментальні дослідження зараз можуть виконувати тільки вчені підрозділів двох університетів, де створені, розвинені й безперервно удосконалюються методи інтеграції процесів, що відобразилося й у назвах кафедри Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» – «Інтегровані технології, процеси і апарати» і кафедри інтеграції процесів Манчестерського університету.

Зараз основними науковими напрямками кафедри є:

  • удосконалення науково-практичних основ інтеграції процесів і використання її методів;
  • дослідження процесів гідродинаміки й тепло- і масообміну в каналах пластинчатих теплообмінників;
  • вивчення і моніторинг тенденцій комплексного використання сучасного високоефективного обладнання, яке дозволяє знизити енергоспоживання й зменшити кількість шкідливих викидів;
  • високотемпературне матеріалознавство;
  • дослідження й удосконалення кінетичних процесів знешкодження шкідливих газів, процесів масообміну і аеродинаміки, які дозволя-ють розраховувати й створювати каталітичні нейтралізатори для різного теплоенергетичного обладнання;
  • дифузійне карбідне поверхневе легування деталей на основі чорних металів;
  • розробка відповідного програмного забезпечення;
  • консалтинг;
  • підтримка учбового процесу.
Викладацький склад кафедри інтегрованих технологій, процесів та апаратів (2008) Викладацький склад кафедри
інтегрованих технологій,
процесів та апаратів (2008)

Співробітники кафедри ІТПА впроваджують результати своїх робіт та надають консультаційні послуги таким промисловим підприємствам, як Кременчуцький і Херсонський МПЗ, ВАТ «Запоріжсталь», Маріупольский металургійний комбінат ім. Ілліча, Авдєєвський коксохімзавод, «Маркохім», «Сумихімпром», Запоріжський коксохімзавод, Казенне підприємство «Харківське конструкторське бюро двигунобудування», Державне підприємство ЗМКБ «Прогрес» ім. акад. О.Г. Івченка, ЗАТ «Південькабель», Хар-ківський плитковий завод, ЗАТ «Бісквіт – шоколад», ВАТ «Червоний хі-мік» – Україна, Стерлітомацькому ВАТ «Сода», «Щокіноазот», Середньоуральському мідноплавильному заводу — (м. Ревда) – Російська Федерація та ін.