Научная тематика

Основными научными направлениями кафедры являются:

Моделирование процессов в сложных разветвленных системах производства, транспортировки и потребления теплоты с целью повышения их эффективности и надежности.
Руководитель направления – д.т.н., проф. Ганжа А.Н.

Исследование взаимного влияния технических и эксплуатационных характеристик оборудования сложных теплоэнергетических систем и вариантов реконструкции на их эффективность.
Руководитель направления – д.т.н., проф. Ганжа А.Н.

Расчеты сложных теплообменных аппаратов с учетом факторов эксплуатации.
Руководитель направления – д.т.н., проф. Ганжа А.Н.

Исследование высокотемпературных тепловых процессов, разработка эффективного теплотехнического оборудования, оптимизация систем охлаждения и систем регенеративного теплоиспользования, энергосбережение в промышленной теплоэнергетике, теплотехнологических системах металлургического и стекольного производства.
Создатель направления – д.т.н., проф. Кошельник В.М.

Интенсификация процессов тепло- и массообмена в дисперсных газожидкостных потоках, совершенствование аппаратов контактного типа в энергетике, в системах кондиционирования воздуха.
Создатель направления – д.т.н., проф. Братута Э.Г.

Исследование статистических и динамических характеристик теплообменных аппаратов и энерготехнологических установок на основе численных методов анализа гидродинамики и теплообмена в каналах и пористых структурах в объектах промышленности и теплоэнергетики.
Создатель направления – д.т.н., проф. Левченко Б.А.


Итоги научной деятельности

Повышение энергоэффективности и надежности систем теплоснабжения на основе системного анализа с учетом взаимовлияния технических характеристик оборудования

Научный руководитель: д.т.н., профессор Ганжа А.Н.
Срок выполнения: 2016–2019 г.г.


Разработка энергоэффективных комплексных систем утилизации тепловых вторичных энергоресурсов высокотемпературных энерготехнологических процессов

Научный руководитель: д.т.н., профессор Ганжа А.Н.
Срок выполнения: 2015–2016 г.г.

Аннотация

Объект исследования — процессы теплообмена и гидродинамики в элементах и устройствах, теплообменных аппаратах сложных теплоутилизационных систем.
Цель работы — разработка научно-технических основ повышения уровня технико-экономических и экологических показателей энерготехнологических процессов, которые характеризуются значительными объемами материальных и энергетических потоков.
Результаты работы и их научная новизна:
— разработана обобщенная методика моделирования теплообменного оборудования систем утилизации тепловых вторичных энергоресурсов высокотемпературных энерготехнологических процессов. Впервые в методике учитывается специфика работы установок, где используется теплоутилизационное оборудование (компрессорные и когенерационные установки, высокотемпературные энерготехнологические комплексы, использование в качестве теплоутилизаторов устройств для выпаривания растворов и пластинчатых аппаратов).
— впервые создана методика анализа работы теплообменного оборудования систем утилизации тепловых вторичных энергоресурсов высокотемпературных энерготехнологических процессов, которая учитывает распределение тепловых и гидравлических параметров внутри аппарата с учетом процессов гидродинамики и теплообмена, состав продуктов сгорания и их свойств, мест накопления отложений и загрязнений.
— впервые разработана общая структура проведения расчетно-теоретических исследований металлогидридных энергопреобразующих теплоутилизационных систем, учитывающий взаимосвязь физико-химических и сложных тепломассообменных процессов, а также особенности работы каждого элемента системы с учетом режимов и параметров работы генераторов-сорберов. На основе этих результатов разработана усовершенствованная методика расчета новой металлогидридной системы утилизации низкопотенциальных тепловых выбросов промышленных предприятий и ее элементов с применением турбопреобразователей, которые используют в качестве рабочего тела газы с малой молекулярной массой.
— созданы и усовершенствованы методы и средства оценки взаимного влияния термогазодинамических характеристик основных элементов системы утилизации на эффективность комбинированных циклов энерготехнологических установок с применением эксергетических функции и анализа.
— на основе проведения расчетно-теоретических исследований эффективности работы предложенных теплотехнологических утилизационных схем доменного производства с использованием турбопреобразователей впервые выбраны и обоснованы наиболее перспективные из них и определены режимные параметры работы, обеспечивающие комплексное выработки электрической, тепловой энергии и холода и разработаны рекомендации по выбору технологических схем.
— впервые создана методика прогнозирования эффективности и надежности работы утилизаторов-регенераторов доменного производства с применением нейросетевой модели с учетом интегрирования системы утилизации теплоты в энерготехнологическую схему производства.
— созданы методы интегрирования систем утилизации теплоты в энерготехнологические схемы индустриальных предприятий с целью повышения их энергоэффективности с использованием оптимизации оборудования. Полученные методы позволят разработать рекомендации по практической реализации энергосберегающих мероприятий и повысить эффективность использования энергоресурсов на промышленных предприятиях. Впервые на базе полученных новых результатов обоснованный переход к системам утилизации теплоты с тригенерацией — совместной выработки тепловой энергии, холода и электрической энергии. Результаты, полученные в данной работе, являются актуальными для решения проблемы повышения энергоэффективности доменного производства или производств, где есть высоко- и низкотемпературные вторичные энергоресурсы, и уменьшение расхода дефицитного и дорогого природного газа, уменьшение загрязнения окружающей среды. Разработанные методики и алгоритмы могут быть применены и к аналогичного оборудования различных отраслей промышленности, что имеет большое значение для науки и практики.


Повышение энергоэффективности систем использования сбросной теплоты стекловаренных печей на основе моделирования и оптимизации теплообменного оборудования

Научные руководители: д.т.н., профессор Кошельник В.М., д.т.н., профессор Ганжа А.Н.
Срок выполнения: 2013–2014 г.г.

Аннотация

Проведено комплексное расчетно-теоретическое исследование и усовершенствование характеристик энергетического взаимодействия элементов теплоутилизационной системы с регенеративной стекловаренной печью и оценка общей энергоэффективности систем использования сбросной теплоты стекловаренных печей с помощью разработанных средств анализа и оптимизации. Разработаны усовершенствованные алгоритмы и математические модели для прогнозирования тепловых режимов регенераторов стекловаренных печей и элементов теплоутилизационной системы; создана новая математическая модель и методика анализа динамических процессов теплообмена в рекуперативных теплоутилизаторах с перекрестным движением теплоносителей; разработана и предложена новая система утилизации теплоты дымовых газов стекловаренных печей с применением высокоэффективных пластинчатых теплообменных аппаратов, методика и программные продукты для анализа ее эффективности; созданы усовершенствованные методики, алгоритмы и исследовательские программы для проведения многопараметрической оптимизации теплообменного оборудования теплоутилизационной системы; впервые разработаны комплексные методики, алгоритмы и программные продукты для определения энергоэффективности и оптимизации технико-экономических показателей работы систем теплоутилизационного оборудования.
Результаты актуальны для решения проблемы повышения энергоэффективности стекольного производства и уменьшения затрат дефицитного и дорогого природного газа.


Разработка методологии модернизации холодильных станций и совершенствования тепловых насосов на основе ретрофита хладагентов и оптимизации конденсационно-испарительных блоков

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2013–2014 г.г.
Объем финансирования: 140,3 тыс. грн.

Аннотация

Предложена комплексная методика оценки эффективности термотрансформаторов на основе термоэкономического анализа с учетом термогидравлической необратимости процессов в основных блоках и линиях обвязки парокомпрессионных термотрансформаторов, которая позволяет на предпроектной стадии диагностики схемы холодильной машины с помощью коэффициентов структурных связей определить термоэкономические условия, при которых процедура оптимизации может быть целесообразной с точки зрения стоимости производимого холода, а также наилучший вариант модернизированной схемы холодильной машины, обеспечивающий минимум приведенных затрат с учетом технологических условий эксплуатации и области приоритетного использования перспективных хладагентов.
Выполнен анализ действующей парокомпрессионной установки и на его основе разработаны рекомендации по обеспечению ее эффективной модернизации. Полученные результаты создают базу для повышения эффективности парокомпрессионных холодильных машин и тепловых насосов, что, в свою очередь, обеспечит надежность и безопасность рациональной эксплуатации холодильного оборудования с продлением его ресурса.


Модернизация теплоэнергетического производства коксохимических заводов с использованием комбинированных парогазотурбинных установок и коксового газа в качестве топлива для этого производства

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Заказчик: ГП «Гипрококс»
Срок выполнения: 2012 г.


Повышение эффективности пластинчатых сепараторов тепло-массообменных аппаратов контактного типа

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2011–2012 г.г.
Объем финансирования: 136,3 тыс. грн.

Аннотация

Создана новая методика расчета пластинчатого сепаратора теплообменного аппарата контактного типа с определением характеристик сепаратора, которые обеспечивают максимальный уровень коэффициента эффективности при минимальном гидравлическом сопротивлении.
Полученные результаты создают базу данных для дальнейшего повышения эффективности сепараторов контактных тепло-массообменных аппаратов, что, в свою очередь, обеспечит минимизацию массогабаритных характеристик теплообменников, повысит их теплотехническую эффективность и приведет к улучшению экологической обстановки за счет уменьшения выноса в окружающую среду капельной жидкости. Ценность методики заключается еще и в том, что она пригодна к использованию при произвольной теплотехнологической функции контактного аппарата с соответствующей топологией распылительных устройств в его рабочем пространстве. Использование предложенного метода позволяет получить необходимые характеристики контактных аппаратов уже на стадии их проектирования без проведения предварительных натурных экспериментов. Полученные результаты могут использоваться в качестве методики расчета и средств повышения эффективности пластинчатых сепараторов в таких аппаратах как градирни брызгального типа ТЭС и АЭС для охлаждения циркуляционной воды, а также вентиляторных градирен различного теплотехнологического назначения.


Разработка теоретических основ создания энергоэффективних теплоутилизационных комплексов на базе высокотемпературных агрегатов с использованием когенерационных технологий

Научный руководитель: д.т.н., профессор Кошельник В.М.
Срок выполнения: 2010–2012 г.г.


Интенсификация тепломассообмена в контактных аппаратах с взаимодействующими полидисперсными газожидкостными потоками

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2009–2010 г.г.
Объем финансирования: 73 тыс. грн.

Аннотация

Предложена новая методика расчета контактных аппаратов различного теплотехнологического назначения с учетом взаимодействия газокапельных потоков с целью интенсификации и многопараметрической оптимизации теплообменных процессов. Впервые методика расчета контактных аппаратов учитывает эффект эжекции газовой среды, а также неравномерность распределения локальных расходов, функцию распределения капель по размерам и их стартовые скорости.
С использованием оптимизационных решений появляется возможность уменьшить массогабаритные характеристики аппаратов, а также энергетические затраты по обеспечению функционирования контактных теплообменников.
За счет оптимальной топологии распылительных устройств контактных аппаратов и повышения их эффективности уменьшается энергетическая нагрузка на холодильные машины и водогрейные генераторы, а соответственно, минимизируется тепловое загрязнение окружающей среды.
Разработанная методология касается таких аппаратов как контактные конденсаторы, скрубберы, камеры орошения центральных кондиционеров воздуха, градирни брызгального типа.


Усовершенствование методики численных расчетов динамических характеристик теплообменных аппаратов

Научные руководители: д.т.н., профессор Левченко Б.А., к.т.н., профессор Тарасенко Н.А.
Срок выполнения: 2009–2011 г.г.


Разработка технологической схемы сухого гашения кокса с высокопроизводительной УСГК и регенеративной паровой теплоэнергетической установкой

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2009–2010 г.г.


Математическое моделирование нестационарных теплофизических процессов в каналах теплоакумулирующих элементов высокотемпературных регенераторов

Научный руководитель: д.т.н., профессор Кошельник В.М.
Срок выполнения: 2008–2009 г.г.


Разработка системы энергосбережения для ЗАО «Бахмутский аграрный союз»

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2008–2009 г.г.


Повышение эффективности тепломасообменного оборудования энергетических установок на базе системного анализа

Научный руководитель: к.т.н., доцент Ганжа А.Н.
Срок выполнения: 2008–2009 г.г.


Разработка усовершенствованной энерготехнологической схемы сухого гашения кокса

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2008 г.


Разработка теоретических основ топологического модульно-пропорционального метода расчета тепломассообмена в трехмерном газожидкостном потоке

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2006–2008 г.г.
Объем финансирования: 126,3 тыс. грн.

Аннотация

Сформирована универсальная математическая модель контактного тепломассообмена, которая является справедливой как при произвольной направленности потоков тепла и массы между диспергированной жидкостью и газовой средой, так и при произвольной геометрии пространства взаимодействия фаз и схем оросительной системы. Предложена новая методика расчета тепломассообменных аппаратов контактного типа, описывающая процессы тепломассообмена как при конденсации паровой фазы на поверхности капель, так и при испарении последних, что позволяет без проведения дорогостоящего физического эксперимента определять все необходимые характеристики контактных аппаратов различного теплотехнологического назначения.


Усовершенствование методики численных расчетов динамических характеристик теплообменных аппаратов

Научные руководители: д.т.н., профессор Левченко Б.А., к.т.н., профессор Тарасенко Н.А.
Срок выполнения: 2006–2008 г.г.


Оптимизация энергоэкономических параметров систем регенеративного теплоиспользования высокотемпературных установок промышленных стекловаренных печей

Научные руководители: д.т.н., профессор Кошельник В.М., д.т.н., профессор Канивец Г.Е.
Срок выполнения: 2005–2007 г.г.


Разработка энергосберегающей схемы сухого гашения кокса

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2006 г.


Разработка программы для проектных расчетов на ЭВМ энерготехнологических схем коксохимического производства при прямом сжигании сырого коксового газа с целью получения электрической энергии

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2005 г.


Предпроектные теплотехнические разработки по использованию сырого коксового газа для выработки электроэнергии на коксо-химическом производстве

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2005 г.


Расчетно-теоретическое исследование процесса сжигания сырого коксового газа после коксовых печей без улавливания с последующим использованием тепла для получения пара и электрической энергии

Научный руководитель: д.т.н., профессор Павловский В.Г.
Срок выполнения: 2004 г.


Разработка мероприятий по повышению эффективности использования энергоресурсов в технологических процессах

Научный руководитель: к.т.н., профессор Кошельник В.М.
Срок выполнения: 2004 г.


Исследование межфазного взаимодействия в газожидкостном потоке при начальной неравномерности распределения дискретной фазы

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2003–2005 г.г.

Аннотация

Практическая ценность заключается в разработке научных основ для инженерных расчетов и проектирования контактных аппаратов как энергетического, так и общетеплотехнологического назначения, в которых происходит тепло-массообмен при непосредственном контакте между диспергированной жидкостью с произвольным законом распределения локальных расходов в поперечном сечении аппарата и газовой фазой. Полученные результаты могут быть использованы как замена эмпирических зависимостей для расчета таких аппаратов как градирни брызгального типа, скрубберы влажной очистки газов, конденсаторы контактного типа паровых турбин, камеры орошения кондиционеров и т.п.
Разработанная методика расчета контактного теплообмена с учетом начальной неравномерности распределения капельной среды создает математическую основу для оптимизации контактных аппаратов. В целом ряде случаев при проектировании новых аппаратов контактного типа исключается необходимость в сооружении экспериментальных образцов для определения дееспособности объекта.


Параметрический анализ сопряженного теплообмена в треугольных, трапецевидних каналах теплообменных аппаратов энерготехнологических систем

Научные руководители: д.т.н., профессор Левченко Б.А., к.т.н., профессор Тарасенко Н.А.
Срок выполнения: 2003–2005 г.г.


Теплотехнические расчеты и выбор параметров доменного воздухонагревателя №2 ДП №1 ОАО «Донецкий металлургический завод»

Научный руководитель: к.т.н., профессор Кошельник В.М.
Срок выполнения: 2003 г.


Разработка теплотехнологического комплекса стекловарная печь-установка испарительного охлаждения для производства стекломассы и водяного пара с использованием энергосберегающих теплотехнологий

Научный руководитель: к.т.н., профессор Кошельник В.М.
Срок выполнения: 2002-2004 г.г.


Изучение процесса кипения в аппаратах с разборной пластинчатой греющей камерой

Научный руководитель: д.т.н., профессор Фокин В.С.
Срок выполнения: 2001 г.


Разработка математической модели тепло- и массообмена в дисперсных потоках с учетом трансформации дисперсного состава компонентов, обусловленной фазовыми преобразованиями и кинематической коагуляцией

Научный руководитель: д.т.н., профессор Братута Э.Г.
Срок выполнения: 2000–2002 г.г.


Математическое моделирование гидродинамики и сопряженного теплообмена при ламинарной и турбулентных течениях в каналах, образованных системой продольных ребер

Научные руководители: д.т.н., профессор Левченко Б.А., к.т.н., профессор Тарасенко Н.А.
Срок выполнения: 2000–2002 г.г.
Объем финансирования: 42,248 тыс. грн.


Совершенствование теории численного моделирования гидродинамики и теплообмена для течений, развивающихся в пористых структурах и прерывистых каналах

Научный руководитель: д.т.н., профессор Левченко Б.А.
Срок выполнения: 1998-1999 г.г.


Разработка и внедрение эффективного теплообменного оборудования стекловаренных печей с целью рационального использования топливно-энергетических и материальных ресурсов

Научный руководитель: к.т.н., доцент Кошельник В.М.
Срок выполнения: 1995-1996 г.г.


Разработка научных положений оптимизации тепловой работы ванных стекловаренных печей, промышленное внедрение технических решений по рациональному использованию топливно-энергетических и материальных ресурсов

Научный руководитель: к.т.н., доцент Кошельник В.М.
Срок выполнения: 1993-1995 г.г.


Исследование и выбор рациональных тепловых режимов оборудования стекловаренных печей

Научный руководитель: к.т.н., доцент Кошельник В.М.
Срок выполнения: 1990 г.

Comments are closed.