Теплофизические исследования материалов и процессов

Фокин Владимир Михайлович

Фокин Владимир Михайлович

Руководитель научной школы, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Энергоснабжение и теплотехника», член методической комиссии УМО (МЭИ) по специальности «Энергообеспечение предприятий» и «Промышленная теплоэнергетика», направление «Теплоэнергетика и теплотехника», эксперт «Росаккредагентства» по направлению «Энергетика», член докторских диссертационных советов: ВолгГАСУ (г. Волгоград), АГТУ (г. Астрахань), СГТУ (г. Саратов).

Фокин Владимир Михайлович

Бойков Геральд Павлович

Основатель научной школы, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Энергоснабжение и теплотехника».

Научная школа «Определение теплофизических свойств материалов» была основана в 1970 году. Основатель научной школы — Бойков Геральд Павлович — доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор кафедры «Энергоснабжение и теплотехника» ВолгГАСУ. В настоящее время научной школой руководит д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Энергоснабжение и теплотехника» Фокин В.М. В настоящее время в состав научной школы входит 12 исследователей.

Основной целью работы школы является определение теплопроводности и температуропроводности строительных материалов, изучение их теплофизических свойств.

Основными задачами деятельности научной школы являются:

  • научно-методологические основы экспериментального определения теплофизических свойств строительных, теплоизоляционных и облицовочных материалов (д.т.н. Фокин В.М., д.т.н. Бойков Г.П., к.т.н. Ковылин А.В., к.т.н. Лепилов В.И.);
  • техника и технология ионного легирования (к.т.н. Злобин В.Н., к.т.н. Кущ Л.Р.);
  • коррозионная стойкость трубопроводов и оборудования (д.т.н. Ткаченко В.Н., к.т.н. Першина М.А.);
  • научные и технические изыскания по совершенствованию тепломассообменного и теплотехнологического оборудования производств (к.т.н. Карапузова Н.Ю., к.т.н. Хохлова Л.И.).

В рамках школы защищено: 1 докторская и 11 кандидатских диссертаций, подготовлено 16 монографий, опубликовано более 547 статей в ведущих периодических изданиях, в том числе более 25 в изданиях утвержденного перечня ВАК РФ, 18 учебных пособий, 2 с грифом УМО.

В монографиях по энергосбережению в производственных и отопительных котельных рассмотрены вопросы устройства и работы паровых, водогрейных и электродных котельных агрегатов, гелио и геотермальных установок, котлов утилизаторов, теплонасосных установок. Изложены методики и рекомендации по расчету тепловых схем теплогенерирующих установок, паровых и водогрейных котельных агрегатов, горения органического топлива, теплового баланса, расхода топлива, топочных камер, конвективных поверхностей нагрева. Предлагаемые методики расчета тепловых схем котельных позволяют, задаваясь определенными параметрами, получать параметры различного уровня: требуемую температуру любого теплоносителя (воды или пара), расхода теплоносителя, расхода топлива и тем самым выбрать наиболее экономичный и энергосберегающий вариант работы котельной.

Монографии и учебные пособия будут полезны при подготовке бакалавров и инженеров теплоэнергетических специальностей, специализации «Энергоаудит и энергосбережение», магистров техники и технологии, а также для самостоятельной подготовки ответственных за паросиловое хозяйство котельных и операторов котельных установок.

За последние 5 лет научной школой получено 11 патентов на изобретения и полезные модели по теплофизике и альтернативной энергетике, заключено несколько договоров с предприятиями («Термалком», «Волгоградские энергосберегающие технологии») о сотрудничестве в направлении энергосбережения.

Наиболее значимые работы:

1. Фокин В.М. Теоретические основы оптимизации теплотехнических характеристик ограждающих конструкций. Учебное пособие с грифом УМО по электротехнике и теплоэнергетике, Волгоград. Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет. 2003, 140 с. 8,75 усл. печ. л.

2. Фокин В.М. Расчет и эксплуатация теплоэнергетического оборудования котельных. Учебное пособие с грифом УМО по «Теплоэнергетике и электротехнике». Волгоград, Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет. 2004. 228 с. 14,0 усл. печ. л.

В рамках научной школы работает научно-исследовательская лаборатория «Техническая теплофизика», которая является научным структурным подразделением ВолгГАСУ и ставит своей целью деятельность по решению фундаментальных, прикладных и внедренческих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке научно-методологических основ экспериментального определения теплофизических характеристик (ТФХ) и электрофизических свойств (ЭФС), используемых и вновь разрабатываемых строительных, теплоизоляционных, облицовочных материалов и изделий, диэлектриков, кабельных пластикатов, электроизоляционных и других материалов, теплоэнергетического оборудования, имеющих высокую актуальность и хозяйственное значение; по выполнению хоздоговорных работ; по подготовке высококвалифицированных специалистов для работы в вузах и на предприятиях.

Научно-исследовательская лаборатория «Техническая теплофизика» проводит:

  1. определение теплофизических характеристик строительных, теплоизоляционных, облицовочных материалов и изделий, ограждающих конструкций и сооружений;
  2. определение электрофизических свойств диэлектриков, кабельных пластикатов, сегнетоэлектриков, грунтов, электроизоляционных и других материалов;
  3. экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности, объемной теплоемкости, температуропроводности и плотности строительных и теплоизоляционных материалов;
  4. экспериментальное определение коэффициентов поглощения электромагнитных волн, удельного объемного электрического сопротивления, диэлектрической проницаемости, электрического потенциала электроизоляционных материалов, диэлектриков, пластикатов, грунтов;
  5. измерение тепловых потоков от наружных ограждений и остекления;
  6. измерение электрических потенциалов материалов и грунтов;
  7. расчеты температурных полей ограждающих конструкций;
  8. расчет и подбор теплоэнергетического оборудования котельных (паровых и водогрейных теплогенераторов, насосов, теплообменников, оборудования водоподготовки, топливного хозяйства и др.);
  9. расчет и подбор тепломассообменного и теплотехнологического оборудования и тепловых установок;
  10. расчет теплового и эксергетического баланса установок;
  11. расчет и подбор электрооборудования, электрических машин и аппаратов;
  12. расчет, проектирование и наладку систем электрохимической защиты трубопроводов и кабельных сетей;
  13. диагностику коррозионных проявлений теплоэнергетического оборудования;
  14. разработку мероприятий по энергосбережению в системах электроснабжения;
  15. разработку мероприятий по энергосбережению в вопросах теплообмена;
  16. разработку мероприятий по энергосбережению в теплогенерирующих установках;
  17. разработку мероприятий по энергосбережению в производственных и отопительных котельных;
  18. разработку мероприятий по энергосбережению в тепловых сетях;
  19. разработку мероприятий по энергосбережению в теплотехнологиях;
  20. разработку мероприятий по энергосбережению в зданиях и сооружениях;
  21. разработку мероприятий по энергосбережению за счет использования альтернативных источников энергии (солнечных коллекторов и гелиоустановок, тепловых насосов, фотоэлектрических и ветроэнергетических установок);
  22. разработку мероприятий по энергосбережению за счет использования вторичных энергоресурсов (горючих, тепловых и избыточного давления).
  23. разработку мероприятий по антикоррозионной защите оборудования;
  24. повышение квалификации работников в области защиты от коррозии.

Реализация и внедрение результатов разработок, выполненных в рамках коллектива.

В русле общего направления научной школы на разработку и внедрение оптимальных и энергосберегающих технологий и материалов, развиваются научно-технические работы по электрохимической защите металлических сооружений от коррозии. Учебно-образовательные программы также предназначены для повышения квалификации специалистов среднего и высшего звена по новейшим технологиям энергосбережения и противокоррозионной защиты. В частности эти программы были использованы для обучения специалистов группы контроля коррозии и катодной защиты компании «Тенгиз-Шевройл» в 2005 г.

Результаты научных разработок активно внедрялись на экспериментальных площадках через подготовку кандидатских и докторских диссертаций; через активную работу в федеральных, региональных и областных научных программах; организацию международных, областных, научно-практических конференций, в которых представлялись результаты работы научной школы; через организуемые при проведении научно-практических мероприятий мастер-классы, а также публикации в центральной печати научных статей, монографий и учебных пособий. Результаты разработок используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий.

Разработанные методики обладают новизной и оригинальностью и поэтому являются перспективными для использования в информационно-измерительных системах, компьютерных технологиях и программах.

Результаты научных разработок

Сотрудники научной школы ежегодно участвуют в выставках города Волгограда и области, имеют более 15 дипломов различной направленности: Энергосбережение, Техно-Экспо и др.

Научной школой разработаны методики и экспериментальные установки для определения теплофизических свойств строительных, теплоизоляционных и облицовочных материалов. Внедрены эффективные методы расчета тепловых свойств материалов, которые позволяют оптимизировать энергосбережение на объектах промышленного комплекса и ЖКХ.

Разработанные научно-методологические основы выгодно отличаются от известных методов быстродействием, небольшой погрешностью, обладают новизной и оригинальностью. Кроме того, методики позволяют автоматизировать эксперимент, упрощается реализация на базе микропроцессорной техники, и являются перспективными для использования в информационно-измерительных системах неразрушающего контроля ТФХ материалов.

По разработке методов неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов сотрудниками научной школы ведутся совместные научные исследования с учеными Астраханского государственного технического университета (кафедра «Теплоэнергетики»), Тамбовского государственного технического университета (кафедра «Информатики и правовой деятельности»), Саратовского научного центра РАН (лаборатория нетрадиционной энергетики).

По вопросам теплотехнологического оборудования предприятий сотрудниками научной школы рассматриваются особенности конструкций и эксплуатации высокотемпературного теплотехнологического оборудования, применяемого в машиностроительной, строительной и химической отраслях промышленности Волгоградской области. Научная школа имеет возможность производить научные и технические изыскания по совершенствованию теплотехнологического оборудования различных производств.

По разработке техники и технологии ионного легирования сотрудниками ведутся совместные научные исследования с учеными Восточно-украинского национального университета им. В.И. Даля г. Луганск (кафедра «Двигателей внутреннего сгорания»), а также с учеными инженерного колледжа при Институте инженерных наук и технологий г. Исламабад (Пакистан). Техника и технология ионного легирования позволяет наносить поверхностные покрытия различного назначения: упрочняющие и жаростойкие — на инструменты, каталитические — на детали двигателя внутреннего сгорания для дожигания вредных выбросов до безвредного содержания выхлопных газов, на поверхности химических аппаратов для ускорения реакций в них. Возможно также нанесения декоративных покрытий.

При наличии заказчиков возможно изготовление документации на конструкцию установки ионного легирования и современные комплектующие к ней; участие в изготовлении и сборке, а также в обработке технологий легирования для заданных конкретных целей.