Головна сторінка Структура університету Факультети ФізичнийКафедра теплофізіки

Кафедра теплофізіки

Завідувач кафедрою теплофізіки, доктор фізико-математичних наук, професор Калінчак Валерій Володимирович

Спеціалізація кафедри:

01.04.14 – Теплофізіка і молекулярна фізика.

Проблеми інтенсивного розвитку науки і нових технологій тісно пов'язані з підготовкою фахівців високого рівня, що володіють сучасними методами обробки інформаційно-технологічної документації. Разом з фундаментальними дослідженнями важливим є швидке і оперативне впровадження наукових результатів для розробки наукоємких технологій. Серед важливих науково-технологічних напрямів є такі, як фундаментальні і прикладні проблеми теплофізіки дісперсних систем і фізики плазми продуктів горіння, вивчення физико-хімічних властивостей аерозолів, створення нових пристроїв і технологій для народного господарства. Це визначає необхідність і актуальність підготовки фахівців із спеціалізації „Теплофізика дісперсних систем і фізики плазми з фазою, що конденсує”. Фахівці цього напряму володіють методологією і методами вивчення фізичних явищ в дісперсних середовищах при високих і низьких температурах. Широкий напрям фахівців даного профілю забезпечується вивченням комплексу наукових дисциплін по міжфазній взаємодії в низькотемпературних аеродисперсних системах і горючих високотемпературних середовищах в процесі їх займання, горіння і утворення плазми продуктів згорання.

Випускники кафедри мають широкий спектр участі в різних областях наукової, виробничої і педагогічної діяльності. Зокрема, багато хто спеціалізувався в таких областях науки як теплофізіка (тепломассообмен, хімічна кінетика, фізика горіння і вибуху), метеорології (моніторинг, активні дії на хмари, тумани), в аеробіології, фізиці низькотемпературної плазми з продуктами згорання, що конденсують, виробництві матеріалів в дисперсному вигляді і т.д. Випускники кафедри можуть працювати у сфері теплоенергетики, на теплових і атомних електростанціях, на виробництвах міністерства оборони, в лабораторіях пожежної безпеки, в організаціях пов'язаних з космічними програмами, зокрема в різноманітних організаціях, які так чи інакше пов'язані з теплоенергетикою, горінням, фазовим переходами речовин, з вимірюваннями теплофізічеськіх властивостей речовин.

Спецкурси, що читаються на кафедрі теплофізіки:

Механіка рідини і газу
Фізика аерозолів
Хімічна кінетика і масообмін
Еоектрофізичні властивості плазми продуктів згорання
Газодинаміка горіння
Електричні і плазмові явища в атмосфері
Фізика теплопередачі
Актуальні питання фізики теплових явищ в дисперсних системах
Тепломассообмен в хімічно реагуючих середовищах
Фізика плазми і оптичні властивості високотемпературних дисперсних систем
Кінетика фазових перетворень
Екологія
Методи теплофізічеськіх вимірювань
Історія фізики
Охорона праці
Спеціальний практикум по фізиці аерозолів
Спеціальний практикум „Тепломассообмен”
Спеціальний практикум „Высокотемпературные процеси в дисперсних системах”

Наукові напрями школи:

вивчення механико-хімічних і електричних процесів в аерозольних системах, пошуки нових способів їх отримання, стабілізації і руйнування;
розробка моделей горіння палив в дисперсному вигляді, визначення оптимальних умов їх згорання і інгибірованія.

В результаті фундаментальних наукових досліджень на кафедрі теплофізіки встановлено і показано:

Можливість управління характеристиками і властивостями плазми продуктів згорання шляхом регуляції термодинамічного складу і ефективного введення легкоїонізірующей приміси.
Сформульовані поняття про узагальнений потенціал плазми, зрушення іонізаційної рівноваги в об'ємно зарядженій плазмі, параметр неравновесності і механізмах дальнодействії заряджених частинок
Встановлені закономірності осадження аерозольних частинок в гравітаційному фільтрі і визначення вплив концентраційних і теплових полів на процес розділення зарядів при дробленні рідини.
Показана можливість управління еоектрофізичними властивостями гетерогенних систем з високодисперсними частинками шляхом впливу температурних і електромагнітних полів;
Встановлені умови формування вихрової течії при керованому транспортуванні дисперсних систем.
Визначені умови і методики створення стабільних дисперсних систем неводів з розвиненою поверхнею в закономірностях перенесення імпульсу і енергії.

В результаті прикладних досліджень були розроблені і створені:

Теорія і фізико-математичні моделі високотемпературного тепломассообмена і кінетика хімічних реакцій на поверхні твердих тіл (вуглець, метали) в газовому середовищі з урахуванням фазових переходів, стефановського течії на їх поверхні, внутрішньої дифузії в порах і теплообміну випромінюванням до стінок реакційного пристрою. Результати є важливим внеском в теорію високотемпературних процесів в дисперсних системах.
Метод діагностики стійких високотемпературних і гістерезису режимів тепломассообмена і кінетики хімічних і гетерогенно каталітичних перетворень на поверхні одиночних частинок і в умовах газосуспензії, який може використовуватися в теплоенергетиці, теплотехніці, приладобудуванні і хімічній промисловості.
Метод визначення інтервалів режимних критичних параметрів дисперсних систем, в яких спостерігаються їх стійкі високотемпературні стани.
Метод отримання мікрочастинок із заданими розмірами і физико-хімічними властивостями.
Програмне забезпечення для системи термостабілізациі оптичних датчиків, які використовуються на космічних апаратах.
Цифровий метод визначення температури швидко протікаючих процесів на поверхні твердих тіл і пламен.
Модель формування подвійного електричного шару на нерівноважній поверхні рідини.
Пристрій лазерного доплеровського анемометра для експериментального дослідження руху частинок і параметрів одно- і багатофазних потоків і анізотропних середовищ. Стенд може бути використаний для досліджень рухливості молекул, рідких кристалів.
Модель міжфазної взаємодії в низькотемпературній плазмі з субмікронними частинками оксидів металів з урахуванням поверхневих процесів іонізації атомів і рекомбінації іонів. Проведений розрахунок зарядів частинок оксидів металів за допомогою запропонованої моделі залежно від їх дисперсного і хімічного складу, що необхідне для отримання якісної поверхні при плазмовому напиленні. Модель може бути упроваджена для підвищення ефективності технології плазмового напилення твердих поверхонь шляхом управління процесами нуклеациі і заряджання частинок оксидів металів в плазмовому потоці;
Отримані результати використовуються в учбовому процесі при підготовці фахівців із спеціалізації “Теплофізіка” з поглибленим вивченням теплофізіки дисперсних систем і фізики плазми з дисперсною фазою, що конденсує.

У лабораторії “Фізики аеродисперсних систем” ведуться дослідження:

по отриманню аерозолів з розчинів електролітів в умовах нерівноважної деформації рідини;
по транспортуванню дисперсних систем вихровими кільцями в умовах вільної атмосфери;
по дії високодисперсних заряджених аерозолів на дими, отримані при згоранні різних матеріалів;
по руху і параметрам одно–многофазних потоків в різних умовах методами лазерної доплеровськой анемометрії;
по руху і осадженню аерозолів з неоднорідних по температурі і концентрації парогазових потоків.

Лабораторія “Фізики високотемпературних аерозолів” зосередила увагу на

дослідженні ролі і взаємовпливу різних механізмів тепломассопереноса і кінетичних чинників в процесах хімічної і фазової зміни одиночних частинок вуглецю і системи частинок;
дослідженні динаміки тепломассообмена при фазових переходах “тверда фаза – рідина – пара” в процесах лазерної обробки металів;
дослідженні взаємодії в атмосфері кластерно-іонного середовища з різними металами з високими температурами кипіння;
дослідженні рівноважних і кінетичних процесів в неврегульованих гетерогенних рідинних іонізованних системах методами статистичного моделювання.

З моменту створення кафедри викладачі, співробітники і студенти постійно плідно займаються науково дослідницькою роботою. Базою для наукової роботи є науково-дослідні лабораторії ПНДЛ ФАС і НДЛ-5. Результати їх наукових досліджень відображені в статтях в пріоритетних журналах.

Основні публікацій кафедри за 2002– 2006гг.:

Калинчак В.В., Орловская С.Г., Грызунова Т.В., Копыт Н.Н. Высокотемпературное окисление металлов с учетом теплообмена излучением. //Физика горения и взрыва. – 2002. – Т.38, – №2. – С.42– 48.
Kalinchak V.V., Orlovskaya S.G., Gryzunova T. V., Kopyt N.N. High-temperature Oxidation of Metals with Allowance for Radiative Heat Transfer // Combustion, Explosion and Shock Waves, Vol. 38, No.2, pp. 163-168, 2002.
Орловская С.Г., Калинчак В.В., Грызунова Т.В., Каримова Ф.Ф. Влияние испарения оксидной пленки на высокотемпературное окисление вольфрамовой частицы в воздухе с различным содержанием кислорода // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 69-76.
Калинчак В.В., Орловская С.Г., Гулеватая О.Н. Высокотемпературный тепломассообмен и самопроизвольное потухание пористой углеродной частицы в воздухе // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 138-147.
Семенов К.И., Лялин Л.И., Калинчак В.В., Копыт Н.Х. Термоэмиссионная зарядка седиминтирующих сферических металлических частиц // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 261-269.
Калинчак В.В., Орловская С.Г., Грызунова Т.В. Устойчивые и критические режимы высокотемпературного окисления вольфрамового проводника в воздухе // Теплофизика высоких температур. – 2003.- Т.41, №3. – С. 465–469.
Калинчак В. В., Гулеватая О.Н., Калинчак А.И., Орловская С.Г. Высокотемпературный тепломассообмен и кинетика химических реакций пористого углерода с воздухом с учетом стефановского течения // Физика аэродисперсных систем. – 2003. – Вып. 40. ― С. 106-122.
Орловская С.Г., Калинчак В. В., Грызунова Т.В. Высокотемпературное окисление вольфрамового проводника с учетом теплообмена излучением и испарения окисной пленки с его поверхности// Физика аэродисперсных систем. – 2003. – Вып. 40. ― С. 150-161.
Орловская С.Г, Калинчак В.В., Грызунова Т.В., Копыт Н.Н. Высокотемпературный тепломассообмен и кинетика окисления металлической частицы в воздухе // Химическая физика. – 2004.-Т.23, №3. – С.49-55.
Калинчак В.В., Зуй О.Н., Орловская С.Г. Влияние температуры и диаметра пористых углеродных частиц на кинетику химических реакций и тепломассообмен с воздухом // Теплофизика высоких температур. – 2005. – Т.43, №5. – С.780-788.
Lyalin L.A., Semenov K.I., Kalinchak V.V., Kopyt N.KH. Thermoemission charging of metal particles surrounded with condensed disperse phase // Ukrainian journal of physics. – 2005. – V.50, № 2 – P. 157 – 160.
Маренков В.І. «Полідисперсна» іонізація макрочастинок в гетерогенних плазмових системах // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 270-280.
Marenkov V.I. Physical modelling of ionization processes in dense high-temperature plasmasol// Journal of Molecular Liquids.-2003.-Vol. 105, Nо. 2, pp. 299-305.
Маренков В.І. Наведена полярізація в запиленій плазмі з електричним струмом // Фізика аеродисперсних систем. – Одеса. – 2003. – вип.40. – С.298-312.
Marenkov, V. I. Manifestation of polarization effects in dusty plasma//Journal of Molecular Liquids.-2005.-Vol.120, Nо. 2, pp.181-184.
Липатов Г.Н., Чернова Е.А., Турецкий А.Е., Миргород П.И. экспериментальное исследование течения Стефана в статической термодиффузионной камере // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 15-22.
Липатов Г.Н., Чернова Е.А., Таволжанский В.М., Турецкий А.Е. Исследование устойчивости и структуры течений при смешанной конвекции в цилиндрических каналах // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – Вып. 39.- С. 207-214.
Липатов Г.Н., Миргород П.И., Копыт Н.Х. Экспериментальное исследование осаждения разбавленного аэрозоля NaCl в поле диффузии пересыщенного водяного пара. Предварительные результаты// Физика аэродисперсных систем. – Одесса. – 2003. – вып.40. – С.42-47.
Lipatov G.N., Tavolzhansky V.M., Turetsky A.E., Cheremesyuk G.G., Chernova E.A. Optimization of preparations of A2B6 semiconductor films by electrospray pyrolysis // Functional Materials 10, No.2(2003), - p.1-6.
Драган Г.С. Влияние концентрации легкоионизирующейся присадки на поверхностные процессы в пылевой плазме. // Физика аэродисперсных систем. – 2002. – вып.39. – С. 249-260.
Драган Г.С. Межфазные термодинамические взаимодействия в плазме продуктов сгорания. // Вестник Одесск. гос. ун-та. - 2003. - Т 8. - вып.2. Физ.-мат. науки. - С. 163-185.
Вишняков В. И., Драган Г.С., Тамарина Н.А. Изолированный зонд в термической плазме. // Физика аэродисперсных систем. – Одесса. – 2003. – вып.40. – С.274-284
Драган Г.С. Пульсирующий режим испарения капли водного раствора карбоната калия в углеводородном пламени. // Докл. НАНУ. - 2003. - №1. – С.87-94.
Dragan G. S., Vishnyakov V. I. Thermodynamic reasons of agglomeration of dust particles in the thermal dusty plasma. // Physiks of Condenced Matters. – 2003. - №4. – С.
Билей Д.В., Драган Г.С., Соловьев В.Г., Кочнева В.Ю. Анализ применения риск-ориентированых подходов для оптимизации эксплуатационного контроля атомных электростанций// Физика аэродисперсных систем. – Одесса. – 2003. – вып.40. – С.313-321.
Драган Г.С. Электроакустические колебания частиц оксида алюминия в термической плазме.// ЖЭТФ. Т.125 № 3 – 2004. – С.570-575
Драган Г.С. Электроакустические колебания частиц оксида магния в возмущения ионизационного равновесия в термической плазме с конденсированной фазой. // ЖЭТФ. – 2004.
Вишняков В.И., Драган Г.С. Статистика электронов и ионов в термической плазме с конденсированной фазой.// УФЖ. – 2004. - №1.
Вишняков В.И., Драган Г.С. Ионизационное равновесие в контакте термическая плазма – твердое тело. // УФЖ. – 2004. - №2.
Драган Г.С. Динамика испарения капли солевого раствора в пульсационном режиме. // Докл. НАНУ. – 2004. - №2.
Dragan G.S. Dusty and smoky plasmas. Some properties and applications // Ukrainian journal of physics. – 2005. – V.50, № 2 – P.130-134.
Tamarin A.A., Tamarima N.A., Vishnyakov V.I., Dragan G.S. Conditions of the currents smallness in combustion plasmas // Ukrainian journal of physics. – 2005. – V.50, № 2 – P. 176 – 178.
V. I. Vishnyakov and G. S. Dragan Electrostatic interaction of charged planes in the thermal collision plasma: Detailed investigation and comparison with experiment / PHYSICAL REVIEW E 71,1. –2005. – V.71., - Р. 016411.
V. I. Vishnyakov and G. S. Dragan Thermision (dust-electron) plasmas: theory of neutralizing charges. / PHYSICAL REVIEW E 74,3. –2006., - Р. 036404.
V. I. Vishnyakov and G. S. Dragan Order spatial structures of dust grains in the thermal plasma. / PHYSICAL REVIEW E.73, 2. –2006., - Р. 026403.

Зв'язки з українськими і міжнародними організаціями:

Кафедра бере активну участь у виконанні міжнародних проектів. За останні роки були виконані наступні проекти: <«Дослід процесів і пристроїв на основі низькотемпературної плазми» Проект №8 М157-2004. Партнер – Литовський енергетичний інститут. Джерело фінансування – МОН України. Термін почала і закінчення програми 1.01.2003 р. – 31.12.2005 р. «Дослідження неідеальної плазми продуктів згорання». Партнер – Інститут теплофізіки екстремальних станів Об'єднаного інституту високих температур РАН. Джерело фінансування – без фінансування. Термін почала і закінчення програми – 1.01.2004 р. – 31.12.2006 р. Готується проект про співпрацю на 2006-2008 г.г. „Создание плазмовій технології синтезу ультрадисперсних порошків і застосування їх для отримання покриттів із заданими властивостями”. Партнер - Литовський енергетичний інститут.

Викладачі і співробітники кафедри є членами міжнародних організацій:

Копыт Н.Х. – доктор фізико-математичних наук – член Європейської аерозольної асоціації.
Стручаев А.І. – старший науковий співробітник - член Європейської аерозольної асоціації.
Липатов Г.Н. – кандидат фізико-математичних наук, доцент - член Європейської аерозольної асоціації.

Кафедра підтримує зв'язки з:

Київським національним університетом (кафедра загальної і молекулярної фізики), Київським педагогічним університетом (кафедра загальної фізики), Науково-дослідним физико-хімічним інститутом ім. Карпова (Москва, Росія); інститутом фізичної хімії РАН (Москва, Росія); інститутом теплофізіки Сибірського відділення РАН (Новосибірськ, Росія); інститутом високих температур РАН; інститутом хімічної фізики ім. Н.Н.Семенова РАН; інститутом екстремальної фізики РАН; Литовським енергетичним інститутом; центром вугільної технології НАН України; державним науково-технічним центром ядерної і радіаційної безпеки.

Інформація для потенційних партнерів кафедри:

В результаті поведених досліджень фізики високотемпературного тепломассообмена в дисперсних системах при хімічних і фазових перетвореннях; фізичних властивостей низькотемпературної плазми; розробленій моделі міжфазної взаємодії і використання нових параметрів для опису властивостей димової плазми; фізики аерозолів, кафедра пропонує ряд науково-технічних тим для спільних робіт або для їх фінансової підтримки з боку спонсорів:

методи діагностики високотемпературних стійких і критичних (запалення, потухання) станів твердих тіл (металів, вуглецю) різної геометричної форми в газоподібному середовищі;
методи дослідження впливу різних механізмів теплопереноса (випромінювання, конвекція), кінетики фазових і хімічних перетворень на поверхні і усередині пір частинок і провідників на критичні параметри запалення і потухання їх в газоподібному середовищі;
безконтактний метод дослідження температурного поля нагрітих до свічення об'єктів дослідження за допомогою цифрового і комп'ютерного устаткування;
визначення діапазону режимних параметрів дисперсних систем (розміри частинок, їх внутрішня структура, концентрація, температура, швидкість руху і т.д.), при яких здійснюється якнайповніше їх перетворення в умовах газосуспензії.
отримання нанопорошків оксидів металів;
удосконалення технології нанесення порошкових покриттів на тверді поверхні;
електроїськровая обробка металевих поверхонь;
розробка способів захисту навколишнього середовища від зварювального аерозоля при розряді електродуги;
моделювання фазових переходів на прикладі впорядкованих структур фази, що конденсує, в плазмі;
аспірація аерозолів (зокрема біоаерозолів) з навколишнього середовища при різних її параметрах (швидкості вітру, тиску, вологості, температурі);
рух і осадження аерозольних частинок з неоднорідних по температурі і концентрації газових потоків;
високоефективна (стовідсоткова) фільтрація високодисперсних аерозолів будь-якої физико-хімічної природи на базі конденсаційно-гравітаційної і діффузіонно-форетічеського фільтрів;
термодиффузионно-конвективна нестійкість газових потоків;
поперечна міграція частинок в аеродисперсних потоках;
нанесення покриттів (дослідження їх властивостей) методом пульверизації піроліза;
електричні властивості волокнистих фільтруючих матеріалів;
аерозольна техніка – пробоотборникі, разбавітелі, методи вимірювань.

Реквізити кафедри теплофізіки

Одеський національний університет імені І.І.Мечникова, Одеса, вул. Дворянська, 2. кафедра теплофізіки, вул. Пастера, 27, м. Одеса, 65082, Україна тіл. +38 048 723 -12 - 03

Наверх