«Приоритет 2030»: молодой ученый Московского Политеха повышает эффективность микротурбин
В числе одиннадцати молодых ученых, получивших в конце 2021 года гранты имени известного советского и российского физика Владимира Фортова, – Лев Косач, старший преподаватель кафедры «Энергоустановки для транспорта и малой энергетики». Ученый занимается разработкой теплообменного аппарата со сверхвысокой степенью регенерации.
Предполагается, что созданный аппарат в составе газотурбинного двигателя заметно повысит эффективность работы двигателя, и как следствие, сократит расход топлива.
Напомним, что грантовый конкурс осуществляется в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» и направлен на поддержку лучших молодежных научных проектов в университете.
Условия конкурса, по словам Льва Косача, были логичны: представить собственные исследования по теме заявки и имеющиеся публикации, проект должен был обладать новизной и актуальностью, а также возможностью практического применения результатов работы.
Исследование и усовершенствование работы микротурбин является одним из основных направлений деятельности сотрудников кафедры «Энергоустановки для транспорта и малой энергетики». Один из важнейших компонентов микротурбины – теплообменный аппарат, над усовершенствованием которого Лев Косач работает в рамках своей диссертации.
По словам ученого, факт использования теплообменных аппаратов в мире далеко не нов, но их эффективность в существующих установках недостаточно высока. За счет особенностей исполнения конструкции разрабатываемый в Московском Политехе теплообменный аппарат будет иметь значительно более высокую эффективность работы относительно устройств, уже присутствующих на рынке микротурбин при приемлемых габаритах.
«Разработка и внедрение теплообменного аппарата со сверхвысокой степенью регенерации позволит создать установку, которая будет способна выдержать и выиграть конкурентную борьбу. Помимо этого, по результатам работы можно будет составить методику проектирования описанных выше теплообменных аппаратов, что значительно сократит срок проектирования двигателя в целом», – отмечает Лев Косач.
В 2019 году в соавторстве с учеными родной кафедры он уже опубликовал в профильном журнале «International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering» статью «Computational and experimental study of thermal hydraulic properties of slotted matrix of rotary regenerator» (авторы: Kostyukov, A.V., Nadareishvili, G.G., Kosach, L.A.,), посвященную исследованиям в этом направлении.
«Микротурбины являются многоцелевыми источниками энергии, в частности, они важны для развития распределенной энергетики, — рассказывает Лев Косач. – В основном, в Россию устройства импортируются из других стран. Понятно, что иметь собственное независимое производство, в котором заранее будут учитываться локальные особенности условий эксплуатации, будет более выгодно для экономики страны».
Развитие проекта поможет поднять уровень эффективности микротурбин (и, следовательно, топливной экономичности) в целом до значений, позволяющих конкурировать с поршневыми двигателями.
«Несмотря на ряд других преимуществ, именно уровень эффективности работы во многом тормозит развитие микротурбинной отрасли. Разработанные микротурбины могут быть использованы в качестве энергоустановок малой распределенной энергетики, расширителей пробега электроавтомобилей, силовых и вспомогательных установок на транспорте, – уверен автор проекта. – Также на основе экспериментальных и расчетных исследований будет улучшена методика проектирования роторных теплообменных аппаратов с щелевыми матрицами. Проведенные исследования по теплообмену в щелях являются достаточно универсальными и будут полезны и за пределами такой области, как разработка микротурбин».
Ученый уже провел серию экспериментальных исследований для различных вариантов исполнения матрицы макета теплообменного аппарата (из лент и из сеток). Им была оптимизирована методика обработки результатов и проведена серия расчетных исследований, чтобы оценить влияние количества и положения дистанцирующих элементов в матрице теплообменного аппарата на гидравлические характеристики. Сейчас к публикации готовится статья, основанная на полученных результатах.
Справка: Московский Политех стал в 2021 году победителем программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
