10 years in the service of science

A. K. Grezin; Грезин А. К.; P. K. Karelin; Карелин П. К.; B. T. Gryaznov; Грязнов Б. Т.

doi:10.17816/RF106558

10 years in the service of science

Authors: Grezin A.K.¹, Karelin P.K.¹, Gryaznov B.T.¹
Affiliations:
1. Omsk Regional Branch of the International Academy of Refregition
Issue: Vol 92, No 5 (2003)
Pages: 13-15
Section: Articles
URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/106558
DOI: https://doi.org/10.17816/RF106558
ID: 106558

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Despite the crisis phenomena experienced by our science and industry in the last decade, at present there is a tendency for the recovery and rise of both industry and scientific, design and technological areas. This was largely due not only to the ability to survive under extreme economic conditions, but also to the ability to unite scientists, engineers and experienced specialists into a public organization - the Russian Federation Academy of Refrigeration, later transformed into the International Academy of Refrigeration. Established in 1993 by efforts of Leningrad and Moscow scientists it didn't allow refrigeration and cryogenic industry specialists to "scatter into secluded corners" and wait for their destiny.
Establishment of the Academy helped to bring together highly qualified scientists and specialists working in the refrigeration and related industries of the national economy.
The first years of the scientific and organizational activity of the Academy showed that the idea of its creation was absolutely correct. Scientists from near and far abroad "reached out" to it and it became international.
An important stage in the onward development of the Academy is the organization of its own journal "MAKh Bulletin" which celebrated its 5th anniversary in 2003. The possibility of operative information exchange about the results of interesting scientific, marketing, economic research, design and technological developments has appeared.

Keywords

International Academy of Refrigeration, refrigeration industry, microcompressors, air conditioning

Full Text

Омское региональное отделение было организовано в 1995 г. по инициативе специалистов акционерного общества «Сибкриотехника» и Омского государственного технического университета. В планах регионального отделения, в личных программах его членов предусматривалось выполнение научных исследований и разработок по широкому спектру проблем.

Фото

Так, член-корреспондент МАХ Ю.И. Матяш в соответствии с принятой программой работы в МАХ занимался исследованием адсорбционных систем охлаждения. Им были предложены и теоретически обоснованы методы прогнозирования адсорбционного равновесия в закритической области существования рабочих тел, сформулированы принципы целенаправленного поиска оптимальных рабочих пар сорбент – сорбтив, разработан математический аппарат и проведена оптимизация параметров адсорбционных систем охлаждения и адсорбционных установок разделения воздуха. Обобщение разработанных Ю.И. Матяшом теоретических представлений и полученных на их основе научно-практических результатов способствовало подготовке и успешной защите им в 1996 г. докторской диссертации.

К настоящему времени изготовлены и испытаны партии автономных портативных холодильников адсорбционного типа АПХ-2-4 и адсорбционных генераторов кислорода АГК-03. Положительные результаты проведенных испытаний позволили приступить к их сертификации.

Под руководством членов-корреспондентов МАХ В.М. Ермакова и А. Г. Винокурова для систем Джоуля-Томсона разработан ряд микрокомпрессоров высокого давления, работающих без смазки цилиндров (рис. 1), которые открыли новые перспективы в использовании дроссельных систем с многокомпонентными криоагентами. Применение кроме этого саморегулирующихся микроохладителей, регулируемого электропривода и титановых баллонов позволило ОАО «Сибкриотехника» стать лидером по разработке и производству миниатюрных охладителей Джоуля - Томсона, работающих по замкнутому и разомкнутому циклам.

Рис. 1. Микрокомпрессоры для работы в замкнутых дроссельных системах с многокомпонентными криоагентами

Исследованием и созданием саморегулируемых микроохладителей занялся член-корреспондент МАХ Ю.И. Ланда. Полученные результаты легли в основу его докторской диссертации, которую он успешно защитил в 1997 г.

Разработки по замкнутым дроссельным системам с саморегулирующимися микроохладителями в сочетании с регулируемым электроприводом компрессора и применением высокоэффективных многокомпонентных криоагентов способствовали резкому повышению основных технических характеристик систем и приблизили их к машинам Стирлинга с доведением ресурса работы до 20000 ч.

Наряду со схемными решениями повышения ресурса и надежности микрокриогенных систем важное место в этом вопросе занимают и технологические методы. Академики МАХ Б.Т. Грязнов и А.Н. Зинкин много и плодотворно работают в области технологии машиностроения и триботехники.

В процессе исследований были разработаны: модель и методика расчета адгезионных характеристик, позволяющие проводить расчет сил адгезии материалов и покрытий; технология нанесения многослойных покрытий на детали узлов трения с использованием магнетронного распыления и ионной имплантации в едином вакуумном цикле; комбинированный способ модификации поверхности алюминиевых сплавов с нанесением твердой смазки и ионной имплантации материалов в поверхностный слой деталей узлов трения. По материалам научных исследований и разработок опубликован ряд статей и монографий. Б.Т. Грязнов в 1998 г. успешно защитил докторскую диссертацию.

Результаты научных исследований, выполненных академиками МАХ Б.Т. Грязновым и А.Н. Зинкиным, широко внедряются как на предприятиях криогенного машиностроения, так и на предприятиях смежных отраслей.

Созданию высокоресурсных и высокоэффективных магнитокалорических систем охлаждения с редкоземельными рабочими телами, повышению термодинамической эффективности традиционных термомеханических систем охлаждения за счет применения редкоземельных материалов в качестве насадок регенераторов, разработке универсальных методов расчета систем с редкоземельными рабочими телами и насадками посвящены исследования академика МАХ В.И. Карагусова.

Исследованиями установлено, что применение редкоземельных элементов в термомеханических системах охлаждения в качестве насадок регенераторов позволяет значительно улучшить их термодинамические характеристики (КПД, холодопроизводительность, энергопотребление, температуру криостатирования). Улучшение термодинамических характеристик системы охлаждения приводит к уменьшению энергопотребления и массы системы, а это, в свою очередь, позволяет расширить области применения таких систем охлаждения в аэрокосмической технике. По материалам проведенных исследований В.И. Карагусов опубликовал более 100 научных трудов, в 1999 г. подготовил и успешно защитил докторскую диссертацию.

Результаты работ В.И. Карагусова используются на предприятиях аэрокосмического и криогенного комплексов, таких, как РКК «Энергия», ЦСКБ «Прогресс», ОСКБП, ЦКБ ФГУП ПО УОЗМ, ОАО «Сибкриотехника», НТК «Криогенная техника».

В соответствии с планом научной деятельности академики МАХ А.В. Громов и В.И. Ляпин проводили работы по исследованию и созданию автономных высокоэффективных микрокриогенных систем и комплексов для научно-исследовательской аппаратуры и специализированного оборудования на базе комбинированных циклов и схем с использованием машин Стирлинга и Гиффорда-МакМагона. Результаты этих работ внедрены в автономных малогабаритных установках для ожижения воздуха, вакуумных криогенных насосах, комплексах для бездренажного хранения сжиженных газов. По материалам исследований авторы опубликовали более десяти научных работ, выступали с докладами на научных конференциях в России и за рубежом.

В настоящее время ведутся опытно-экспериментальные работы и исследования по созданию гелиевых холодильных машин и установок на основе высокоэффективных термодинамических циклов для получения холода (-40...-80°С) и внедрению их в технологические комплексы сублимационной сушки на предприятиях медико-биологической, пищевой и других отраслей промышленности. Головные образцы комплексов сублимационной сушки АКСС-1,4/50 на базе газовой холодильной машины Стирлинга находятся в опытной эксплуатации с 1997 г.

Совместная работа промышленного предприятия ОАО «Сибкриотехника» и Омского государственного технического университета, объединенных в рамках регионального отделения МАХ, дает положительные результаты. Между ОАО «Сибкриотехника» и университетом налажены хорошие связи по подготовке кадров высшей квалификации. Активную позицию в этом отношении занимает заведующий кафедрой «Криогенная техника», заместитель председателя Омского регионального отделения МАХ, ее академик, д-р техн. наук, проф. Г.И. Бумагин. На предприятие, как и в былые времена, стали приходить молодые специалисты - выпускники Омского университета. Многие из них, имея хорошую теоретическую подготовку, быстро включаются в коллектив исследователей, поступают в аспирантуру. Идет активная интересная работа.

В ОАО «Сибкриотехника» разрабатываются парокомпрессионные тепловые насосы для систем кондиционирования и отопления транспортных средств. Параллельно с разработкой механических компрессоров группа специалистов - академики МАХ Г.И. Бумагин, В.Г. Деньгин, академический советник Р.М. Мифтахов, канд. техн. наук А.Е. Раханский - проводят экспериментальные и теоретические исследования электрогазодинамического (ЭГД) компрессора для этих целей. В отличие от механических компрессоров в ЭГД-компрессоре полностью отсутствуют движущиеся механические элементы и не требуется растворения хладагентов в минеральных или синтетических маслах. Принцип его действия построен на силовом взаимодействии униполярно заряженного потока с электрическим полем. Униполярная зарядка потока осуществляется за счет создания резко неоднородного поля между эмиттерным и коллекторным электродами, установленными в проточной части ступени ЭГД-компрессора. Для его питания требуется высоковольтный источник питания с рабочим напряжением 20...30 кВ (постоянным или пульсирующим).

Предварительные теоретические и экспериментальные исследования моделей, состоящих из нескольких последовательно установленных ступеней, показали принципиальную возможность создания ЭГД-компрессора для систем кондиционирования и отопления на основе как широко применяемых в настоящее время хладагентов R12 и R22, так и озонобезопасных R134, R218 и др. Эксперименты выявили возможность наиболее эффективного применения ЭГД-компрессора в системе теплового насоса для кондиционирования и отопления на перечисленных хладагентах в интервале температур: нижнем 0...10 °С и верхнем 80...95 °С. Теоретические и экспериментальные исследования ЭГД-машин продолжаются.

В ОАО «Сибкриотехника» на базе криогенного направления проводятся масштабные работы по созданию и выпуску оборудования для производства и практического использования сжиженного природного газа (СПГ) в качестве моторного топлива и при газификации населенных пунктов, промышленных и коммунальных объектов, для отопления и бытовых нужд.

Под руководством члена-корреспондента МАХ Л.В. Попова осуществляются комплексные исследования, разработка и поставка потребителям оборудования для получения и использования СПГ, в том числе:

ожижители СПГ различной производительности;
криогенные емкости для хранения СПГ;
газификационные установки с емкостями до 20 м³ для хранения СПГ и устройствам и для выдачи потребителю продукта в газообразном состоянии под давлением до 1,2 МПа;
криогенные заправщики СПГ емкостью до 16 м³ (рис.2) на шасси автомобиля и полуприцепов для перевозки СПГ и заполнения хранилищ у потребителя;
передвижные заправочные станции для заправки СПГ автомобилей и автобусов в местах их дислокации или в пути следования;
криогенные баки различной емкости для автотранспорта, работающего на СПГ, и комплект оборудования для перевода двигателей автотранспорта на СПГ.

Рис. 2. Криогенный заправщик СПГ емкостью до 16 м3

Исследование, разработка и выпуск оборудования для использования СПГ являются приоритетными направлениями в деятельности регионального отделения и находят свое развитие в перспективных работах ученых по применению дешевого топлива.

В Омском региональном отделении МАХ продолжаются работы по использованию заделов, созданных при исследованиях и разработке кондиционеров для орбитальной станции «Мир». Известно, что кондиционеры на станции «Мир» безупречно отработали почти 14 лет. За это время они пропустили через себя около 56 млн м³воздуха, из них откачано 12 т воды. Отказов в работе не было ни разу.

Учитывая опыт создания такого кондиционера, специалисты Омского регионального отделения под руководством академика МАХ В.Г. Деньгина, академического советника МАХ Р.М. Мифтахова разработали, изготовили и поставили для функционирующей в настоящее время Международной космической станции установку кондиционирования воздуха СКВ-1 (рис. З) и компрессоры для перекачивания топлива к объединенным двигательным установкам.

Рис. 3. Установка кондиционирования воздуха для международной космической станции

Накопленный в результате многолетних исследований опыт позволил создать на основе спиральных и винтовых компрессоров ряд современных климатических установок. Эти установки находят применение как в специальной военной технике, так и в других отраслях промышленности, например для обеспечения нормальной работы в экстремальных условиях в металлургической промышленности, для создания комфортных условий в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта.

Морские климатические установки, разработанные по заказу ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», в настоящее время проходят испытания и в мае 2003 г. должны быть выставлены в военно-морском салоне, посвященном 300-летию Санкт- Петербурга.