В соответствии с требованиями федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы научные и научно-образовательные организации должны обеспечивать вовлечение молодежи в научную и инновационную деятельность и использовать результаты научных исследований в образовательном процессе.
Основными инфраструктурными элементами Программы являются научно-образовательные центры, в рамках которых наиболее эффективно используется научная, кадровая, опытно-экспериментальная и приборная база для исследовательских и учебных целей. При проведении совместных исследований молодыми учеными и высококвалифицированными докторами и кандидатами наук старшего поколения достигается преемственность научных разработок, воспроизводство научных и научно-педагогических кадров и создание устойчивых и стабильных научных коллективов.
Основной целью деятельности Научно-образовательного центра (НОЦ) «Перспективные исследования в нефтехимии и теплоэнергетике», созданном на базе Исследовательского центра проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН (Академэнерго) и ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» (КГТУ), является интеграция высшего образования и фундаментальной науки для проведения совместных научных исследований в рамках междисциплинарных направлений и повышения эффективности совместных усилий в подготовке кадров по приоритетным и перспективным направлениям науки и технологий в нефтехимии и теплоэнергетике.
Специфика научной и научно-образовательной работы, проводимой в рамках НОЦ, формирует общие требования к разрабатываемым и применяемым в образовательном процессе методическим материалам:
- актуальность рассматриваемой проблемы;
- применение новейших методов исследований;
- внедрение методов компьютерного моделирования;
- работа с современными программными продуктами;
- организация научной дискуссии при обсуждении полученных результатов;
- доступность научно-образовательных материалов.
Актуальность проблем, рассматриваемых в рамках разрабатываемых образовательных курсов, связана с тематикой выполняемых НИР, обусловленной государственным заказом на научные разработки по направлению, связанному с разработкой высокоэффективных методов получения энергии на основе переработки органического сырья.
Представленное учебно-методическое пособие, выполненное по госконтракту №02.740.110062, охватывает широкий круг вопросов, связанных с использованием твердого органического топлива, преимущественно угля, и приготовления на его основе суспензионного топлива, способного заменить на тепловых электростанциях и котельных мазут и природный газ. Одним из важных вопросов использования угля является создание эффективных технологий его измельчения до пылевидного состояния, при котором достигается не только развитая поверхность контакта с окислителем, но и происходит активация поверхности, способствующая при последующем контакте с водой образованию структуры при взаимодействии частиц в жидкой среде. При этом у топлива появляются свойства, не характерные для неструктурированных дисперсных систем.
Проблемой, требующей незамедлительного решения, является также обеспечение стабильности свойств суспензионного топлива при хранении и предотвращение выпадения осадка, что может быть обеспечено применением методов перемешивания нагретой суспензии, аналогично способу, применяемому для мазута.
Неотъемлемым аспектом разрабатываемой технологии является обеспечение экологической безопасности. Поэтому в учебно-методическом пособии описаны эффективные методы очистки получаемого при газификации суспензионного топлива энергетического газа и продуктов сгорания от твердых частиц и газообразных примесей. Наиболее оптимальным вариантом является применение вихревых аппаратов для мокрой очистки газов в закрученном потоке.
Учебно-методическое пособие «Методы решения технологических и экологических проблем при приготовлении и использовании композиционных суспензионных водоугольных топлив» посвящено исследованию процессов, связанных с получением и хранением водоугольной суспензии: измельчение угля и определение насыпной плотности угольной пыли; определение дисперсного состава, построение реологической кривой при определении вязкости водоугольной суспензии, исследование процесса перемешивания ВУС при хранении в резервуарах.
Пособие содержит сведения об основных свойствах пылей и способах их оценки, об аппаратурном оформлении процесса пылеочистки газов, устройствах и принципах работы пылеулавливающего оборудования, методах оценки и способах определения степени обеспыливания газов, направлениях совершенствования конструкций аппаратов пылеочистки с целью повышения их производительности и эффективности.
Для выполнения практических заданий на экспериментальных установках применяется современная приборная база - эффективные методы ситового анализа на вибростенде, обеспечивающем высокую точность измерений, вибромельница современной конструкции, прибор для измерения вязкости для сред, имеющих неньютоновские свойства. В результате изучения материала у студентов и аспирантов формируются навыки работы с пакетом программ COMSOL Multifiphysics 3.5, который является мощной интерактивная средой для моделирования и расчетов большинства научных и инженерных задач основанных на дифференциальных уравнениях в частных производных методом конечных элементов. С помощью данного программного пакета возможно расширение стандартных моделей, использующие одно дифференциальное уравнение (прикладной режим) в мультифизические модели для расчета связанных между собой физических явлений.
Обучение с использование современной приборной базы способствует формированию у студентов навыков проведения экспериментальных исследований, но требует предварительной подготовки, которая может осуществляться в рамках лекционных курсов или самостоятельной работы студентов. Численные исследования, проводимые в среде программных пакетов, позволяют выполнить значительный объем вычислений за время выполнения практического задания, наглядно представить полученные результаты, сделать обоснованные выводы по работе.
Библиографическая ссылка
Николаев А.Н., Шамсутдинов Э.В., Мингалеева Г.Р. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ СУСПЕНЗИОННЫХ ВОДОУГОЛЬНЫХ ТОПЛИВ (учебно-методическое пособие) // Успехи современного естествознания. – 2010. – № 2. – С. 108-109;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=7741 (дата обращения: 20.04.2024).