Тушение пожаров и виды топлива:что изучает самый молодой профессор ТПУ

ТОМСК, 16 дек – РИА Томск. Павел Стрижак в свои 36 лет возглавляет лабораторию тепломассопереноса Томского политехнического университета (ТПУ), где разрабатываются новые виды топлива, схемы сжигания, горения, газификации, а также способы тушения пожаров. О разработках лаборатории, где применяются эти технологии и как привлечь в науку молодежь, – читайте в обзоре РИА Томск.

Павел Стрижак защитил докторскую диссертацию на тему "Тепломассоперенос при зажигании жидких конденсированных веществ и парогазовых смесей локальными источниками энергии" в 2011 году, когда ему было 26 лет, и стал самым молодым доктором наук в ТПУ. В 33 года ему было присуждено ученое звание профессора.

После защиты докторской он возглавил лабораторию тепломассопереноса, где в небольшом помещении работали несколько человек. Сейчас в лаборатории 15 сотрудников и еще столько же аспирантов и магистрантов, свои исследования они ведут в оснащенных передовым оборудованием помещениях.

Коллектив выполняет проекты в коллаборации с коллегами из России, Великобритании, Франции, Германии, Израиля, Бразилии, Индии и других стран. На счету лаборатории более 10 патентов и более 200 статей в известных международных журналах. В лаборатории защищены 15 кандидатских и две докторских диссертаций. Ежегодно выполняется несколько грантов при поддержке разных фондов и программ.

"У нас в лаборатории выстроены открытые отношения, главная задача – слышать друг друга. Мы учитываем мнение всех членов коллектива, вне зависимости от возраста, стараемся прислушиваться и к молодым кадрам, и к опытным специалистам. В лаборатории есть сотрудники как намного старше, так и младше меня. У всех свои области научных интересов, умения, навыки, сильные стороны", – говорит профессор Стрижак.

Что изучают в лаборатории?

"Наша лаборатория работает сразу в нескольких направлениях: создание новых видов топлив, которые экологически, экономически и энергетически привлекательны, – рассказывает ученый. – Второе направление – повышение эффективности сжигания, пиролиза и газификации топлива с учетом экономических, экологических и энергетических критериев. Третье направление – подавление горения, в том числе при тушении пожаров".

В помещении, которое выделили под лабораторию в 2011 году, сейчас проводятся эксперименты с целью повышения характеристик горения топлив. В основном ученые работают с составами из промышленных и коммунальных отходов. Для топлива с химически-опасными компонентами используется установка с вытяжной вентиляцией, в случае высоких экологических характеристик горения возможна работа на стендах с более простыми системами.

Также здесь изучается взаимодействие капель жидкостей на основе специальных составов с твердыми поверхностями – в частности, как они растекаются и каковы характеристики теплообмена.

"На этом стенде изучается взаимодействие капель специальных составов с поверхностями – твердыми стенками: какие характеристики растекания достигаются, насколько динамично протекает теплообмен. Мы отслеживаем, когда быстро стабилизируется контактное пятно, какие режимы фрагментации капель возможны. Это важно для интенсификации теплообмена", – поясняет Стрижак.

Здесь же на стенде экспериментируют над увеличением площади поверхности жидкости за счет микро-взрывных эффектов, которые применяются в разных сферах.

"Например, при локализации и тушении пожара сбрасывается какой-то объем жидкости в зону горения. Пусть поверхности реагирующего материала достигает 10 крупных капель. Если мы измельчим эти 10 капель до состояния аэрозоля – их станет 300-400 – увеличится скорость парообразования, эффективность подавления горения возрастет", – рассказывает профессор.

Тушение пожаров

Большинство патентов лаборатории связаны со способами локализации и подавления лесных и городских пожаров.

"Основная идея состоит в том, что необходимо не локально сбрасывать весь имеющийся объем воды, которое воздушное судно переносит, а организовывать распределенную во времени и в пространстве подачу жидкости в зону горения. Так, большие по размерам капли во фронте снизят температуру в зоне пожара и уменьшат скорости движения продуктов сгорания.

Дальше необходимо подавать капли меньших размеров, чтобы повысить эффективность применения жидкости в целом", – рассказал Стрижак.

Сейчас лаборатория совместно с ВНИИПО МЧС России занимается разработкой составов и созданием узла приготовления суспензий, растворов и эмульсий для авиации.

По словам ученого, после завершения исследований, необходимы летные испытания. "У нас есть и теоретические и экспериментальные результаты, которые интересны, и которые мы защитили в МЧС. Мы показали, что они работают, и наша задача сейчас – выйти на широкое использование", – говорит он.

Топливо из мусора

Второе ключевое направление лаборатории – работа с органоводоугольными композициями. В качестве базового используется водоугольное топливо. В лаборатории ТПУ в него добавляют третий компонент.

"Мы добавляем в топливо либо растительную часть, либо масло, либо смолы – какую-то третью добавку для решения конкретных задач. Если мы хотим экономичное топливо, приоритет добавки – отходы. Чтобы удешевить топливо, в него добавляем отработанные масла. Эксперименты проводили с автомобильным, трансформаторным, турбинным, касторовым маслом", – рассказывает Стрижак.

Два других типа добавок нацелены на экологическую и энергетическую привлекательность. В экологический вариант топлива ученые добавляют различные сорта биомассы, в том числе опилки, солому, лесные материалы и растительные масла. Для увеличения энергических характеристик топлива – экспериментируют с вариантами отходов нефтепереработки и нефтешламов.

"У нас были испытания на котлах в Кузбассе. Сейчас те решения, которые есть, в Кузбассе и на Дальнем востоке уже используются. На нашем топливе работают маленькие котельные установки на углеперерабатывающих и угледобывающих предприятиях Кемеровской области, а также в поселках, в которых проживают сотрудники этих предприятий", – добавляет профессор.

По его словам, в ближайших планах лаборатории – выход с топливными технологиями на промышленный уровень для разных регионов страны:

"Необходимо из масштабов лаборатории выходить на полигоны, где можно показать все этапы заказчику не на нескольких килограммах, а на десятках и сотнях. Мы сейчас выиграли проект, в рамках которого такую пилотную установку для сжигания топлива с отходами будем создавать в ближайшие годы".

Как сделать науку привлекательной для молодежи?

"Если выпускник оканчивает университет, то его обучение в аспирантуре и научная работа должны базироваться на привлекательных условиях, сопоставимых с тем, что предлагают на рынке предприятия. Также важно находить индивидуальный подход к планам молодых ученых. Академическая область такая разная, что все, по сути дела, индивидуально выстраивают работу над своей диссертацией", – считает Стрижак.

Он выделяет несколько основных условий для привлечения молодежи в науку: конкурентные с реальным сектором экономики условия, наличие индивидуального подхода в выстраивании исследовательских треков и материальной базы, в том числе оборудования для проведения экспериментов. Кроме того, нужны наглядные примеры "историй успеха" реализовавших себя в науке ученых.

По словам исследователя, проблемы и успехи есть во всех сферах – многое зависит от вузов, институтов и регионов. Важное условие для развития исследователей – активная борьба за гранты и стипендии разных фондов: "За последние пять лет создано много механизмов, которые привлекают молодежь. Самый яркий – это различные стипендии, в том числе и коммерческих организаций, и фондов".

"Второй механизм – это научные конференции и семинары, которых стало очень много. И самое главное – это материальная база. За последние, наверное, лет 20 в Томской области университеты приросли передовым оборудованием, программным обеспечениям и хорошими лабораториям", – отметил он.

На вопрос, сколько зарабатывает ученый, Стрижак отметил:

"Если не учитывать грантовую систему поддержки, и мы говорим про ученого без степени, аспиранта, – то это стипендия. Если мы говорим про трудоустроенного сотрудника – в зависимости от его должности, квалификации и навыков. По поводу грантовой части – максимума не существует, есть одно ограничение – возможности ученого, насколько он сможет качественно и квалифицированно выполнять работу по одному или нескольким проектам".

***

Ранее сообщалось, что профессор ТПУ Павел Стрижак на встрече с президентом России Владимиром Путиным на Конгрессе молодых ученых в Сочи предложил создать аналог Российского образовательного фонда и кадрового резерва руководителей всех уровней в научных и образовательных организациях.

Аналог Российского образовательного фонда подразумевает создание образовательных программ на конкурсной основе, что позволит быстрее и проще популяризировать науку и обновлять существующие курсы. Президент поддержал оба предложения томского ученого.