КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 19-79-00308

НазваниеИсследование использования материалов с фазовыми переходами в строительных конструкциях для повышения их тепловой эффективности

Руководитель Бондарева Надежда Сергеевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" , Томская обл

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена

Ключевые слова плавление, тепловое сопротивление, естественная конвекция, скрытая энергия плавления, методы конечных разностей

Код ГРНТИ30.17.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Развитие технических систем, сетей городских застроек и транспорта приводит к стремительному росту потребления энергии, тепловым загрязнениям и выбросам. Большое количество энергии постоянно тратится на поддержание климата в жилых помещениях и технических строениях. В условиях жаркого климата непрерывно работают кондиционеры и вентиляторы, в холодных регионах большое количество энергии уходит на отопление. В связи с этим в последнее время стремительно развиваются пассивные системы кондиционирования и накопления солнечной энергии в строительных конструкциях. Одним из направлений развития является преобразование тепла и солнечного излучения в скрытую энергию фазовых переходов с использованием таких материалов, как парафины или жирные кислоты. Эти материалы обладают подходящими температурами фазовых переходов из твердого состояния в жидкое, высокой скрытой энергией плавления и при этом химически стабильны . Поглощение и выделение энергии происходит практически при постоянной температуре, что позволяет снижать температурные колебания в системе. Накапливание энергии происходит при превышении температуры плавления и препятствует перегреву конструкции, при дальнейшем снижении внешней температуры начинается процесс кристаллизации с высвобождением скрытой энергии. Предлагаемый проект направлен на решение ряда задач тепломассопереноса в системах на основе материалов с фазовыми переходами «твердое тело – жидкость», в качестве которых будут рассматриваться нормальные парафины. Парафины имеют высокую скрытую энергию плавления и низкую теплопроводность, не уступающую газобетону и кирпичу (газобетон λ = 0,18 - 0,28 Вт/м∙К, для кирпича λ = 0,56 - 0,95 Вт/м∙К). В данном проекте будут проанализировано влияние геометрических параметров конструкции, объемной доли парафина внутри строительных блоков (на примере внешних стен) на тепломассоперенос при суточных колебаниях и различных годовых значениях внешней температуры и интенсивности солнечного излучения. Будет изучено влияние теплофизических свойств выбранных материалов, в том числе влияние точки плавления на эффективность их использования в различных климатических условиях. Выбранная тема исследований на данный момент интенсивно развивается за рубежом. Исследования проводятся в условиях климата разных стран, таких как Япония, Китай, США, Индия, Франция и др. и в основном носят экспериментальный характер. Исследование теплопереноса в материалах с изменяемым фазовым состоянием осложнено наличием движущейся границы фазового перехода, которую не всегда можно определить экспериментальным путем. Следует отметить, что физические эксперименты, связанные с фазовыми превращениями с учетом конвективного теплопереноса, являются дорогостоящим и трудоемким методом исследований, а результаты не всегда дают достаточно четкую термодинамическую картину процесса в связи с ограничением количества измеряемых параметров в непрозрачном материале. Работа над проектом будет сопровождаться разработкой необходимых программных кодов и их реализацией для численного моделирования нестационарных задач плавления. Для выполнения проекта будет приглашен студент третьего курса бакалавриата. По результатам выполнения проекта будет защищена одна бакалаврская работа к концу второго года выполнения проекта.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---