Руководитель: д.ф.-м.н.
Ким Леонид Михайлович
Научное направление «Радиационная физика твердого тела» развивается на кафедре физики твердого тела с момента ее основания под руководством профессора Темиргали Абильдиновича Кокетайтеги (Кукетаев). Это научное направление является традиционным в современной физике твердого тела и материаловедении. Ее развитие стимулируется развитием ядерной энергетики, космической техники, разработкой технологий модификации физических свойств конструкционных материалов. Проводимые на кафедре физики твердого тела исследования характеризуются новизной и актуальностью. Рассмотрена проблема влияния полиморфизма в кристаллах на радиационно-стимулированные процессы. Внимание уделяется кристаллам, в которых механизмы подпорогового радиационного дефектообразования делятся на первичные и вторичные типы. Первые связаны с распадом электронных возбуждений, которые создаются непосредственным воздействием ионизирующей радиации; вторые — преобразованием первичных дефектов при взаимодействии продуктов радиолиза. Становится очевидным, что их миграция является структурно-чувствительной.
Основными объектами исследования являются чистые и активированные различными примесными ионами кристаллы галоидов аммония, сульфаты щелочных металлов и KDP. Среди них имеются кристаллогидраты.
Исследованы процессы безызлучательного распада экситонов в галоидах аммония на структурные дефекты. Предложена модель распада экситонов в галоидах аммония, обоснованная всеми имеющимися на сегодня экспериментальными фактами. Установлено, что в кристаллах со сложными катионами или анионами одной из основных причин радиационной неустойчивости являются ионизационные процессы с образованием химически активных частиц. Впервые показано, что полиморфный фазовый переход позволяет разделять первичные и вторичные механизмы образования стабильных радиационных дефектов, получать дополнительную информацию о радиационно-стимулированных процессах. Для соединений группы галоидов аммония и сульфатов щелочных металлов предложены модельные схемы образования и распада радиационных дефектов.
Результаты исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела, имеют значение не только в развитии современной физики твердого тела, но и позволяют решать целый ряд прикладных задач. Исследования сульфатов щелочных металлов привели к разработке ряда люминофоров, которые могут быть использованы для визуализации рентгеновского излучения. В настоящее время ведутся исследования по оптимизации параметров люминофоров.
По указанному выше научному направлению защищены 4 кандидатские диссертации.
Научные статьи и тезисы докладов -
Кукетаев Т.А. Радиационные дефекты и фазовые переходы в кристаллах / Т.А.Кукетаев, В.М.Юров, О.Д.Пак, Л.М.Ким // Известия АН КазССР. — Сер. физ.-мат. — 1988. — С. 35–38.
-
Кукетаев Т.А. Особенности распада экситонов на структурные дефекты в кристаллах галоидов аммония / Т.А.Кукетаев, К.С.Бактыбеков, Л.М.Ким и др. // Физика твердого тела. — 1989. — Т. 31. — Вып. 6. — С. 256–258.
-
Кукетаев Т.А. Механизмы рекомбинационной люминесценции в сульфате калия / Т.А.Кукетаев, Л.М.Ким, А.Х.Оразбаев // Вестн. Министерства образования и науки РК. — 1999. — № 2. — С. 32–37.
-
Ким Л.М. Полиморфные фазовые переходы и рекомбинационная люминесценция в кристаллах / Л.М.Ким, Т.А.Кукетаев // Вестн. КазГУ. Сер. физ. — 2000. — № 2 (9). — С. 3–12.
-
Kuketaev T.A. Influence of phase transition in crystals on radiation-induced processes / T.A.Kuketaev, L.M.Kim // 12th international conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials. — Tomsk, 2003. — Р. 45–46.
-
Кукетаев Т.А. Влияние гетеровалентных примесных ионов на процессы рекомбинации радиационных дефектов в сульфатах / Т.А.Кукетаев, Л.М.Ким // 4 th international conference «Nuclear and radiation physics». — Almaty, 2003. — Р. 248–249.
-
Кукетаев Т.А. Радиационное дефектообразование в кристаллах сульфата лития / Т.А.Кукетаев, А.Б.Бахытжан, Л.М.Ким // Известия вузов. Физика. — 2004. — № 3. — С. 87–88.
-
Салькеева А.К. Рекомбинационая люминесценция сульфата калия, активированного ионами самария / А.К.Салькеева, Л.М.Ким, Т.А.Кукетаев // Поиск. — 2005. — № 1 (37). — С. 15–17.
Контактная информация
100028, г. Караганда, ул. Университетская, 28,
КарГУ им. Е.А.Букетова.
8(3212) 77-03-79
kim@kargu.krg.kz
Физика импульсных и тепломассообменных
явлений в гетерогенных жидкостях
Руководитель: д.т.н., профессор
Кусаиынов Каппас Кусаиынович
Профессор К.К.Кусаиынов является основателем и руководителем одной из известных в Казахстане научных школ по теплофизике и теплотехнике. В начале 80-х годов ХХ в. К.К.Кусаиынов начал исследование гидродинамики и теплообмена двухфазных течений при наличии электрических разрядов в жидкости, получившее впоследствии название электрогидравлических явлений. Впервые проведенный цикл работ по исследованию влияния электрогидравлических явлений на гидродинамику, теплофизические и теплотехнические процессы, происходящие в элементах энергетических агрегатов, устройств и аппаратов, получил широкое признание не только в СССР, но и мировой научной общественности. В конце 80-х годов ХХ в. на основе исследования динамики ударных волн, созданных электрическими разрядами в жидкости в замкнутых полостях, обоснована возможность создания технологии интенсификации тепломассоотдачи теплообменных поверхностей промышленного применения. К.К.Кусаиыновым была разработана и создана система аппаратуры для очистки труб и пучков труб теплообменников, широко известная среди промышленников бывшего постсоветского пространства под названием «Искра», «Искра-ОТТ», «Искра-М». Аппарат нашел широкое применение в энергетической, химической, газонефтяной, металлургической, пищевой промышленности, в машиностроении, радиопромышленности, в коммунальном хозяйстве, где он применялся для очистки труб и пучков труб теплообменников, бойлеров, конденсаторов, экономайзеров, калориферов, решиферов, выпарных аппаратов, маслоохладителей, компрессорных установок, пастеризаторов молочной промышленности, дефлематоров производства спирта, трубчатых воздухоподогревателей ТВП на ГРЭС, котлов марки ДКВР, КЕ, Е, «БРАТСК» и другого оборудования. Благодаря гибкости рабочего органа аппарат очищает труднодоступные части промышленных агрегатов. Принцип очистки — применение энергии ударных волн, возникающих при микровзрывах во внутренней полости труб, заполненных технической водой, которые отслаивают твердые отложения в виде накипи, ржавчины, ила, золы, шлака, химических соединений, пищевых и промышленных отходов, не повреждая труб. Очистка производится как в вертикально, так и в горизонтально расположенных стальных, медных и латунных трубах.
На основе фундаментальных исследований К.К.Кусаиыновым была обоснована возможность использования электрогидравлических явлений для извлечения фосфора из фосфорного шлама при производстве желтого фосфора. Созданная технология опробована в производстве ДПО «Химпром», НДФЗ (г. Джамбул) и ЧПО «Фосфор» (г. Чимкент) и запатентована в ведущих странах мира, таких как США, Япония, Великобритания и др.
Под руководством К.К.Кусаиынова проведены фундаментальные экспериментальные исследования эволюции давления ударной волны, создаваемые электрическими разрядами в газожидкостной среде. Данные исследования легли в основу создания нового научного направления в нелинейной физике — теории самоорганизации многофазных и гидродинамических систем, получившей название «Фрактальной теории гидродинамики, теплообмена и электрогидравлических явлений в гетерогенных средах». Впервые было показано, что такие многофазные системы, как «газ + жидкость», «жидкость + твердые частицы», «газ + жидкость + твердые частицы» можно исследовать как фрактальные объекты. Обнаруженные нелинейные эффекты роста амплитуды импульса давления в средах типа «СО2 + вода», а также нелинейный эффект поведения амплитуды импульса давления в зависимости от концентрации твердых частиц в жидкости объяснены с точки зрения фрактальной теории.
На основе проведенных под руководством К.К.Кусаиынова фундаментальных экспериментальных и теоретических исследований электрогидравлических явлений в многофазных гетерогенных средах в настоящее время сформирован ряд новых научных и научно-технологических направлений:
– Разработка, создание и внедрение технологии восстановления эксплутационных характеристик теплообменных поверхностей сложной конфигурации на основе использования электрогидравлических явлений в гетерогенных средах;
– Возможность извлечения ценных компонентов из природных минералов и промышленных отходов с использованием подводных электрических взрывов в сложных многокомпонентных средах и интенсификация физико-химических процессов, происходящих в промышленных технологиях;
– Разработка, создание и внедрение новой технологии измельчения и дробления природного материала (волостанита, кварца) с использованием электрических разрядов в многофазной жидкости с целью промышленного освоения природных запасов Республики Казахстан;
– Влияние импульсов давлений, создаваемых подводными электрическими разрядами на структуру и физико-химические свойства углей Карагандинского и Шубаркульского угольных бассейнов. Интенсификация горения и выделения тепла в процессе электрогидравлической обработки углей переводом их в жидкое состояние или в состояние водоугольной смеси.
Приведенные выше результаты являются крупным вкладом в развитие современной теплофизики и промышленной теплотехники. Разработанные и внедренные новые технологии не имеют равных себе аналогов в мире, благодаря чему получили широкое распространение в ведущих странах мира.
В связи с важностью исследований, проводимых профессором К.К.Кусаиыновым и его учениками, эти работы были включены в программы, координируемые АН СССР, АН КазССР, НАН РК, Министерством образования и науки РК.
Результативность работы
Технология восстановления эксплутационных характеристик труб и пучков труб теплообменников путем разрушения и очистки от отложений под воздействием подводных электрических разрядов защищена рядом авторских свидетельств СССР и патентов.
Проведено более 50-ти внедрений системы аппаратуры в странах СНГ. География внедрения охватывает ведущие промышленные предприятия таких городов, как Москва, Ленинград, Воронеж, Волгоград, Екатеринбург, Новосибирск, Кемерово, Томск, Красноярск, Улан-Уде, Южно-Сахалинск. Кроме того, проведен ряд работ по внедрению системы аппаратуры в близлежащих районах Китая (Алтай, СУАР и др.). В настоящее время аппаратура «Искра» имеет мировую известность и запатентована в ведущих странах мира.
Под руководством К.К.Кусаиынова были успешно защищены 5 кандидатских диссертаций. В настоящее время под его руководством работают 1 докторант и 5 аспирантов.
Публикации
По результатам проведенных исследований опубликовано свыше 180 научных и учебно-методических трудов, в том числе 2 монографии, 1 учебник, 1 учебное пособие, получено 14 патентов.
Авторские свидетельства, патенты, предпатенты
1. А.с. 1221796 СССР. Устройство для очистки труб теплообменников. МКИВОЗВ от 09.04.1985.
2. А.с. 1587768 СССР, В08В 9/00. Способ очистки внутренней поверхности труб от отложений. От 22.04.90 (ДСП).
3. Патент 2199312 Великобритания, С 10в25/02. Способ получения термического фосфора из водной суспензии фосфорного шлама. От 6.06.1990.
4. А.с. 1539502 СССР, F28F 13/16. Способ интенсификации теплообмена. От 30.01.90.
5. А.с 1768333 СССР, В08В 9/04. Электрогидравлическое устройство для очистки труб. От 15.07.92.
6. Патент 251 Республика Казахстан. Устройство для очистки труб.От 17.12.92.
7. Патент 250 Республика Казахстан. Способ очистки внутренней поверхности труб. От 17.12.92.
8. Патент 444 Республика Казахстана. Электрогидравлическое устройство для очистки труб. От 11.06.93.
9. Патент 37715 Республика Казахстан. Прибор для измерения теплового потока. 2001/1649.1. От 19.12.2001.
10. Патент. 38089 Республика Казахстан. Электрогидроимпульсный способ получения белка из кости. 2002/0229.1. От 25.02.2002.
11. Патент 38746 Республика Казахстан. Способ сжигания экибастузского угля в паровом котле БКЗ-420–140–5. 2002/0089.1. От 01.02.2002.
12. Патент 12247 Республика Казахстан, Кл.F.28G, 7/00. Способ очистки труб от твердых и сверхтвердых отложений. От 03.09.2002.
Монографии
1. Кусаиынов К.К. Электрогидравлические явления в двухфазных средах. — Караганда: Изд-во КарГУ, 2003. — 114 с.
2. Кусаиынов К.К. Определение тепловых сопротивлений тонкослойных покрытий при температуре окружающей среды / К.К.Кусаиынов, В.К.Гладкова. — Караганда: Изд-во КарГУ, 2003. — 50 с.
Научные статьи и тезисы докладов -
Кusainov К.К. The fractal model of a two-phase fluid flow in a pipe: Thermophysics and Aeromechanics / К.К Кusainov, S.E Sakipova // Novosibirsk. — 1998. — Vol.5. — № 4. — Р. 505–516.
-
Кусаиынов К.К. Нелинейные физические особенности двухфазной среды при наличии электрогидравлического эффекта / К.К.Кусаиынов, С.Е.Сакипова // Известия вузов. Сер. Физика. — Томск: Изд-во Томского ун-та, 1998. — С. 108–111.
-
Кусаиынов К.К. Нелинейные физические характеристики высоковольтного электрического разряда в двухфазной жидкости / К.К.Кусаиынов, С.Е.Сакипова // Инженерно-физ. журн. — Минск. —1999. —Т. 72. — № 4. —С. 719–728.
-
Кусаиынов К.К. Влияние акустического воздействия на динамику переходного участка осесимметричной струи и факела / К.К.Кусаиынов, С.М.Мухамедин // Динамика сплошной среды: сб. науч. тр: Вып. 115. — Новосибирск, 1999. — С. 103–105.
-
Кусаиынов К.К. Методы снижения оксидов азота при сжигании экибастузского угля / К.К.Кусаиынов, В.К.Корабейникова // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Региональные проблемы энергосбережения в децентрализованной энергетике». — Киев, 2000. — С. 57–61.
-
Кусаиынов К.К. Фрактальная динамика гетерогенных потоков при импульсных нагружениях / К.К.Кусаиынов, С.М.Мухамедин, А.Ж.Турмухамбетов, С.Е.Сакипова // Известия вузов. Проблемы энергетики. — Казань, 2001. — № 7–8. — С. 3–8.
-
Кusainov К.К. Influence of the cumulative effect on the hydrodynamics of an electric discharge in a heterogeneous medium / К.К.Кusainov, S.E.Sakipova, S.Mukhamedin // Russian Physics Journal. — USA, 2001. — Vol. 44. — N. 4. — P. 424–426.
-
Кусаиынов К.К. Установка для электрогидравлической очистки поверхности труб от твердых отложений / К.К.Кусаиынов, Б.Р.Нусупбеков, А.Ж.Турмухамбетов // Промышленная теплотехника. — Киев, 2001. — Т. 23. — № 3. — С. 10–12.
-
Кusainov К.К. Modelling of nonlinear processes based on the method of group registration of arguments / К.К.Кusainov, S.E.Sakipova, G.M.Shaimerdenova // International conference on the methods of aerophysical research: Материалы . 11 Междунар. конф. — Novosibirsk, 2002. — P. III. — Р.145–147.
-
Кusainov К.К. Aerodynamics of the cylinder in a cross flow / К.К.Кusainov, S.E. Sakipova // Eurasian physical technical journal. — 2004. — Vol. 1. — № 1. — Р. 71–75.
-
Кусаиынов К.К. Физические свойства кластеров и их динамика при электровзрыве / К.К.Кусаиынов, С.Мухамедин, Е.Б.Уалиев // Материалы 5-й Междунар. теплофиз. школы «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством». — Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2004. —Ч. 1 —С. 166–170.
-
Кусаиынов К.К. Влияние электрогидроимпульсной обработки на свойства и структуру волластонита / К.К.Кусаиынов, С.Е.Сакипова, Б.Р.Нусупбеков, А.С.Ныгыманова // Фракталы и прикладная синергетика: Тр. IV Междунар. междисциплин. симпозиума. МГОУ. — М., 2005. — С. 260–261.
-
Кусаиынов К.К. Фрактальный анализ импульсных явлений тепломассообмена в гетерогенной жидкости / К.К.Кусаиынов, С.Е.Сакипова // Тяжелое машиностроение.— 2005. — № 9. — С. 41–44.
Контактная информация
100028, г. Караганда, ул. Университетская 28,
КарГУ им. Е.А.Букетова.
8 (3212) 77–04–01
physics@ksu.kz
Достарыңызбен бөлісу: |
