Научное наследие профессора И. И. Палеева

(к 100-летию со дня рождения)

Научная и педагогическая деятельность уроженца Беларуси Ильи Исаковича Палеева (1901-1970 гг.) охватывала все основные разделы теплофизики и теплотехники - вопросы горения и теплообмена, печную технику, технику и теорию сушки, вопросы новой техники и т. п. И. И. Палеев явился одним из создателей Центрального котлотурбинного института им. И. И. Ползунова в Ленинграде. Связь с этим институтом он не прерывал до последних дней своей жизни. Илья Исакович проводил научные исследования также в Институте огнеупоров и в Керамическом институте. С 50-х годов И. И. Палеев поддерживал тесные связи с академиком А. В. Лыковым и руководимым им Институтом тепло- и массообмена Академии наук БССР. Преподавательская и научная деятельность И. И. Палеева в Ленинградском политехническом институте (ныне Санкт-Петербургский государственный технический университет) началась в 1931 г. на кафедре теплофизики, по профилю которой он закончил институт в 1929 г. С 1932 г. он одновременно руководил отделом промышленных печей в Ленинградском теплотехническом институте, работая с академиком М. В. Кирпичевым. В эти годы И. И. Палеев создал фундаментальный курс по теории печей и сушилок, выпустил монографию "Рационализация печей керамической промышленности" (1934 г.). При его участии были спроектированы и пущены в эксплуатацию многие крупнейшие предприятия по производству огнеупоров.

Характерной особенностью деятельности И. И. Палеева в этот период, как и в течение всей его жизни, была тесная связь теории и практики. Именно с этих позиций довоенные работы Ильи Исаковича были направлены на изучение процессов горения и теплообмена в печах, а также процессов при сушке керамических изделий. Полученные результаты по теории и практике сушки, не потерявшие актуальность до настоящего времени, были обобщены И. И. Палеевым в его докторской диссертации "Динамика сушки керамических изделий". Был дан детальный анализ физических процессов при сушке, и была впервые введена система критериальной обработки опытных данных по сушке и термовлагообработке керамических изделий. Благодаря этому получены обобщенные зависимости, которые были использованы в практических расчетах. Докторская диссертация защищена Ильей Исаковичем в ЛПИ в мае 1941 г. В ноябре 1942 г. он был утвержден в ученом звании профессора.

В период Великой Отечественной войны И. И. Палеев работал в Свердловске в Восточном научно-исследовательском институте топливоиспользования заведующим лабораторией мартеновских печей. Под его руководством выполнены работы по переводу мартеновских печей на отопление угольной пылью, смолой, пеком и другими заменителями нефтяного топлива, что позволило ряду заводов Урала избежать трудностей топливоснабжения в военное время. За эту важную для народного хозяйства работу Илья Исакович в мае 1945 г. был награжден орденом "Знак почета". В научном плане им в этот период разрабатывались вопросы подобия и моделирования процессов в металлургических печах.

В 1944 г. И. И. Палеев вернулся в Ленинград и приступил к восстановлению кафедры теплофизики ЛПИ, заведующим которой он был избран. Были организованы учебная и научно-исследовательская лаборатории, созданы современные курсы термодинамики, теплопередачи, теории горения и топочных процессов, реактивных двигателей, плазменных преобразователей энергии и т. п. Научные работы по вопросам горения и тепломассообмена проводились по заданиям промышленности и научно-исследовательских организаций. Большая роль принадлежит И. И. Палееву в постановке преподавания теплотехнических и теплофизических дисциплин на энергомашиностроительном факультете ЛПИ.

И. И. Палеевым совместно с сотрудниками выполнены фундаментальные исследования распыла и механизма горения жидкого топлива. Цикл работ по исследованию распыла, обобщенный в монографии "Распыливание жидкости форсунками" (1962 г.), включал в себя детальный анализ условий распыла, построение критериальной системы обработки опытных данных и проведение большого числа опытов с разными типами форсунок. Полученные данные, как и данные других исследователей, были обобщены в виде критериальных соотношений для процессов распыла. Это было сделано, по существу, впервые (1947-1949 гг.).

Проводимые под руководством И. И. Палеева работы по горению жидкого топлива имели принципиальное значение. Им совместно с сотрудниками и учениками детально изучался механизм горения капель жидкого топлива на основе как экспериментов, так и теоретических расчетов. При этом были внесены значительные уточнения в теорию горения капли. Впервые диффузионная теория при помощи модели приведенной пленки распространялась на каплю, обтекаемую потоком газа. Было проанализировано влияние на процесс горения конечной скорости химических реакций. Выяснено, что режим горения капель жидкого топлива (даже достаточно крупных - диаметром 1-2 мм) обычно не является диффузионным, зона горения достаточно размыта, пары частично выносятся в окружающую среду и температура в зоне горения ниже адиабатической. Однако к поверхности жидкости подводится приблизительно такое же количество тепла, как и при диффузионном горении. Следовательно, скорость испарения получается такой же, как и при диффузионном горении. Опыты, поставленные по инициативе И. И. Палеева, подтвердили все эти выводы.

Были исследованы также вопросы устойчивости горения капель (воспламенение, срыв горения), выяснены особенности горения капель тяжелых жидких топлив, изучено в опытах горение таких капель и их поведение при попадании на стенку камеры. Проанализированы также разные стороны процесса в камерах сгорания: смешение, воспламенение газовых смесей и распыленного жидкого топлива, стабилизация пламени и т. п. Эти исследования нашли развитие в дальнейших работах учеников И. И. Палеева.

Полученные данные по многим из перечисленных вопросов горения жидкого топлива обобщены в соответствующих главах монографии "Теория топочных процессов" (1966 г.), а также в упомянутой ранее монографии "Распыливание жидкости форсунками". И. И. Палеев уделял также много внимания изучению горения твердых топлив. В частности, им с сотрудниками выполнены работы по выяснению роли объемного реагирования и по выжиганию горючих добавок из пористого материала. В этих работах помимо теоретического анализа были подробно исследованы возможности опытного определения диффузионных и кинетических характеристик зольных горючих. Рассматриваемые работы получили и прямой промышленный выход. В частности, было впервые указано на одну из важнейших причин недожога в топках с кипящим слоем, связанную с преждевременным поступлением (по закону случая) частиц мелких фракций в выгружаемый зольный остаток.

И. И. Палеевым с сотрудниками изучались также процессы в газогенераторах, в частности, исследовалось взаимодействие присадок водяного пара в газогенераторах. Показана существенная роль реакции водяного пара с углеродом.

В последний период жизни наряду с работами по горению И. И. Палеевым с сотрудниками проводились обширные исследования по тепломассообмену двухфазных потоков. Впервые (1966 г.) была выдвинута и подтверждена в опытах и теоретических расчетах возможность возникновения кризиса теплообмена из-за высыхания пленки жидкости на нагреваемой стенке. Экспериментально показано, что в этом случае количество выпадающей на стенку жидкости не покрывает ее убыли из пленки (при испарении).

Детально изучено (в том числе с применением голографических методов) течение двухфазных сред с малым содержанием жидкой фазы в трубах и криволинейных каналах. Предложены критериальные формулы для расчета теплообмена и потерь напора в каналах при движении двухфазных потоков. Исследовано распределение концентрации добавок в потоке, а также изучен двухфазный пограничный слой со вдувом.

Был начат и развит в сотрудничестве с ЦКТИ и Институтом "Гипроникель" цикл исследований по конденсации паров металлов из газовых смесей на охлаждаемых поверхностях применительно к задачам энергетики и цветной металлургии. Поскольку пленка сконденсировавшегося металла высокотеплопроводна, тепловое сопротивление процессу конденсации практически отсутствует. Определяющим оказывается внешнее диффузионное сопротивление подводу паров металла через парогазовый пограничный слой. Были экспериментально определены коэффициенты диффузии паров ряда металлов в инертных газах, проведены опыты по конденсации цезия из смеси с аргоном. Полученные результаты согласуются с результатами теоретических расчетов, выполненных в том числе с учетом влияния туманоообразования вследствие пересыщения паров при пониженной температуре парогазовой смеси. В дальнейшем эти работы были расширены применительно к конденсации паров цветных металлов с опытным определением коэффициентов диффузии в инертных газах, азоте и водороде. В согласующихся с экспериментом расчетах коэффициентов диффузии по молекулярной теории использовались квантово-механические методы для определения потенциальной энергии взаимодействия молекул.

И. И. Палеев принимал активное участие в работе научных советов, семинаров, редакций журналов, а также проводил многочисленные консультации для сотрудников заводов, конструкторских бюро и научно-исследовательских организаций по проблемам горения и тепломассообмена. Эти консультации всегда были всесторонними и глубокими.

В послевоенный период Илья Исакович был награжден, как уже отмечалось, орденом "Знак Почета", а также орденом Трудового Красного Знамени и медалями.

И. И. Палеев был добрым, отзывчивым, принципиально честным человеком, пользовался большой любовью и уважением товарищей по работе, сотрудников, студентов и всех тех, кто обращался к нему по научным или другим вопросам. Работать с ним было легко и радостно. Илья Исакович оставил неизгладимый след в науке и технике, в жизни страны. Светлую память об Илье Исаковиче хранят все знавшие его.

В настоящее время ученики и последователи И. И. Палеева продолжают на кафедре теплофизики СПбГТУ исследования процессов горения и тепломассообмена, а также примыкающих физических и технических проблем и проблем математического моделирования и применения вычислительной техники, готовят инженерные и научные кадры в направлении теплофизики и молекулярной физики. Большое число учеников И. И. Палеева, среди которых много докторов и кандидатов наук, успешно трудятся в ряде отраслевых и академических институтов, высших учебных заведений, в конструкторских бюро, на заводах в России, Беларуси и в других странах.

К. М. Арефьев, М. Е. Лаврентьев, З. П. Шульман