Кафедра инженерной теплофизики (ИТФ) была организована в МЭИ в 1954 году. Инициатива ее создания принадлежала заведующему кафедрой теоретических основ теплотехники профессору М.П. Вукаловичу и молодым профессорам этой кафедры В.А. Кириллину и А.Е. Шейндлину. В.А. Кириллин стал заведующим новой кафедрой, А.Е. Шейндлин — его заместителем. Перед кафедрой была поставлена задача обеспечения высококачественной подготовки в МЭИ инженеров-исследователей тепловых процессов для нужд тепловой и ядерной энергетики, ракетно-космической отрасли, сверхзвуковой авиации, атомного флота.

Метод обучения будущих специалистов, который с самого начала стал применяться на новой кафедре, как нельзя лучше подходил для достижения поставленной цели. Основным и совершенно обязательным видом научной деятельности преподавателей кафедры стало выполнение экспериментальных и расчетно-теоретических исследований по заказам новых отраслей промышленности. К участию в исследованиях студенты кафедры привлекались, начиная со второго- третьего курсов, так что к защите дипломного проекта они приходили практически сформировавшимися специалистами, инженерами-исследователями, зачастую уже имея опыт выступлений на научных семинарах и конференциях и совместные с руководителем научные публикации. На выпускников кафедры был большой спрос во множестве организаций из тех отраслей, которые занимались разработкой и производством новой техники.

В первые годы кафедра под руководством В.А. Кириллина и А.Е. Шейндлина ведет энергичный поиск «своей» научной тематики: проводятся расчеты термодинамических свойств воды и пара при высоких параметрах состояния; анализируются перспективные методы преобразования энергии; исследуется теплофизика процессов получения искусственных алмазов; выполняются экспериментальные исследования теплофизических свойств конструкционных материалов при высоких температурах.

Кафедра ИТФ с самого начала в значительной степени была ориентирована на подготовку инженеров-исследователей для атомной промышленности. Поэтому именно на кафедре ИТФ доцентом (впоследствии профессором) Б.П. Голубевым была создана учебная лаборатория дозиметрии и защиты от ионизирующих излучений, которая существует до настоящего времени и проводит обучение студентов ряда специальностей.

За годы своего существования кафедра ИТФ создала девять хорошо оснащенных учебных лабораторий: экспериментальной теплофизики, термодинамики, теплофизических свойств веществ, физической гидродинамики, теплообмена, физики плазмы, дозиметрии и защиты от ионизирующих излучений, вычислительной техники, новых информационно- измерительных систем и технологий. В разное время на кафедре ИТФ возникали и развивались различные научные школы, созданные работавшими в ее коллективе выдающимися учеными.

В 1956 году на кафедру ИТФ с кафедры ТОТ переходят доцент Э.Э. Шпильрайн, профессор Б.С. Петухов со своей научной группой, а из Всесоюзного теплотехнического института — профессор Д.Л. Тимрот. На кафедре начаты прецизионные экспериментальные исследования транспортных свойств жидкостей и газов, исследования теплофизических свойств щелочных металлов и их паров, а также процессов гидродинамики и теплообмена.

Формируются научные школы Д.Л. Тимрота, Э.Э. Шпильрайна, Б.С. Петухова. В проблемной лаборатории теплофизики при кафедре по инициативе и под руководством А.Е. Шейндлина проводятся экспериментальные и расчетно - теоретические исследования свойств низкотемпературной плазмы и процессов, реализующих магнитогидродинамический метод прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

В 1960 году на кафедре под руководством В.А. Кириллина и А.Е. Шейндлина была создана Лаборатория высоких температур АН СССР. В 1963 году она превратилась в Научно-исследовательский институт высоких температур при МЭИ под руководством А.Е. Шейндлина. Спустя три года НИИВТ приобрел статус академического Института высоких температур — ИВТАН, а через некоторое время вырос в один из крупнейших институтов Академии наук. Его бессменный директор А.Е. Шейндлин до 1964 года был также первым заместителем заведующего кафедрой ИТФ, а затем вплоть до 1983 года эту должность занимал профессор Э.Э. Шпильрайн.

В разное время на кафедре ИТФ возникали и развивались различные научные школы, созданные работавшими в ее коллективе выдающимися учеными. Академик В.А. Кириллин создал школу экспериментального изучения состояния плотных газов и жидкостей. Это направление в течение многих лет продолжал и развивал ученик В.А. Кириллина профессор С.А. Улыбин. Под руководством академика А.Е. Шейндлина выполнялись экспериментальные исследования термодинамических свойств перспективных теплоносителей энергетических установок (обычной и тяжелой воды, азотного тетраксида), высокотемпературных конструкционных материалов. Научная школа Э.Э. Шпильрайна в основном специализировалась в области экспериментальных исследований теплофизических свойств жидких щелочных металлов и их паров. Уникальные результаты, которые были получены научным коллективом под руководством профессора Э.Э. Шпильрайна и доцента Е.Е. Тоцкого, легли в основу ряда фундаментальных справочников и использовались при проектировании и создании новых энергетических установок. Данное научное направление продолжил на кафедре ученик Э.Э. Шпильрайна профессор А.М. Семенов. Его научной группой в течение многих лет развивались расчетно-теоретические методы, и на этой основе были созданы справочные данные о термодинамических свойствах и коэффициентах переноса паров щелочных металлов. Еще один ученик и последователь Э.Э. Шпильрайна — доцент А.П. Севастьянов выполнял термо- и газодинамические расчеты и проектирование аппаратов для нетрадиционной энергетики.

Профессор Д. Л. Тимрот по праву считается одним из основателей отечественной школы экспериментальной теплофизики. Его учениками с гордостью называют себя многие выдающиеся ученые. В течение почти 40 лет Д.Л. Тимрот и огромное число его аспирантов и сотрудников выполняли исследования теплофизических свойств различных веществ, осуществить которые традиционными методами было невозможно. В последнее время эти исследования проводились под руководством профессора В.В. Махрова и доцента В.И. Мирошниченко.

Исключительно плодотворную научную школу экспериментального и расчетно-теоретического изучения процессов тепло- и массообмена создал член-корреспондент АН СССР Б.С. Петухов. Под его руководством и при его непосредственном участии на кафедре, а в дальнейшем и в ИВТАН были созданы уникальные экспериментальные стенды для исследования гидродинамики и тепло- и массообмена при течении жидкостей, газов и веществ при сверхкритических параметрах состояния, при химических реакциях, а также тепловых процессов, сопровождающих фазовые переходы — кипение и конденсацию. Б.С. Петуховым и его многочисленными учениками был выполнен огромный объем исследований для нужд тепловой и ядерной энергетики, оборонной промышленности.
Среди учеников Б.С. Петухова девять докторов и более 30 кандидатов наук. Научное направление, созданное Б.С. Петуховым, на кафедре продолжили его ученики Л.Г. Генин, В.Г. Свиридов, Ю.А. Кузма-Кичта, Ю.Б. Смирнов, Г.Г. Яньков.

Начатые по инициативе Б.С. Петухова исследования гидродинамики и теплообмена при течении электропроводных жидкостей в магнитных полях продолжила группа, возглавляемая в разное время профессорами Л.Г. Гениным и В.Г. Свиридовым. По результатам этих исследований защищены более 20 диссертаций, изданы монографии. На протяжении многих лет научная группа проводит комплексные экспериментальные исследования и численное моделирование течения и теплообмена в сильных магнитных полях в условиях, приближенных к реальным, в термоядерном реакторе-токамаке. Работы выполняются в постоянном сотрудничестве с РНЦ «Курчатовский институт», НИИЭФА имени Д.В. Ефремова, ФЭИ им. А.И. Лейпунского, ГНЦ РФ «Тринити» и другими организациями, участвующими в международной термоядерной программе ИТЭР и в отечественных разработках реакторов- токамаков.

Значительное место в научных исследованиях кафедры занимает изучение процессов гидродинамики и теплообмена при кипении чистых жидкостей, их смесей и двухфазных потоков в условиях свободного и вынужденного течения, а также процессов конденсации. Эти работы проводятся под руководством профессоров В.В. Ягова, Ю.А. Кузмы-Кичты, доцента Ю.Б. Смирнова. Получены новые опытные данные о теплообмене при пузырьковом и переходном режимах кипения жидкостей в условиях свободного движения, о теплообмене при кипении водных растворов солей, о кипении на интенсифицированных поверхностях. В коллективе разработана приближенная теория теплообмена при пузырьковом кипении чистых жидкостей и бинарных растворов, которая хорошо согласуется практически со всеми доступными опытными данными; предложены модели и получены уравнения для расчета теплообмена при переходном кипении жидкостей в большом объеме, теплообмена в вынужденном потоке при высоких приведенных давлениях, для расчета кризисов кипения в большом объеме чистых жидкостей и бинарных смесей.
В последние годы получен уникальный массив опытных данных об охлаждении высокотемпературных тел сферической и цилиндрической формы из различных металлов в насыщенных и недогретых жидкостях. Начало процесса - режим пленочного кипения, который более всего влияет на длительность охлаждения. Выявлены факторы, влияющие на прекращение пленочного кипения, и впервые разработана приближенная физическая модель, связывающая перегрев поверхности, отвечающий переходу к интенсивному режиму теплообмена, со свойствами тела, жидкости и режимными параметрами. Модель позволяет практически определять условия реализации режимов интенсивного охлаждения в процессах закалки и послеаварийного охлаждения элементов оборудования (в частности, активной зоны ядерного реактора). Значительный научный и практический интерес представляют также опытные данные о теплообмене при конденсации паровых смесей различных жидкостей, например, в условиях возникновения псевдокапельной конденсации.

Большие успехи в развитии численных методов исследования сложных процессов и систем достигнуты научной группой Г.Г. Янькова и В.И. Артёмова. В течение многих лет этим коллективом развивается компьютерный код ANES, ориентированный на численное моделирование процессов гидродинамики и тепломассопереноса в разнообразных элементах энергетических устройств. В последние годы работы ведутся по следующим направлениям: численный анализ вихреразрешающими методами (LES, DNS) «ухудшенных» режимов теплообмена при турбулентном течении жидкостей сверхкритического давления; турбулентные МГД течения жидких металлов и расплавов солей применительно к проектируемым системам охлаждения элементов термоядерных установок (бланкет, дивертор); моделирование процессов тепломассообмена и оптимизация металлогидридных систем аккумулирования, очистки и компримирования водорода; построение детальных моделей пленочной конденсации пара из движущейся парогазовой смеси на поверхности трубных пучков, содержащих сотни труб; моделирование процессов при взаимодействии расплава активной зоны с корпусом реактора в условиях тяжелой аварии ЯЭУ; решение различных задач тепломассообмена по заказам хозяйствующих субъектов.

Исследования в области физики низкотемпературной плазмы были начаты на кафедре ИТФ в 1960-х годах под руководством А.Е. Шейндлина. После создания Института высоких температур научную работу в этом направлении на кафедре возглавил профессор О.А. Синкевич. Под его руководством в 1968 году на кафедре ИТФ была создана первая в техниче- ских вузах СССР учебная лаборатория физики плазмы.
В настоящее время спектр исследований научной группы профессора О.А. Синкевича весьма широк: развитие неустойчивостей и распространение волн в низкотемпературной плазме; физика электрического пробоя конденсированных и газообразных сред; процессы в электрических дугах и СВЧ-разрядах; плазменные технологии переработки отходов и очистки газов; турбулентные и ламинарные течения газа и плазмы; естественная конвекция в атмосфере; возникновение и развитие сильных атмосферных вихрей; генерация и разрушение торнадо; динамика процессов на границе пар—жидкость, в том числе возникновение парового взрыва при тяжелых авариях на АЭС.

Под руководством профессора С.Н. Смирнова были разработаны методики расчета теплофизических свойств воды и ее изотопных аналогов в равновесном и метастабильном состояниях, а также электропроводности солей слабых электролитов.
В самом начале 90-х годов, когда стали возможными новые формы организации работ, на базе кафедры ИТФ по инициативе профессора В.Г. Свиридова была создана научно-производственная фирма «Центр автоматизации теплофизических исследований» (ЦАТИ). Сотрудники фирмы — преподаватели, научные сотрудники, аспиранты и студенты кафедры ИТФ и ряда других кафедр МЭИ. Фирма ЦАТИ профессионально занимается разработкой, созданием и внедрением систем автоматизации лабораторного эксперимента, испытаний и диагностики энергоустановок.
Автоматизированные системы, созданные ЦАТИ, обслуживают стенды для огневых испытаний авиационных и ракетных двигателей, аэродинамические трубы и другие сложные газодинамические и теплофизические объекты. К числу разработок, получивших признание и удостоенных дипломов и медалей выставок, относятся портативные системы комплексной диагностики для особо сложных условий эксплуатации. В результате деятельности ЦАТИ на кафедре ИТФ появилось перспективное учебно-научное направление — новые информационно-измерительные технологии в теплофизическом эксперименте — с лекционным курсом и учебными лабораториями. Сотрудниками кафедры осуществлен значительный вклад в развитие учебного процесса: разработана методика дистанционного лабораторного компьютерного практикума, позволяющая использовать в учебном процессе уникальные лабораторные стенды ведущих вузов страны для проведения лабораторных работ.
Развитие этого направления привело к созданию учебного Центра новых информационно-измерительных систем и технологий (ЦНИИСТ), входящего в систему повышения квалификации специалистов МЭИ. На базе ЦНИИСТ проходят обучение специалисты ведущих отраслей науки и промышленности России.

В последние годы на кафедре ИТФ создаются и развиваются новые научные направления как экспериментальных, так и теоретических исследований: прямое численное моделирование неизотермической МГД-турбулентности, исследование гидродинамики методом PIV- диагностики, анализ процессов испарения и конденсации с применением технологии параллельного программирования на графических процессорах, исследования люминесценции. Исследуются процессы тепло- и массопереноса при интенсивных тепловых и электромагнитных воздействиях, например, в установках для плазменной переработки отходов, в двигателях космических объектов. Проводится разработка энергетических установок с использованием низкопотенциального тепла, основанных на применении так называемого органического цикла Ренкина. Изучаются новые способы интенсификации теплообмена, например, с помощью использования теплообменных поверхностей с микро- и нанорельефом. Разрабатываются инновационные термостабилизаторы, исследуются новые режимы кипения, предлагаются новые способы дистанционной диагностики различных сред.

Сотрудники кафедры принимают активное участие в организации на базе МЭИ и проведении Российской национальной конференции по теплообмену - крупнейшего форума исследователей теплообмена, Международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» и Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»