Математическое моделирование процесса взаимодействия тепловыделяющих противогололедных материалов со снежно-ледяными отложениями

Инженер С.П. Аржанухина (Саратовский ГТУ)

Рассмотрены результаты математического моделирования процесса взаимодействия тепловыделяющих противогололедных материалов со снежно-ледяными отложениями.

Ключевые слова: зимнее содержание автомобильных дорог, дорожное покрытие, обледенение, противогололедные материалы, хлористый кальций, хлористый натрий.

Целью исследования (эффективности применения тепловыделяющих низкотемпературных противогололедных материалов на основе безводного хлористого кальция) стало создание системы проектирования оптимальных многокомпонентных составов на основе чистых солей и ингибиторов коррозии.

Доминирующим процессом взаимодействия противогололедного материала на основе безводного хлористого кальция является кристаллогидратация с выделением тепла гранулой и проникновение ее через снежно-ледяное отложение непосредственно до поверхности дорожного покрытия подобно тепловому сверлу-инъектору.

Задача исследования заключалась в моделировании теплофизического процесса взаимодействия тепловыделяющей гранулы и снежно-ледяного отложения.

Разработанное академиком Н. Н. Рыкалиным научное направление технологической теплофизики основано на развитии математической теории теплообмена, в частности метода источников теплоты [1].

Известно, что в математической теплофизике используется метод Грина, его аналог в теплопроводности твердых тел – уравнение Кельвина является фундаментальным решением уравнения теплопроводности. Оно описывает изменение температуры в неограниченном твердом теле, происходящее после выделения конечного количества теплоты мгновенным точечным источником. Тепловой процесс в неограниченном теле, вызванный источником теплоты любой формы и интенсивности, действующий постоянно или временно, движущийся или неподвижный, может быть изображен как комбинация температурных полей, создаваемых мгновенными точечными источниками теплоты. Теорема Н.Н. Рыкалина определяет возможность разделения пространственного процесса теплопроводности на ортогональные составляющие, что позволяет получить функцию Грина для ограниченных тел.

На практике различают три механизма распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и передачу тепла излучением. Технологическая теплофизика в силу особенностей технологических процессов основана на положениях теории теплопроводности.

Разработанная расчетная схема процесса взаимодействия гранулы тепловыделяющего противогололедного материала (ПГМ) со снежно-ледяным отложением (льдом) изображена на рис. 1 [2].

Рис. 1. Расчетная схема процесса взаимодействия гранулы

ПГМ со льдом

Список справочной литературы приведен по теплофизическим свойствам льда [1]. Коэффициент теплопроводности льда при -10°С равен 1,935 ккал/м·час·град, при 0°С - 2,2 ккал/м·час·град. Плотность льда при 0оС – 917 кг/м3. С понижением температуры плотность льда увеличивается, а объем уменьшается. В зависимости от температуры Тл и пористости n плотность ? и удельный объем V льда можно рассчитать по формулам Б.П. Вейнберга [1]:

------------------------------------------------------

страница: 1 2 3


 

тел: +7 (495) 669-11-20

669-11-30

www.remstrouauto.ru

119618, Россия, г. Москва,

пн-пт 9:00-18:00, сб 9:00-16:00

Мегаполис ООО
Все права защищены