автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Рабочие процессы и обоснование параметров электрических снеготаялок

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ Дмитрий Валерьевич

РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СНЕГОТАЯЛОК

05.05.04. - Дорожные, строительные и подъёмно-транспортные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 2005

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете на кафедре "Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование" (г. Тюмень).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических наук, доцент

Мерданов Шахбуба Магомедкеримович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

Серебренников Анатолий Александрович

кандидат технических наук, доцент Скворцов Исаак Дмитриевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Главное управление строительства

Правительства Тюменской области. Управление транспорта и дорожного строительства

Защита состоится 23 декабря 2005 г. в 12м часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского 38, зал им. Косухина.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре Тюменского государственного нефтегазового университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим присылать в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан__2005 г.

Телефон для справок: (3452) 20-91-27

Ученый секретарь - )

диссертационного совета *<!!( П.В. Евтин

Д 212.273.04 ^

?Я

№9 ой 3

^ ' ^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Особенности климатических условий нашей страны таковы, что для большинства регионов наиболее проблемным вопросом является зимнее содержание автомобильных дорог. В это время года происходит существенное изменение состояния их поверхности, что вызывает усложнение условий движения автомобилей. Как правило, в большинстве городов снежная масса, собираемая с улиц, вывозится на снегосвалки.

Однако с ростом городов создание снегосвалок, способных вместить требуемое количество снега, является весьма проблематичным. К тому же необходимо учитывать влияние такого количества тающей снежной массы в весенний период на экологию. Поэтому к настоящему моменту в некоторых городах России производится внедрение в процесс уборки улиц зимой систем непрерывной утилизации снежной массы (снеготаялок).

Практика показывает, что применяемые к настоящему времени стационарные снеготаялки используют непосредственно тепловую энергию (на природном топливе, сбросных водах ТЭЦ или коллекторах канализаций). Это обуславливает ряд недостатков их использования. Мобильные снеготаялки зависимы от сбросных коллекторов и малопроизводительны. Проектирование снеготаялок полустационарного типа, монтаж которых будет осуществляться на сезон в зависимости от объема работ, позволит избежать обозначенных недостатков.

Разработка снеготаялок на основе более универсального для городских условий вида энергии - электрической - является перспективным направлением развития данного вида техники для уборки городских улиц. Применение такого вида снеготаялок особенно эффективно в регионах, являющихся поставщиками (донорами) электроэнергии. Кроме того, существует необходимость определения методики нахождения влажности и компонентного состава снежной массы для оптимизации процесса ее растепления.

Актуальным является исследование электрофизических характеристик снежной массы, их изменение при длительном воздействии электрического тока, разработка методики определения параметров снежной массы, принципиальных моделей снеготаялок на основе изученных свойств и методики расчета такого типа снеготаялок.

Цель работы заключается в совершенствовании процесса утилизации снежной массы путем разработки электрических полустационарных моделей снеготаялок и общей методики их расчета, а так же методики измерения компонентного состава и влажности снежной массы.

Объектом исследования является принудительный процесс растепления снежной массы, а предметом исследования - этот процесс, заключающийся в воздействии на снежную массу электрического тока.

Методы исследований. В работе использовались следующие методы исследований: литературный поиск, патентный обзор, математическое моделирование исследуемого процесса, экспериментальные исследования, математическая статистика при обработке экспериментальных исследований, аналитические изыскания на каждом из этапов. Экспериментальные исследования проводились на оригинальном оборудовании, разработанном в процессе работы.

Научную новизну составляют: - общая классификация механизмов и уицийив для-утилизации снежной массы (снеготаялок); I Библиот«аНАЯ I

I ¿ту/

■ ■■■ ' и а-ш

- способ утилизации снежной массы при помощи непосредственного воздействия электрической энергии;

- экспериментальные зависимости начального удельного электрического сопротивления снежной массы от параметров электрического тока, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и времени действия тока;

- экспериментальные зависимости времени растепления снежной массы от напряжения на токовых электродах, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и расстояния между токовыми электродами;

- математическая модель таяния снежной массы под действием электрического тока;

- методика определения влажности и компонентного состава снежной массы по электрическим характеристикам.

Практическая ценность состоит:

- в разработке методики определения влажности и компонентного состава снежной массы по электрическим характеристикам;

- в разработке принципиальных схем снеготаялок на основе пропускания через снежную массу электрической энергии;

- в разработке общей методики расчета параметров электрических снеготаялок;

- в определении рекомендаций по применению зависимостей и методик.

Реализация результатов работы. Полученные зависимости и методики могут быть использованы при проектировании и расчете режимов работы снеготаялок на основе электрической энергии. Применение методики определения начальных параметров снежной массы возможно при оптимизации режимов работы снеготаялок с целью минимизации энергетических затрат на растепление. На защиту выносятся:

- экспериментальные зависимости начального удельного электрического сопротивления снежной массы от параметров электрического тока, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и времени действия тока;

- экспериментальные зависимости времени растепления снежной массы от напряжения на токовых электродах, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и расстояния между токовыми электродами;

- методика определения компонентного состава и влажности снежной массы по ее электрическим характеристикам;

- принципиальные схемы снеготаялок, базирующихся на исследованных процессах;

- общая методика расчета параметров электрических снеготаялок. Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на региональной научно-практической конференции «Нефть и газ», г. Тюмень, 2004 г.; международной научно-практической конференции «Интерстроймех - 2004», г. Воронеж, 2004 г.; международной научно-практической конференции «Интерстроймех - 2005», г. Тюмень, 2005 г.; между-

народной научно-практической конференции «Стройкомплекс - 2005», г. Ижевск, 2005 г.; международной научно-практической конференции «Heavy Machinery НМ 2005», г. Кральево (Сербия и Черногория), 2005 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы автором опубликовано в 10 печатных научных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов по работе, списка использованной литературы из 142 наименований и приложения. Общий объем работы 175 стр., в том числе основной текст - 136 стр., приведены 38 рисунков, 21 таблица и 57 формул.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечены актуальность и цель работы, методы исследования, научная новизна, практическое значение полученных результатов и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ методов зимнего содержания автомобильных дорог. Отмечается, что собираемую с городских улиц массу назвать снегом можно лишь с достаточной долей условности, поэтому вводится понятие снежной массы. Снежная масса - это неравномерная по своему объему и плотности система, включающая в себя три основные составляющие:

а) снеголедовые частицы и воду в свободном состоянии;

б) соли и свободные химические вещества;

в) частицы грунта.

Отмечается, что содержание компонентов в снежной массе зависит от применяемой технологии уборки улиц и дорог.

Методы утилизации снежной массы можно классифицировать на два основных направления по сроку и типу действия:

- «пассивные» - вывоз снежной массы на снегосвалки или ее прямой сброс в водные объекты города;

- «активные» - применение методов искусственного растепления снежной массы (снеготаялки).

Приведены результаты анализа требований к содержанию снегосвалок и сплаву талой снежной массы по городским коммуникациям.

Отмечаются проблемы, связанные с «пассивными» методами утилизации снежной массы. В частности, распределение массовой доли хлоридов в реках по природе их происхождения показывает, что до 85% хлоридов связаны с вывозом снежной массы на снегосвалки, после применения противогололедных материалов. Проблемой городских дорожных служб является также необходимость транспортировки снежной массы на дальние расстояния в связи с удаленностью снегосвалок от городских объектов. Кроме того, укладка снежной массы на газоны и обочины до естественного таяния в весенний период приводит к неравномерности загрузки очистных сооружений города. Во многих городах пропускная способность ливневой канализации не отвечает потребностям города при массовом таянии снега в весенний период.

Общедоступные источники не имеют сведений о классификации снеготаялок. Для обеспечения необходимой системности сведений по типам снеготаялок и снегоплавильных пунктов было решено предложить их классификацию.

Рассмотрена структура и динамика изменения долевого использования методов >тилизации снежной массы на примере г Москвы. Отмечено внедрение снеготаялок в других крупных городах России.

Проведен анализ конструктивных решений снеготаялок и принципов их работы, с целью выявить основные тенденции развития науки в рассматриваемой области коммунального хозяйства. Отмечены основные недостатки существующих типов снеготаялок Изучение возможности применения электрической энергии, учитывая ее универсальность, в системах утилизации снежной массы ■могло бы способствовать решению ряда научных и прикладных задач.

Отмечается возможность разработки и использования снеготаялок полустационарного типа. Создание компактных снеготаялок поможет обеспечить сокращение транспортных расходов по перевозке снега, а так же возможность утилизации малых объемов в короткие сроки.

Известны способы измерения влажности различных материалов по их электрической проводимости. Применение такого способа для определения состава снежной массы и ее влажности может явиться одним из перспективных направлений для совершенствования систем ее утилизации.

На основе выполненного анализа были сформулированы задачи исследования'

1. Предложить общую классификацию механизмов и устройств утилизации снежной массы;

2. Провести экспериментальные исследования по определению электрофизических характеристик снежной массы;

3. Изучить влияние электрического тока на характеристики снежной массы;

4. Разработать методику определения компонентного состава снежной массы и ее влажности по электрическим характеристикам;

5 Разработать принципиальные схемы снеготаялок, базирующихся на исследованных процессах.

6. Разработать общую методику расчета параметров электрических снеготаялок.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. Разработана общая методика исследования, включающая три основных этапа: первый этап служит для подготовки теоретических и экспериментальных предпосылок проведения разработок следующих этапов, имеющих конкретное назначение по решению задач исследований; выходными данными второго этапа являются скорректированные математические модели рассматриваемых процессов, графические зависимости влияния факторов на процесс таяния снежной массы под действием электрического тока, экспериментальные предпосылки для разработки моделей снеготаялок, итоги теоретических исследований, направленные на решение задач исследований; третий этап состоит из завершающих исследования аналит и-ческих изысканий.

Рассмотрены основные параметры снежной массы, которыми можно в полной мере описать ее свойства в рамках исследования. Отмечается, что рядом ученых проведены исследования электрических характеристик таких материалов. как лед, грунт, соль; что позволило использовать накопленный опыг при разработке экспериментальной установки Снежную массу можно рассматривать как тело, имеющее ).чектрическое сопротивление, соответственно, можно пред-

положить, что растепление ее будет производиться за счет нагрева, как проводника электрического тока.

Оценку влажности снежной массы решено производить по ее температуре, используя зависимость, предложенную Карнауховым H.H. и Мердановым Ш.М.:

= 14,11-1,715-Г. (1)

Процесс таяния снежной массы под действием электрического тока может характеризоваться изменением удельного электрического сопротивления:

V = А,-А- (2)

где р„ - начальное значение удельного электрического сопротивления; р, - удельное электрическое сопротивление в момент времени t.

Рассмотрены методы измерения электрофизических свойств материалов, оценка которых в работах Фролова А.Д., Шавлова A.B., Маэно Н., Насимура X. и др. позволила сделать выбор в пользу четырехэлектродного метода.

Начальные электрические свойства зависят от начальных параметров объекта:

p0 = f<jr;T;p-,S;G-,H); (3)

где параметры функции соответственно: влажность, температура, плотность, содержание солей, содержание грунта, содержание снеголедовых частиц.

Электрические свойства в момент времени t зависят, кроме того, и от параметров, характеризующих нагрузку:

A=/0r;r;p;S;G;tf;(/;/;i); (4)

где параметры функции соответственно: влажность, температура, плотность, содержание солей, содержание грунта, содержание снеголедовых частиц, напряжение, сила тока, расстояние между токовыми электродами.

Причем, расстояние между токовыми электродами непосредственно не влияет на проводимость (удельное электрическое сопротивление), однако, необходимость учета данного фактора обуславливается его непосредственным влиянием на время растепления снежной массы.

Предложены гипотезы об общем виде частных зависимостей удельного электрического сопротивления и времени растепления снежной массы от рассматриваемых параметров.

Средняя плотность снежной массы, вывозимой на утилизацию, составляет 0,3 т/м3, поэтому при проведении экспериментальных исследований плотность как фактор варьирования не рассматривался.

Определены факторы варьирования на различных этапах эксперимента:

Т1Ж1, - температура окружающей среды, в "С;

S,G,H - компонентный состав снежной массы, в массовых долях;

U - напряжение на токовых электродах, в В;

t - время действия тока, в сек;

L - расстояние между токовыми электродами, в см.

Растепление снежной массы при помощи электрического тока возможно по вопросам электрической безопасности на промежутке: «снежная масса» «снежная каша», так как этот этап заключается в заполнении пор системы «снег - грунт - соль» водой и потеря стабильности системы с последующей возможностью транспортировки самотеком.

Результаты пробного эксперимента показали, что скорость изменения удельного электрического сопротивления значительно выше при действии пере-

меннот пока, чем постоянного На основе аналитических исследований была разработана экспериментальная установка (рис 2).

Рис. 2. Схема лабораторной установки

Установка содержит трансформатор (ЛАТР) для получения переменного тока различного напряжения, выпрямитель для получения постоянного тока, парные переключатели для изменения режима работы установки (режим нагрузки - режим измерений), приборы контроля электрических параметров для проведения измерений, токовые электроды для подачи нагрузки на образец, потенциальные электроды для снятия измерений

В третьей главе приведены планирование этапов эксперимента, методика и план проведения эксперимента, а также их результаты и получение общих многофакторных зависимостей

Целью экспериментальных исследований является получения частных интерполяционных моделей, которые бы предоставили возможность нахождения результата функции с требуемой точностью при заданных условиях.

Приведена методика проведения эксперимента, который разделен на четыре этапа, на каждом из которых варьируемые факторы различны, а остальные факторы фиксированы.

В общем виде методика проведения эксперимента включает в себя гри

лапа

1) Подготовка образца

2) Подготовка установки к работе

3) Снятие измерений.

Определены диапазоны варьирования факторов из условий их варьирования в естественных условиях и возможности технической реализации способа

Определены зависимости начального удельного электрического сопротивления снежной массы (рис. 4 - 6).

Из фафической интерпретации зависимости (рис. 6) можно заключить, что наименьшее электрическое сопротивление имеет снежная масса с долей I рун 1а порядка 40 %, либо содержащей 10-30 % солей, а гак же содержащая )ги компоненты в разных пропорциях, но не более 40 % от общей массы обра)-ца

М<шрил.ьни1 и<1 юконы* пек | ро 1ах В

Рис. 4. Зависимость удельного электрического сопротивления от напряжения на токовых электродах

Рис. 5. Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры окружающего воздуха

¿г.

М 20

Ш 35 £23 55

ИЗ 10О СЗ 125

Ш 165

■I аЬте

Предположение

г) = <■„ + (<", \ + (\) : + (С, 1+Г.) *+(Г, г + ГЛ 1 Общий вид

рШ О 14П2 С + 80 04 Н + 194 05 5 4П 02 О Н -6111 С <> -48 0: Н $

Рис. 6. Зависимость удельного электрического сопротивления от компонентного состава снежной массы

*----- *

во

*70 *

| » I40

Я 20

I

\ А

Предположение

Л , У = С0-ес,'*\

Общий вид

---- . А р (0 = 72,09 • е"0,00*';

1 \ 1 ' . 1 I 4 Г

Ю 120 1вО 240 ХЗО ЭбО 420 4в0

Рис. 7. Зависимость удельного электрического сопротивления снежной массы от времени действия электрического тока

Следовательно, при выборе режима работы по принудительному таянию необходимо учитывать и возможности регулирования состава и количества примесей, а так же их влияния на режим работы снегоплавильного пункта.

Определена зависимость удельного электрического сопротивления от времени действия электрического тока (рис. 7).

Определены зависимости времени растепления снежной массы от параметров снежной массы и характеристик (рис. 8-11).

При определении интерполяционных зависимостей производилась оценка их адекватности экспериментальным данным. Численные значения коэффициента корреляции составили 0,99 - 0,97; коэффициента детерминации 0,98 - 0,95. Это свидетельствует о достаточной адекватности модели. Средняя ошибка аппроксимации составила 0,98, что не превышает допустимые пределы.

Для удобства использования математического аппарата к описанию поведения снежной массы под действием электрического тока составлена общая математическая модель, которая затрагивает влияние всего комплекса факторов. Необходимость проведения таких расчетов была предусмотрена при планировании экспериментальных поисков, что обусловило выбор начальных параметров исследований.

Представив каждую зависимость в виде (5), можно: во-первых, определить объективность предложенных зависимостей, определяя постоянную зависимости для определенных начальных условий; во-вторых, вынести за знак функции постоянную для данных начальных условий величину.

/(*)='„ •/(*); (5)

где /0 - время растепления образца в «нулевых» условиях - постоянная для определенных начальных условий величина;

/(х) - функциональное влияние конкретного фактора на время растепления образца.

-- Предположение

- I =(.'„ +С, 1п1 V)

а. « 180 2

8. 120 ■-

ей

60

Общий вид

((У) = 996-130 \п(1У)

0 50 100 150 200

Напряжение на токовых электродах В Рис. 8. Зависимость времени растепления снежной массы от напряжения на токовых электродах

!

I 300

Предположение

г = с,

Общий вид

- /('/„,,,) = 355,25

Температура окружающем среды ф*д С

Рис 9. Зависимость времени растепления снежной массы от температуры окружающей среды

Предположение

/(г = Си + (С, 1+С ) г + (С, > + : + (. ) \

Соль

О 01 02 03 04 05

Стг Г рунт

Рис. 10. Зависимость времени растепления снежной массы от ее компонентного состава

А

10 15 20

Ришш» мотглу тмижымм мирнии, см

Рис. 11. Зависимость времени растепления снежной массы от расстояния между токовыми электродами

Общая зависимость времени растепления (в сек.) п килограмм снежной массы электродами площадью А = ЬхИ м2 примет следующий вид: 'общ = 12,44 • (2,67 - 0,35 • 1п(£/)) • (о,95 •е~°'с"г"г' )• (0,1 • Ь) ■

(Я + 5,54С + 0,975-5,88ЯС + 2Я5-4,62<3£)-^;

где и - напряжение на токовых электродах, В; Т0КР - температура окружающей среды, °С;

(6)

£ - расстояние между токовыми электродами, см;

Я, С, 5 - компонентный состав снежной массы (массовая доля снега, фунта и соли, соответственно);

Общая зависимость начального значения удельного электрического сопротивления снежной массы:

рн = 72,09 (о,08 (е00""-!))-

л'4*

- 0,02 +1,23 е

(7)

(1,96(7 +1,11 • Я + 2,77• 5-5,78-в-Н-0,85• б • 5 - 7,18 - Я - 5); Используя зависимость (7), была определена функция, описывающая из-

менение удельного электрического сопротивления с течением времени.

Ро*щ=РН- '-00М' = 72,09 • (о,08 ■ "-!))■

- 0,02 +1,23 е

(8)

• (1,96 ■ б +1,11 • Я + 2,77 • 5 - 5,78 -й-Н - 0,85 ■ б • 5 - 7,18 • Я • 5) • е'от';

Графическое представление общих зависимостей затруднено ввиду большого числа факторов, поэтому наглядное представление о влиянии того, либо иного фактора можно получить лишь по частным зависимостям. Однако математические выражения общих зависимостей представляют значительный интерес, как при проектировании и подборе режимов работы снеготаялок, так и для описания процесса таяния снежной массы под действием электрического тока.

В четвертой главе приведены результаты работы и пути их практического применения.

Предложена методика определения начальных параметров снежной массы по ее электрическим характеристикам.

1) Выбор образцов для исследования

2) Среда исследования образцов

3) Размещение электродов

4) Замер начальных электрических параметров

На данном этапе производится замер рн - удельного электрического сопротивления. Результаты измерений первого образца подставляют в уравнение:

р„, =72,09 (0,08 -(е0 в"^-1))-

- 0,02 +1,23 е 1 >

(9)

■ (1,96 • в +1,11 • Я + 2,77 • 5 - 5,78 • б • Я - 0,85 • О • 5 - 7,18 • Я • 5) где IV - начальная влажность снега, в процентах. Результаты измерений второго образца подставляют в уравнение:

'ШГ

Рнг= 72,09 • (о,08 • (е0,019 "-!))■

- 0,02 +1,23 ■ е

-ад

(10)

(1,96 О + 1,11Я + 2,77-5-5,78 0-Я-035 (? 5-7,18-Я-Я) 5) Время до растепления Первый образец выдерживается под электрической нагрузкой в течение промежутка времени, необходимого для растепления образца до состояния снежной каши; результаты подставляются в уравнение (11).

• 0,95-е 1 '•"5 > ■

¡р = 12,44 • (2,67 - 035 • 1п(£/))-

(0,1

(П)

• (Я + 5,54 • в + 0,97 • 5 - 5,88 • Я • б + 2 • Я • 5 - 4,62 -£?•$)•—.

А

6) Решение системы уравнений Для вычисления четырех неизвестных решается система уравнений (12).

Н+Я+в= 1;

рИ1 =72,09 •(0,08-(<Л0'"/-1))-

- 0,02 +1,23 е

(1,96С + 1,И-Я + 2,775-5,78СЯ-0,85С75-7,18Я5>

рн 2 = 72,09 • (0,08 ■ (е0'0"" -1))-

-0,02 +1,23-е

-шг

(12)

(1,96С + 1,ПЯ + 2,775-5,780Я-0,85Сг-5-7,18Я5)

/ =12,44 (2,67-0,35 1п(С/))-

0,95 е " ,"5 '

(0,1 £)■

■ (Я + 5,54 • в + 0,97 • 5 - 5,88 • б • Я + 2 • Я ■ 5 - 4,62 • б •

Для автоматизированного решения поставленной задачи может быть использована программа для ЭВМ «впофзозду», разработанная для облегчения получения решений системы (12).

Приведены принципиальные схемы снеготаялок на основе электрического метода. Рабочий процесс электрических снеготаялок заключается в поступательной подаче снежной массы между электродами, выдерживании ее в течении расчетного периода времени и дальнейшем отводе образовавшейся снежной каши.

Представлены экономические аспекты применения данного метода утилизации снежной массы. При стоимости 1 кВт электроэнергии 0,6 руб. себестоимость растепления 1 м3 снежной массы составляет:

о предлагаемая модель - 10,02 руб.; о снеготаялки на теплоносителях - 12 руб.; о мобильные снеготаялки - 11,25 руб.

Предложена общая методика расчета параметров электрических снеготаялок. Разработанная методика представляет собой последовательность действий, направленных на рациональную организацию применения и определение основных параметров электрических снеготаялок.

Представлены вопросы электрической безопасности при применении метода, где кроме основных регламентируемых положений предложена схема механизма регулирования параметров подаваемой нагрузки.

Были разработаны рекомендации по использованию полученных методик и зависимостей:

общие и частные зависимости удельного электрического сопротивления снежной массы и времени ее растепления в соответствии с условиями проведения экспериментов обладают достаточной степенью достоверности для следующих диапазонах варьирования факторов: напряжение на токоподводящих электродах 10 - 220 В; расстояние между токовыми электродами 5-25 см; температура окружающей среды -20 - 10 °С; содержание солей и содержание грунта 0 - 50 %; плотность снега 0,3 т/м3.

методика определения начальных параметров снежной массы основывается на применении общих зависимостей удельного электрического сопротивления и времени растепления, что позволяет ее применять при настройке снеготаялок на режим работы по энергозатратам и, соответственно, экономической эффективности.

общая методика расчета параметров электрических снеготаялок представляет собой последовательность действий, направленную на проектирование системы утилизации снежной массы, использующей предложенный метод. Поэтому диапазон применения методики достаточно широк и захватывает все электрические снеготаялки.

принципиальные схемы снеготаялок являются примером использования метода растепления снежной массы при действии электрического тока и могут применяться в реальных условиях после расчета основных элементов и систем.

Сформулированы теоретические предпосылки дальнейших исследований. Перспективным видится определение характеристик снега по его электрическим показателям в более широком плане, не рассмотренном в данной работе. Изучение других электрических показателей, кроме удельного электрического сопро-

тивления и их колебание в зависимости от параметров снега может предоставить математическую основу предлагаемого направления исследований.

Использование снеготаялок на основе растепления снежной массы под действием электрического тока влечет за собой необходимость оптимизации конструкции и режимов работы, а так же возможности автоматизации их технологических режимов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена классификация механизмов и устройств растепления снежной ■{ массы (снеготаялок);

2. Предложен метод растепления снежной массы при пропускании через нее электрического тока.

3. Определены частные зависимости начальных электрических параметров (удельного электрического сопротивления) от параметров электрического тока, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и времени действия тока.

4. Определены частные зависимости времени растепления лабораторного образца от напряжения на токовых электродах, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и расстояния между токовыми электродами.

5. Разработаны общие математические модели:

- таяния снежной массы под действием электрического тока;

- влияния на время растепления снежной массы напряжения на токовых электродах, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и расстояния между токовыми электродами;

- влияния на начальное удельное электрическое сопротивление параметров электрического тока, компонентного состава снежной массы, температуры окружающей среды и времени действия тока.

6. Разработана методика определения влажности и компонентного состава снежной массы по электрическим характеристикам.

7. Разработаны принципиальные схемы снеготаялок на основе электрического метода растепления снежной массы и рассмотрены вопросы электрической безопасности при использовании метода.

8. Разработана общая методика расчета электрических снеготаялок.

9. Разработаны рекомендации по использованию полученных зависимостей I' и методик.

10. Определены дальнейшие направления исследований.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Г/ 1. Поляков, ДВ. Устройства для удаления снега с городских улиц и

дорог [Текст] / Ш.М. Мерданов, Д.В. Поляков, и др. // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: материалы региональной научно-практической конференции / Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень, 2003. - С. 50 - 56.

2. Поляков, ДВ. Исследование возможности применения электрического тока для принудительного таяния снежной массы [Текст] / ДВ. Поляков, Ш.М. Мерданов // Нефть и газ: Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: материалы региональной научно-практической конференции. Т. 2. / Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень, 2004. ! - С. 33 - 35.

f 2006-4

N23&I3 27909

3. Поляков, Д.В. Исследование принудительного таяния снега под действием электрического тока [Текст] / Д.В. Поляков, Н.Н. Карнаухов, Ш.М. Мерданов // «Интерстроймех - 2004»: материалы международной конференции / приложение / Воронежская государственная архитектурно-строительная академия. - Воронеж, 2004. - С. 8 - 14.

4. Поляков, Д.В. Растепление снежной массы под действием электрического тока [Текст] / Ш.М. Мерданов, Д.В. Поляков // Нефть и газ Западной Сибири - 2005 - №2 - С. 78 - 87.

5. Поляков, Д.В. Снеготаялки на электрической энергии [Текст] / Д.В. Поляков // Новые технологии - нефтегазовому региону: материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. / Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень, 2005.-С. 21.

6. Поляков, Д.В. Общая классификация устройств для утилизации снежной массы - снеготаялок [Текст] / Д.В. Поляков, Ш.М. Мерданов, Г.Г. За-кирзаков // «Интерстроймех - 2005»: материалы международной конференции / Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень, 2005. -С. 60 - 62.

7. Polyakov, D.V. General association of snow mass' melting's time under action of the electric energy [Текст] / D.V. Polyakov, S.M. Merdanov, G.G. Zakirza-kov // International Conference Heavy Machinery. Proceedings / The Fifth International Conference Heavy Machinery HM 2005 / Faculty of Mechanical Engineering (Komino Trade). - Kraljevo, 2005. - P. III. 11 - П1.14

8. Поляков, Д.В. Использование различных видов энергии при утилизации снежной массы [Текст] / M.JI. Намятов, Г.Г. Закирзаков, Д.В. Поляков // Нефть и газ: Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: материалы региональной научно-практической конференции. / Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень, 2005. - С. 186 -187.

9. Поляков, Д.В. Общая методика расчета параметров электрических снеготаялок / Д.В. Поляков, Ш.М. Мерданов, Г.Г. Закирзаков // «Итоги строительной науки»: материалы 4-ой международной научно-технической конференции. / Владимирский государственный университет. - Владимир, 2005. - С. 161 -165.

10. Поляков, Д.В. Электроувлажнение снега при производстве снежных блоков / М.Л. Намятов, Г.Г. Закирзаков, Д.В. Поляков // «Итоги строительной науки»: материалы 4-ой международной научно-технической конференции. / Владимирский государственный университет. - Владимир, 2005. - С. 123 - 125.

Подписано к печати 12.Ц_.2005 г. Бум. писч. №1

Заказ № S5Q Уч. изд. л. 1,0

Формат 60/90 1/16 Усл. печ. л. 1,0

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 100 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38