Научная статья на тему 'ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОСВАИ'

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОСВАИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
163
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР ГРУНТА / КЛИМАТИЧЕСКАЯ КАМЕРА / ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ ТЕРМОСВАИ / ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕРМОСВАИ / THERMAL STABILIZER / CLIMATE CHAMBER / HEAT CAPACITY OF THE HEAT PUMP / EFFICIENCY OF THE HEAT PUMP

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Евдокимов Владимир Сергеевич, Чернов Герман Игоревич, Гладенко Алексей Анатольевич, Исаев Антон Андреевич

Статья посвящена экспериментальному исследованию эффективности работы термосваи. Актуальность работы обусловлена широким применением термосвай для стабилизации грунта в зонах вечной мерзлоты с целью предотвращения деформации и разрывов газо- и нефтепроводов. Целью работы является оценка влияния климатических условий и степени повреждения термостабилизатора грунта на эффективность его работы. Экспериментальное исследование показало, что с увеличением скорости обдува и снижением температуры воздуха тепловая мощность термосваи увеличивается. Также было установлено, что повреждение до 30 % рабочей поверхности термосваи приводит к незначительному (до 12 %) снижению её тепловой мощности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Евдокимов Владимир Сергеевич, Чернов Герман Игоревич, Гладенко Алексей Анатольевич, Исаев Антон Андреевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL STUDY OF THERMAL PILE CHARACTERISTICS

The article is devoted to an experimental study of the efficiency of a heat pump. The relevance of this work is due to the widespread use of thermal piles for soil stabilization in permafrost zones in order to prevent deformation and ruptures of gas and oil pipelines. The purpose of this work is to assess the impact of climatic conditions and the degree of damage to the soil heat stabilizer on its performance. An experimental study showed that with an increase in the blowing speed and a decrease in the air temperature, the heat capacity of the heat pump increases. It was also found that damage to up to 30 % of the working surface of the heat pump leads to a slight (up to 12 %) decrease in its thermal capacity.

Текст научной работы на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОСВАИ»

УДК 621.592

DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-3-56-62

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОСВАИ

В. С. Евдокимов, Г. И. Чернов, А. А. Гладенко, А. А. Исаев

Омский государственный технический университет, Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Статья посвящена экспериментальному исследованию эффективности работы термосваи. Актуальность работы обусловлена широким применением термосвай для стабилизации грунта в зонах вечной мерзлоты с целью предотвращения деформации и разрывов газо- и нефтепроводов. Целью работы является оценка влияния климатических условий и степени повреждения термостабилизатора грунта на эффективность его работы. Экспериментальное исследование показало, что с увеличением скорости обдува и снижением температуры воздуха тепловая мощность термосваи увеличивается. Также было установлено, что повреждение до 30 % рабочей поверхности термосваи приводит к незначительному (до 12 %) снижению её тепловой мощности.

Ключевые слова: термостабилизатор грунта, климатическая камера, тепловая мощность термосваи, эффективность термосваи.

Введение

Одной из основных проблем трубопроводной транспортировки нефти и газа является температурная стабилизация грунта возле опор свай нефте-и газопроводов. Одним из возможных способов решения этой проблемы является замораживание околосвайного грунта посредством термосвай.

Термосваи широко используются в климатических зонах, отличительной особенностью которых является наличие многолетних мерзлых грунтов, подверженных риску оттаивания летом, что может привести к повреждению или разрушению строительных конструкций на основе таких почв. Термосвая в течение длительного холодного периода года создает вокруг себя зональное замерзание, которое не успевает оттаять в течение периода потепления, что надежно сохраняет несущую способность почвы. В то же время случаи тестирования термосвай в лаборатории неизвестны, а эффективность термостабилизаторов определяется на основе аналитических или численных расчетов, практический же результат оценивается после завершения строительства и эксплуатации объекта. Таким образом, вопрос испытаний термосвай и дальнейшей разработки предложений по контролю и оценке их эффективности является актуальным.

Целью исследования является определение влияния метеоусловий и оценка эффективности работы термосваи.

Описание объекта исследования

Объектом исследования предоставляется термостабилизатор грунта (ТСГ), установленный в гильзу в полости металлической несущей сваи, представляющей из себя в сборе термосваю. Внешний вид термосваи показан на рис. 1.

Внутренняя полость термостабилизатора заполнена хладагентом — углекислым газом (С02). Масса заправленного хладагента — 800 г. Давление заправленного хладагента составляет 4 МПа.

Цель работы состоит в построении оценки эффективности термосваи от показателей работоспособности термостабилизатора.

В процессе работы проводились стендовые испытания, инженерные и численные расчеты термосваи при наличии повреждений конденсаторной части ТСГ и при их отсутствии.

Методика эксперимента

Для проведения испытаний термосваи был разработан и выполнен стенд (рис. 2). Режимы испытаний определялись: изменяемой скоростью обдува поверхности конденсатора со значениями 0 м/с, 1,5 м/с, 2,5 м/с; изменяемой температурой в климатической камере со значениями —11 °С, —16 °С, — 21 ° С; постоянной температурой в нижней камере 8 °С.

Метод испытаний, измерительно-вычислительный комплекс испытательного стенда, обеспечивает контроль следующих параметров:

— скорости вращения вентилятора обдува конденсатора ТСГ;

— температуры воздуха на поверхности грунта и в нижней камере;

— температуры оребрения конденсатора ТСГ;

— температуры поверхности испарителя ТСГ, гильзы и термосваи;

— плотности теплового потока на поверхности испарителя ТСГ, гильзы и термосваи.

Контроль параметров осуществлялся при помощи следующих типов измерительных преобразователей и датчиков (табл. 1).

Методика оценки тепловой мощности

При расчёте тепловой мощности работы конденсатора термосваи задаются следующие геометрические параметры оребрённой части ТСГ [1—3]:

— длина оребрённой части конденсатора ТСГ I = 1,18 м;

ор

— наружный диаметр трубы ТСГ d1 = 0,0337 м;

I ■

л

О

IS

IBS N1

OS g О E н T x >0 z А

■ К > О

äs

i о

О

< К

O О

Рис. 1. Общий вид термосваи Fig. 1. General view of a thermal pile

Рис. 2. Принципиальная схема стенда для испытания термосваи: 1 — климатическая камера; 2 — термостабилизатор грунта; 3 — диффузор; 4 — вентилятор; 5 — стойка; 6 — датчик температуры в климатической камере; 7 — анемометр;

8 — датчик температуры оребрения ТСГ; 9 — незамерзающая жидкость; 10 — полость несущей сваи, заполненная цементо-песчаной смесью; 11 — датчик температуры в нижней камере; 12 — датчик теплового потока на испарителе ТСГ и гильзе;

13 — датчик температуры на испарителе ТСГ и гильзе; 14 — гильза; 15 — заглушка; 16 — уровень пола;

17 — нижняя климатическая камера Fig. 2. Schematic diagram of the stand for testing thermal piles: 1 — climatic chamber; 2 — soil thermal stabilizer; 3 — diffuser; 4 — fan; 5 — rack; 6 — temperature sensor in the climatic chamber; 7 — anemometer; 8 — TSS ribbing temperature sensor;

9 — non-freezing liquid; 10 — cavity of the bearing pile filled with a cement-sandy mixture; 11 — temperature sensor in the lower chamber; 12 — heat flow sensor on the TSG evaporator and sleeve; 13 — temperature sensor on the TSG evaporator and sleeve;

14 — sleeve; 15 — plug; 16 — floor level; 17 — lower climatic chamber

Таблица 1. Измерительные преобразователи и вторичные приборы измерительного комплекса Table 1. Measuring converters and secondary devices of the measuring complex

№ Тип прибора Кол-во

1 2 3

1. Измерение скорости обдува оребрения конденсатора

1.1 Измеритель скорости и температуры воздушного потока, термоанемометр с USB MS6252B 2

2. Измерение температуры в верхней климатической камере

2.1 Термометр сопротивления платиновый типа ЭЧП-24 2

3. Измерение температуры в нижней климатической камере

3.1 Термометр сопротивления платиновый типа ЭЧП-24 2

4. Измерение температуры конденсатора в климатической камере

4.1 Термометр сопротивления платиновый типа ЭЧП-24 2

5. Измерение температуры поверхности испарителя термостабилизатора

5.1 Термопреобразователи сопротивления ТСМ9703-08 6

6. Измерение плотности теплового потока с поверхности термостабилизатора

6.1 Датчик плотности теплового потока ДТП-0924-Р-П-100-0 12

7. Измерение температуры поверхности гильзы термостабилизатора

7.1 Термопреобразователи сопротивления ТСМ9703-08 6

8. Измерение плотности теплового потока с поверхности гильзы термостабилизатора

8.1 Датчик плотности теплового потока ДТП-0924-Р-П-100-0 12

9. Измерение температуры поверхности термосваи

9.1 Термопреобразователи сопротивления ТСМ9703-08 6

10. Измерение плотности теплового потока с поверхности термосваи

10.1 Датчик плотности теплового потока ДТП-0924-Р-П-100-0 12

11. Вторичные приборы измерения температуры

11.1 Многоканальный измеритель температуры МИТ-12-ТС-11 2

12. Вторичный измерительный прибор измерения плотности теплового потока

12.1 Измеритель температуры и плотности теплового потока многоканальный МИТ-16 2

sj

ou

С

S>

ё a <<

<<

о g"

X 5

s u> < <

< <

§1 a. at

H

— диаметр ребра Б = 0,067 м;

— шаг ребер = 0,0028 м;

— толщина ребра 5р = 0,0008 м.

По заданным геометрическим параметрам оре-брённой части конденсатора определяются:

— высота ребра, м

h =

D _ d 2 '

число рёбер, шт.

N :

пло щадь поверхности конденсатор а, м2 [4,5 ]

F = N ■

2 ■__ (D2 - а,) + K-D-6 (Sp - §р)

.4 .

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

По температуре воздуха опр еделяются теплоф и-зические свойства воздуха:

— коэффициент объемаого расширения [7]

tB + 27 1

(4)

(1)

м2/с;

коэффициент тепиопроводности X , Вт/(м ■ К); коэффициент .инаматической вязкости v ,

(2)

— критерий Прандтля ОЗ4.

Расчёт конденсатнра сводится к определению его тепловой мощности Окон по измеренному температурному напору (= он — £д- Тепловая мощность находотся по уралнннию Ньютона — Рихмана

[8]:

Q = а ■_ - t) F.

кон v кон в'

(5)

(3)

Средний по поверхности конденсатора коэффициент теплоотдачи а, ВтЛ(м2 ■ К), определяется через критерий Нуссельта [9]:

Площюдь аооденсаторл определяется как площадь одной секции с реЛрнм, умноженная на число рёбер. Площадн одтой семтии складюваетоя иа площади боко вой поверхностнд е б ра (двойной площа-

П т т

ди кольца 2 •--(Ю -СД)^ ¡^лог^а/у торца ребра п х

4

х Б ■ 5 и площади оежрёберного участкд п ■ ■ (в — — 8р)Р[6].

Тдкже 34ду]ют(2я слеууюнцие температуры:

— средняя температура конденсатора ^онср, °С;

— темперлт^а воздуха ]в олиматачсской камере =С;

а = No ■ —. D

(6)

Поса(вльку в рассматртваемом с—учае дме-ет место обдув конденсатора, теплоотдача между ним и окружающим волдуюм осуществляется посредством вынужденной ко нвекции. В этом случае значение критерия Нуссельта определяется по критериальному уравнению, описывающему вынужденную конвекцию при поперечном обтекании вертикальной оребрённой трубы [10] ы

1

Р

в

L

s

Таблица 2. Результаты экспериментального исследования ТСГ и определения тепловой мощности ТСГ

Table 2. Results of the experimental study of TSS and determination of the thermal capacity of TSS

№ эксперимента п/п Скорость обдува, м/с Температура воздуха в климатической камере, °C Средняя температура поверхности испарителя ТСГ, °С Средняя температура конденсатора ТСГ, °С Тепловая мощность работы испарителя ТСГ, Вт

V tB ti ^он.ср Отсг

1 2 3 4 5 6

1 0 -20,74 0,62 -1,64 26,9

2 0,5 -20,89 -2,24 -4,24 47,9

3 1,5 -20,61 -5,36 -6,87 72,7

4 2,5 -20,14 -13,36 -14,59 84,1

5 0 -15,37 2,99 1,17 22,1

6 0,5 -15,74 1,27 -1,49 38,3

7 1,5 -15,34 -2,18 -3,61 60,5

8 2,5 -15,21 -10,04 -10,72 71,3

9 0 -10,21 3,97 2,43 14,3

10 0,5 -10,74 1,53 0,23 26,5

11 1,5 -10,54 -0,34 -1,59 42,7

12 2,5 -10,69 -6,20 -6,85 54,7

О

IS 1> N1

OS О О E н T x >0 z А

■ К > О

ia

i о

О

< К

O О

1 1.5 2

Скорость обдува конденсатора ТСГ, м/с

Рис. 3. Зависимость тепловой мощности работы испарителя ТСГ от скорости обдува конденсатора ТСГ при различных температурах в климатической камере (ТСГ в гильзе и термосвае) Fig. 3. Dep end en се of t he thermal power of the evaporator TSG on the blowing speed of the TSS соndenser at different temperatures in the climatic chamber (TSS in the sleeve and thermopile)

Nu = 0,104 • Re0

( \ he

( \ h

• 0,85,

(7)

где Re — критерий Рейнольдса, который о пр едем -ется выражение м [11],

Re =

V„„

гДе VCP

ТСГ.

(8)

средряя скоркст8 обдува конденсатора

Множитель 0,85 в формуле, определяющей критерий Нуссельта, характеризует эффективность ребра.

При вычислении критериев Нуссельта и Рейнольдса в качестве характерного размера берётся шаг ребра вр.

Передача тепла между внутренней поверхностью гильзы с диаметром и наружной поверхностью ТСГ через слой жидкости осуществляется свободной конвекцией, т.е. речь идёт о свободной конвекции в ограниченном объёме внутри вертикального кольца. Критерий Грасгофа определяется выражением [12]

-0,14

v5p ;

v5p ;

s

и

v

59

Зависимость тепловой мощности работы от повреждения ТСГ

140 120 100

II II II I

Без поврежденной части

Повреждение верхней части

Повреждение центральной части

Повреждение нижней части

■ 1,5 м/с ■ 2,5 м/с

Зависимость тепловой мощности работы от повреждения ТСГ

■■В

Без поврежденной Повреждение Повреждение Повреждение части верхней части центральной части нижней части

11,5 м/с ■ 2,5 м/с

Рис. 4. Зависимость тепловой мощности работы термосваи от поврежденной части конденсатора при —16 °С в камере (имитацияповреждения конденсатора 30 %) Fig.4. Dependence ofthethermal power of the thermal pile operation on the damagedpart of the condenser at —16 °С in the chamber (imitation of the condenserdamage 30 %)

Рис. 5. Зависимость тепловой мощности работы термосваи от поврежденной части конденсатора при —21 °С в камере (имитация повреждения конденсатора 30 %) Fig. 5. Dependence of the thermal power of the thermal pile operation on the damaged part of the condenser at —21 °С in the chamber (simulation of the condenser damage 30 %)

Gr = 9,81 -P^fe-ti) .83

(9)

Средняя тампелатура на внутренней поверхности гильзы t2 сритаетст известной и равной средней температур л ма ндружной по верхности гильзы так как теплопроводрость стенни гильзы вы—ока и её термическим сопрцтивдением можно пренебречь.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Теплофизическиы овойства нез амерзиющей жидкости определяются по средней температуре жидкости

= t1 + t2 2

(10)

где t1 — темперал=ра нл пыверхности ТСТ.

На основе значенит оритерия ырасгафа вычисляется коэффициент конвекции ек, учитывающий поправку на отнозлтеионую высот— котце вого зазора 5з/Ь.

С по нижением температуры от —11 до —21 ° С в климатической камере и с увеличением скорости обдува конденсатора ТСГ от 0 м/с до 2,5 м/с тепловая мощность работы испарителя ТСГ, гильзы, термосваи возрастает на 701, 502 и 286 % соответственно. Рост эффективности ТСГ, гильзы, термосваи связан с увеличением коэффициента теплоотдачи на конденсаторе при увеличении скорости обдува до 2,5 м/с.

На рис. 4 и рис. 5 зависимости тепловой мощности термосваи от повреждения различных участков конденсаторной части ТСГ и при разных скоростях обдув а для различных температур в климатической кам ер е.

Из этих диаграмм видно, что повреждение различных участков оказывают различное воздействие на тепловую мощность термосваи. Наибольшее воздействие оказывает повреждение нижней части конденсатора. Механическое повреждение 10 % поверхности конденсаторной части ТСГ привела к изменению мощности теплового потока от термосваи на величину от 0,6 до 12,6 % относительно отсутствия повреждения.

sj

о"

С

2>

з з <<

<<

о g х 5

£ О < <

< <

§1 a. at

О 5"

И

пО = 0,183 ■ ((Gr ■ Ргж)4 ■jj83-

(11)

Коэффиципот коывекции ихо/щт а состав эквивалентного коэффициента теплопроводности Хэкв, который учитывает поренос тепла от гильзы к ТСГ через кольцевра зазор как теплопроводностью, так и конвекцией

X = X ■ ek.

экв экв

(12)

Тепловая мощность работы испарителя ТСГ определяется по ф орму(г

Q

X ж ■ пО

ТСГ V 2

8

■ (t2 - tp) а ■ L. (13)

Результаты экспериментального определения тепловой мощности ТСГ представлены в табл. 2 и на рис. 3.

Вывод

В результате проведённого исследования были получены экспериментальные зависимости тепловой мощности работы термосваи от скорости обдува конденсаторной части 0; 1,5; и 2,5 м/с, температуры воздуха в климатической камере —11, —16 и —21 °С и температуры воздуха в нижней камере 8 °С. Результаты исследования показали, что с увеличением скорости обдува и снижением температуры обдуваемого воздуха тепловая мощность термосваи возрастает, при этом рост достигает 400 % (от 15 Вт до 85 Вт).

Имитация повреждений различных участков конденсатора показала, что в этом случае снижение тепловой нагрузки не превышает 12,6 %.

Полученные результаты могут быть использованы для оценки эффективности термостабилизатора грунта в части определения достаточности принятых проектных технических решений по термостабилизации грунта от фактических показателей работоспособности термостабилизатора грунта и свойств грунта в месте его установки.

Список источников

1. Теория тепломассообмена / под ред. А. И. Леонтьева. 3-е изд. М.: Изд-во МГТУ, 2018. 463 с. ISBN 978-5-7038-4527-1.

2. Справочник по теплообменникам. В 2 т. / под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987. Т. 1. 559 с.

3. Богданов С. Н., Бучко Н. А., Гуйго Э. И. [и др.] Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен / под. ред. Э. И. Гуйго. М.: Агропромиздат, 1986. 319 с.

4. Pate А. Geotechnical Investigations and Improvement of Ground Conditions. Oxford: Woodhead Publishing, 2019. 209 р. ISBN 9780128170489.

5. Zhou Y., Guoqing Z. Approximate solution for the temperature field of 1-D soil freezing process in a semi-Infinite region // Heat and Mass Transfer. 2013. Vol. 49, Issue 1. Р. 75-84.

6. Petry Т. М., Little D. N. Review of Stabilization of Clays and Expansive Soils in Pavement and Lightly Loaded Structures — History, Practice and Future // Journal of Materials in Civil Engineering. 2002. Vol. 14, Issue 6. DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2002)14:6(447).

7. Mitchell J. K. Fundamentals of Soil Behavior. 2nd еd. NY: John Wiley & Sons Inc., 1993.

8. Shao Y., Wang S.-C., Guan Y. Numercial simulation of soil squeezing effects of a jacked pipe pile in soft foundation soil and in foundation soil with an underlying gravel layer // Geotechnical and Geological Engineering. 2016. Vol. 34 (2). Р. 493-499. DOI: 10.1007/s10706-015-9960-y.

9. Liang Х.-C., Chen S., Xie Х.-M. Comparative analysis of soil classifications based on CPT in ground improvement // Port & Waterway Engineering. 2015. Issue 3. Р. 41-46.

10. Maksimenko V. A., Evdokimov V. S. Ground heat stabilizer work research in year-round operation mode // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. Р. 282-286. DOI: 10.1016/j. proeng.2015.07.266.

11. Evdokimov V. S., Maximenko V. A. The experimental research of season-acting cooling device operation in climatic soil zone of South-Western Siberia // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2014. DOI: 10.1109/Dynamics.2014. 7005651.

12. Evdokimov V. S., Yusha V. L., Kapelukhovskaya A. A. [et al.]. Testing of temperature pile to obtain actual cooling performance // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141, Issue 1. 030047. DOI: 10.1063/1.5122097.

ЕВДОКИМОВ Владимир Сергеевич, ассистент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология».

Адрес для переписки: omgtu_evdokimov@mail.ru ЧЕРНОВ Герман Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология». SPIN-код: 2144-5462 AuthorID (РИНЦ): 176943

Адрес для переписки: gi_chernov2002@mail.ru ГЛАДЕНКО Алексей Анатольевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология». SPIN-код: 5725-1730 AuthorID (РИНЦ): 108388 ORCID: 0000-0002-2484-8685 AuthorID (SCOPUS): 57190854254 ResearcherID: B-4257-2017 Адрес для переписки: hngss@rambler.ru ИСАЕВ Антон Андреевич, магистрант группы Хм-191 факультета элитного образования и магистратуры. Адрес для переписки: kzisaevkz@gmail.com

Для цитирования

Евдокимов В. С., Чернов Г. И., Гладенко А. А., Исаев А. А. Экспериментальное исследование характеристик термосваи // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2020. Т. 4, № 3. С. 56-62. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-3-56-62.

Статья поступила в редакцию 11.05.2020 г. © В. С. Евдокимов, Г. И. Чернов, А. А. Гладенко, А. А. Исаев

л

О

lis 1> N1

OS о О E н T х >0 z А

■ К > О ¡Й

i О

О

< К

O О

UDC 621.592

DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-3-56-62

EXPERIMENTAL STUDY OF THERMAL PILE CHARACTERISTICS

V. S. Evdokimov, G. I. Chernov, A. A. Gladenko, A. A. Isaev

Omsk State Technical University, Russia, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

The article is devoted to an experimental study of the efficiency of a heat pump. The relevance of this work is due to the widespread use of thermal piles for soil stabilization in permafrost zones in order to prevent deformation and ruptures of gas and oil pipelines. The purpose of this work is to assess the impact of climatic conditions and the degree of damage to the soil heat stabilizer on its performance. An experimental study showed that with an increase in the blowing speed and a decrease in the air temperature, the heat capacity of the heat pump increases. It was also found that damage to up to 30 % of the working surface of the heat pump leads to a slight (up to 12 %) decrease in its thermal capacity.

Keywords: thermal stabilizer, climate chamber, heat capacity of the heat pump, efficiency of the heat pump.

References

1. Teoriya teplomassoobmena [Theory of heat and mass transfer] / Ed. A. I. Leontyev. 3d ed. Moscow, 2018. 463 p. ISBN 978-5-7038-4527-1. (In Russ.).

2. Spravochnik po teploobmennikam [Handbook on heat exchangers]. In 2 vols. / Eds.: B. S. Petukhov, V. K. Shikov. Moscow, 1987. Vol. 1. 559 p. (In Russ.).

3. Bogdanov S. N., Buchko N. A., Guygo E. I. [et al.] Teoreticheskiye osnovy khladotekhniki. Teplomassoobmen [Theoretical foundations of refrigeration. Heat and mass transfer] / Ed. E. I. Guygo. Moscow, 1986. 319 p. (In Russ.).

4. Pate A. Geotechnical Investigations and Improvement of Ground Conditions. Oxford: Woodhead Publishing, 2019. 209 p. ISBN 9780128170489. (In Engl.).

5. Zhou Y., Guoqing Z. Approximate solution for the temperature field of 1-D soil freezing process in a semi-Infinite region // Heat and Mass Transfer. 2013. Vol. 49, Issue 1. P. 75 — 84. (In Engl.).

6. Petry T. M., Little D. N. Review of Stabilization of Clays and Expansive Soils in Pavement and Lightly Loaded Structures — History, Practice and Future // Journal of Materials in Civil Engineering. 2002. Vol. 14, Issue 6. DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2002)14:6(447). (In Engl.).

7. Mitchell J. K. Fundamentals of Soil Behavior. 2nd ed. NY: John Wiley & Sons Inc., 1993. (In Engl.).

8. Shao Y., Wang S.-C., Guan Y. Numercial simulation of soil squeezing effects of a jacked pipe pile in soft foundation soil and in foundation soil with an underlying gravel layer // Geotechnical and Geological Engineering. 2016. Vol. 34 (2). P. 493-499. DOI: 10.1007/s10706-015-9960-y. (In Engl.).

9. Liang X.-C., Chen S., Xie X.-M. Comparative analysis of soil classifications based on CPT in ground improvement // Port & Waterway Engineering. 2015. Issue 3. P. 41-46. (In Engl.).

10. Maksimenko V. A., Evdokimov V. S. Ground heat stabilizer work research in year-round operation mode // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 282-286. DOI: 10.1016/j. proeng.2015.07.266. (In Engl.).

11. Evdokimov V. S., Maximenko V. A. The experimental research of season-acting cooling device operation in climatic soil zone of South-Western Siberia // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2014. DOI: 10.1109/Dynamics.2014. 7005651. (In Engl.).

12. Evdokimov V. S., Yusha V. L., Kapelukhovskaya A. A. [et al.]. Testing of temperature pile to obtain actual cooling performance // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141, Issue 1. 030047. DOI: 10.1063/1.5122097. (In Engl.).

EVDOKIMOV Vladimir Sergeevich, Assistant of Refrigeration and Compressor Engineering and Technology Department.

Address for correspondence: omgtu_evdokimov@mail.ru

CHERNOV German Igorevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Refrigeration and Compressor Engineering and Technology Department. SPIN-code: 2144-5462 AuthorlD (RSCI): 176943

Address for correspondence: gi_chernov2002@mail.ru GLADENKO Alexey Anatolevich, Doctor of Technical Sciences, Professor of Transport, Oil and Gas Storage, Standardization and Certification Department. SPIN-code: 5725-1730 AuthorlD (RSCI): 108388 ORCID: 0000-0002-2484-8685 AuthorID (SCOPUS): 57190854254 ResearcherID: B-4257-2017

Address for correspondence: hngss@rambler.ru ISAEV Anton Andreevich, Undergraduate gr. Khm-191, Elite Education and Magistracy Department. Address for correspondence: kzisaevkz@gmail.com

For citations

Evdokimov V. S., Chernov G. I., Gladenko A. A., Isaev A. A. Experimental study of thermal pile characteristics // Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2020. Vol. 4, no. 3. P. 56-62. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-43-56-62.

Received May 11, 2020.

© V. S. Evdokimov, G. I. Chernov, A. A. Gladenko, A. A. Isaev

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.