CC BY
11Разработка системы холодильной термостабилизации одежды ездового полотна на транспортных развязках с реверсивным использованием низкотемпературной геотермальной энергии
CS
0
CS
01
о ш m
X
<
m о x
X
Костенко Сергей Александрович
аспирант кафедры «Мосты и тоннели», ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта», [email protected]
Пискунов Александр Алексеевич
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Мосты и тоннели», ФГаОу ВО «Российский университет транспорта», [email protected]
Многоуровневые транспортные развязки имеют решающее значение в развитии сети автомобильных дорог как во всем мире, так и в России. Безопасная эксплуатация автомагистралей в общей системе транспортных потоков в целом связаны не только с необходимостью их расчистки от снега и льда в зимние периоды, но и уменьшением колейности, возникающей при размягчении асфальтового покрытия в летние периоды эксплуатации. Одним из способов поддержания стабильности поверхности дорожного полотна является его охлаждение до приемлемых температур. Методы теплоизоляции, такие как высадка деревьев, полив холодной водой и др. являются недостаточно эффективными и сами имеют ряд недостатков. Перспективным представляется реверсивное использование низкотемпературной геотермальной энергии (НГТ), позволяющее существенно повысить привлекательность транспортных проектов. Настоящая работа посвящена исследованию практической применимости технологии охлаждения одежды ездового полотна с использованием НГТ в рамках внедрения концепции «Наилучших доступных технологий» в соответствии с ГОСТ Р 56828.152016.
Результаты, представленные в данной статье, являются неотъемлемой частью диссертационного исследования "Разработка новых технологических решений одежды ездового полотна на транспортных развязках" Костенко С.А.
Ключевые слова: холодильная термостабилизация, реверсивная низкотемпературная геотермальная энергия, дорожная одежда ездового полотна, наилучшие доступные технологии, безопасность дорожного движения.
Введение
В настоящее время наряду с интенсивным развитием транспортных сооружений и развязок наблюдается и экстенсивное развитие - возрастание плотности транспортных потоков, увеличение доли большегрузных автомобилей, возрастание весовых нагрузок на ось автотранспорта. Новые реалии требуют повышенного качества дорожного покрытия как в части обеспечения безопасности движения в целом, так и в части увеличения межремонтных интервалов [1].
Современная асфальтобетонная смесь - это рационально подобранная смесь, состоящая из минеральной части (щебня, песка и минерального порошка или без него) и битумного вяжущего, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.1].
К сожалению, при всех своих положительных сторонах асфальтобетонные покрытия не лишены заметных недостатков, среди которых можно выделить следующие:
• старение органических вяжущих, приводящее к снижению прочности при сжатии и повышенной хрупкости при низких температурах [2];
• ползучесть, быстро повышающаяся с ростом температуры окружающей среды [3];
• водопоглощение, увеличивающееся при старении покрытий [3];
• выделение токсичных веществ при повышенных температурах [4].
Термины, определения и методики исследований прочностных характеристик асфальтобетонов регламентируются следующей нормативной документацией:
• ГОСТ Р 58401.7-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения ползучести и прочности при непрямом растяжении (IDT);
• ГОСТ Р 58401.21-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Методы определения динамического модуля упругости и числа текучести с использованием установки динамического нагружения (AMPT);
• ГОСТ Р 58406.3-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения стойкости к колееобразованию прокатыванием нагруженного колеса.
Прочность асфальтобетонов нормируется при температурах 50оС, 20оС и 0оС, что соответствует температуре покрытия в жаркий летний день и осенне-зимний период. Предел прочности на сжатие варьируется от 20-24105Па для 20оС до 8-9105Па для 50оС. Прочность асфальтобетона при растяжении в 6-8 раз меньше, чем
прочность при сжатии. Как видно, при указанном повышении температуры предел прочности падает почти в 3 раза и, соответственно, увеличивается пропорционально связанная с этим показателем ползучесть [5].
Ползучесть (величина обратная сдвигоустойчиво-сти) - процесс нарастания пластической деформации асфальтобетона при постоянной статической нагрузке (на стоянках транспорта) или постепенного накопления такой деформации при приложении кратковременных динамических транспортных нагрузок (на участках интенсивного торможения). Ползучесть асфальтобетона в виде волн и наплывов и развития колейности проявляется при любом виде нагружения: растяжении, изгибе, сжатии.
Колейность дорог является чрезвычайно опасным явлением, так как наличие колеи резко ухудшает управляемость автомобилем, снижая возможность быстрого реагирования на могущие возникнуть непредвиденные дорожные ситуации. Летом в колее скапливается вода, что может приводить к аквапланированию, а зимой -вода, не имеющая возможности стока, замерзает, превращаясь в ледяную корку [6].
Основным требованием, которому должен удовлетворять асфальтобетон, работающий в условиях повышенных положительных температур, является его сдви-гоустойчивостъ (прочность при сдвиге). Свойства минерального материала в диапазоне эксплуатационных температур практически не меняются, в то время как свойства битума сильно зависят от температуры.
Особенностью разрушения асфальтобетона является резко выраженная зависимость прочности от времени действия нагрузки и температуры.
Показатель, характеризующий пластичность асфальтобетона при положительных температурах, когда возможно появление пластических деформаций покрытий (волны, колеи), определяется расчетным путем с использованием показателя пластичности (К) на основе определения прочностных показателей, получаемых с разной скоростью деформирования:
цвета (степени черноты) поглощающей поверхно-
сти.
К =
гощИг/Иг
(1)
\0%Уг/У2
где К - пределы прочности при скоростях V,, МПа; V, - скорости деформирования (обычно 3 и 30 мм/мин) [7].
Асфальтобетон считают пластичным при 50°С, если К > 0,25, и непластичным, если К < 1,0.
Мощность излучения Солнца, находящегося в зените, в ясный полдень в тропической зоне высоко в горах у поверхности Земли оценивается примерно в 1350 Вт/м2 Даже небольшая облачность резко уменьшает эту величину. В средней полосе в летний полдень на каждый квадратный метр поверхности, ориентированный перпендикулярно солнечным лучам, может приходиться поток солнечной энергии мощностью 600-800 Вт/м2. Учитывая солнечное склонение, естественную и аэрозольную запыленность, периодическую облачность, это значение обычно находится в диапазоне 350-650 Вт/м2 [8].
Плотность солярной мощности нагрева поверхности дорожного покрытия зависит от:
• солнечного склонения;
• облачности;
• влажности;
• загрязненности атмосферы (химической и аэрозольной);
• текстуры поглощающей поверхности;
В составе асфальтобетонов имеются тяжелые металлы: никель, кадмий, ванадий - до 0,2% [9]. Некоторые соединения никеля и ванадия относятся к первому и второму классам токсичности и являются канцерогенами. Миграция этих соединений в почвы ускоряется при повышении температуры.
Битумы - особенно при нагревании - эмитируют в окружающую среду ароматические соединения (бензол, триметилбензол, диэтилбензол, толуол и др.) и гетероциклические соединения, включая серосодержащие (фуран, тиофен). Азотсодержащих соединений, таких как акридин, бензохинолин и подобных в эмиссиях из битумов не обнаружено. По самым скромным подсчетам вклад асфальта в загрязнение городского воздуха оценивается в 10-15% от общего количества вредных веществ, поступающих в городскую атмосферу в результате человеческой деятельности [10].
Наиболее опасными в эмиссии являются бензпирен и диоксин - вещества, относящиеся к 1-ому классу опасности. Это глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием [11].
При производстве и укладке горячего асфальта выделяется до 7 нг/т (7-10"9 г/т) диоксино-подобных веществ [12]. В соответствии с СанПиН 1.2.3685-21 ПДК диоксинов в атмосферном воздухе населённых мест -до 0,5 пг/м3 (5-10"13 г/м3)).
Наиболее распространенными способами борьбы с нагревом асфальтобетонных покрытий (особенно в случаях прямого солнечного нагрева) являются следующие:
• высадка вдоль полотна автодорог деревьев, ограничивающих время попадания прямых солнечных лучей;
• полив дорог водой. Однако, учитывая все возрастающий дефицит пресной воды в мире и, как следствие, рост ее стоимости, данный метод может оказаться весьма затратным, особенно в регионах, испытывающих дефицит в пресной воде (например, Крымский полуостров);
• покраска поверхностей дорожного полотна или светоотражающими, или слабо светопоглощающими красками. Подобные технологии проходят экспериментальную проверку в Калифорнии (США) и Дохе (Катар)
[13].
В настоящее время правительством России провозглашены новые приоритетные курсы развития в области энергоэффективности, которые были обновлены в 2020 году с началом осуществления национальных программ «Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры» и «Безопасные и качественные автодороги» (БКАД).
В соответствии с вышеперечисленными приоритетными направлениями развития в предыдущих работах
[14] мы подробно рассматривали способ решения проблемы антиобледенения дорог при отрицательных температурах - низкотемпературную геотермальную термостабилизацию одежды ездового полотна с применением тепловых насосов.
В рамках существующих федеральных концепций для решения обратной задачи - холодильной термостабилизации одежды ездового полотна в жаркие периоды
X X
о
го А с.
X
го т
о
ю
2 О
м
см
0 см
01
о ш т
X
<
т О X X
при прямом солнечном нагреве - нами предложена и исследована аналогичная установка, но работающая в реверсивном теплоотводящем режиме принудительного охлаждения дорожного полотна с теплопереносом в холодные подповерхностные слои почвы.
Экспериментальная модель и оборудование
На базе научно-исследовательской лаборатории ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ) коллективом авторов кафедры «Мосты и тоннели» разработана универсальная экспериментальная модель одежды ездового полотна размером ~1,15м2, выполненная в масштабе 1:20 по отношению к размерам моделируемого предмета (рисунки 1,2).
Модель - это прямоугольная тепло- и гидроизолированная бетонная плита с фанерной обечайкой, габаритами в плане 1520*755 мм и высотой 220 мм.
При заливке в плиту были вмонтированы четыре дистанционных термодатчика, работающих по протоколу ANT+ с точностью измерений 0,5оС.
Труба теплообменника из металлопласта d20*2мм уложена змейкой.
4. У
1-3 - Дистанционные термодатчики; 4 - Металлополимер-ная труба д20*2 мм; 5 - Фанерная обечайка; 6 - Пескобетон; 7 - Теплоизолирующий лист; 8 - Плёнка полиэтилена 0,3 мм; 9 - Строительная стальная сетка ячейкой 70*70 мм Рисунок 1. Схема экспериментальной модели одежды ездового полотна и расстановки дистанционных термодатчиков. Вид сверху и в горизонтальной плоскости (рисунок сделан авторами)
Рисунок 2. Вид экспериментальной модели одежды ездового полотна до и после заливки пескобетоном (фотографии сделаны авторами)
С поверхности экспериментальной модели температурные показатели считывались инфракрасным пирометром, для измерения температур жидкостей использовались образцовые лабораторные ртутные термометры ТЛ-4.
Принципиальная схема экспериментальной установки приведена на рис.3.
1. - Теплообменник холодильного контура; 2. - Модельная плита; 3. - Компрессорный блок; 4. - Узел подачи водопроводной воды; 5. - Миксер; 6. - Термодатчик; 7. - Циркуляционный насос; 8. - Теплообменник теплоотдающего контура; 9. - Холодильный контур модельной плиты; 10. - Теплоот-дающий контур компрессора (конденсатор); 11. - Теплоот-бирающий контур компрессора (испаритель); 12. - Контур перелива водопроводной воды; 13. - Контур подачи водопроводной воды.
Рисунок 3. Принципиальная схема экспериментальной установки (рисунок сделан авторами)
В эксперименте за холодильную термостабилизацию исследовательской модели одежды ездового полотна отвечал собранный стенд, в котором охлаждение теплоносителя (воды) в закрытом циркуляционном контуре модельной плиты происходило по теплообменной схеме в теплоизолированном теплообменном резервуаре. Отбор тепла в этом теплообменнике производился спиральным компрессором. Сброс компрессором тепла происходил за счет теплопереноса в другой теплообменник, имитирующий геотермальный поглотитель. Термостатирование (охлаждение) этого теплообменника-поглотителя осуществлялось проточной водопроводной водой (18±1оС).
Объем воды в контуре модельной плиты составил около 6 литров, в емкостях теплообменников - около 80 литров.
Такая схема экспериментального стенда была необходима для отработки конструкционных узлов модели и теплофизической оценки всей схемы в целом, включая тепловые нагрузки и потери.
Экспериментальная часть
Исследовательский эксперимент проводился в июле 2020 года в ясный солнечный день с 11-30 до 14-30 МСК. На рисунке 4 изображена экспериментальная модель одежды ездового полотна до начала исследовательского эксперимента.
Температуры:
• окружающего воздуха - 30-33оС;
• почвенного слоя под плитой - 24,5оС;
• поверхности модельной плиты - 49,5-52оС;
• водопроводной воды - 18±1оС.
Рисунок 4. Вид экспериментальной модели одежды ездового полотна до начала эксперимента (фотография сделана авторами)
Первоначальная температура теплоносителя в охлаждающем теплообменнике была стабилизирована на уровне 1,7-1,9 оС.
Скорость ветра в день измерений составила ~1 м/с (3,5-3,8 км/ч) (по данным Росгидромета).
Для контроля и измерения объёма проходящего по системе теплоносителя использовался бытовой счётчик расхода воды.
Разница температур теплоносителя в питающей и обратной ветках в устоявшемся стационарном режиме (после ~2 часов от начала эксперимента) составляла ~0,3оС.
График изменения разницы температур теплоносителя в питающей и обратной ветках от времени (симбат-ный с мощностью охлаждения внешнего контура) представлен на рисунке 5. Расчетная снимаемая теплоносителем мощность изменялась в примерном диапазоне от 6,3 до 0,5 кВт.
Приводимые показатели температуры установленных в теле модели термодатчиков указаны с погрешностью ±1оС.
Результаты эксперимента показали, что выход процесса охлаждения на стационарный режим происходил через ~2 часа (рисунок 6).
Суммарный объём прокаченного теплоносителя за все время эксперимента - 4,22 м3 По прошествии 3 часов с начала исследований эксперимент остановлен и завершён.
о £ 3,5. \
а ' 5 з,о.. \
Е „ \
I ¥ 20 ч
Л 1.5-
г 10
^ !)■»
о.о.
^ 0. 5. 10. го. 30. 40. 50. 6 0. 70. 80. 90. 100. 110. 120. 130. 140. 150. 160. (70. 180. 15
,_Разница
температур "С.
Время ^ мин.
Рисунок 5. График изменения перепада температур теплоносителя во времени (рисунок сделан авторами)
X X О го А С.
X
го т
о
Рисунок 6. График изменения температуры на поверхности и в слоях экспериментальной модели одежды ездового полотна во времени (рисунок сделан авторами)
Как следует из приводимых графиков изменения температур процесс распространения тепловой волны в теле модели является нестационарным и в общем случае может быть описан достаточно сложной системой дифференциальных уравнений при задании определенных краевых условий [15,16].
Таким образом, в результате натурного эксперимента установлено, что при слабо меняющихся температуре окружающего воздуха (Т=30-33оС) и скорости ветра (~1м/с) характеристики экспериментального прототипа дорожного полотна при равномерном постоянном солярном нагреве поверхности следующие:
ю
2 О
м
см
0 см
01
о ш т
X
<
т О X X
1. Процесс охлаждения модели одежды ездового полотна является нестационарным и переходит в стационарный режим примерно через 2 часа.
2. Температура поверхности модели в установившемся режиме находится в интервале 35,6-38,10С.
3. Температура на глубине 15мм от поверхности в середине модели опускается до 32,5оС.
4. Температура на глубине 100мм от поверхности в середине модели находится на уровне 14,5оС.
5. Температура на глубине 160мм от поверхности в середине модели к моменту завершения эксперимента стабилизируется на уровне 2-2,3оС.
Аналитическое решение
Для описания процесса холодильной термостабилизации экспериментальной модели одежды ездового полотна в летний период при прямом нагреве солнечным излучением проведены оценочные расчёты тепловых потоков для установления корреляции с вышеприведенными экспериментальными результатами.
Поскольку расчёты являются оценочными, то были приняты следующие допущения:
1. В период после установления стационарного теплового потока зависимость температуры от вертикальных координат описывается линейной зависимостью; градиент температуры - постоянен;
2. Уравнения теплопереноса рассматриваются в интегральном виде;
3. Теплоотвод с нижней части блока - равномерен по всей поверхности;
4. Значения теплофизических коэффициентов всех сред принимаются усреднёнными табличными.
Схема распределения тепловых потоков для параллелепипеда с теплоизолированными боковыми стенками состоит из:
1. Солярный нагрев поверхности блока;
2. Конвективный перенос тепла между атмосферным воздухом и поверхностью блока;
3. Радиационное тепловое излучение нагретой поверхностью блока в окружающую воздушную среду;
4. Теплопроводная теплопередача от поверхности блока через толщу бетона к основанию;
5. Съём перенесенного тепла циркулирующим теплоносителем с последующим теплопереносом во внешнюю охлаждающую среду.
Таким образом, условие стационарного состояния системы должно удовлетворять равенству двух полных тепловых потоков через пограничный слой поверхности модели - приходящего (солярного) и отходящего (конвективного за счет набегающего потока ветра, теплопроводного через объем бетонного параллелепипеда и радиационного). Конвективная составляющая описывается уравнением Ньютона-Рихмана, теплопроводная -уравнением Фурье, радиационная - уравнением Сте-фана-Больцмана [17,18]:
Р= Рг -5 = ■
и
+£-а -5 • (Т? -Тв4) где:
Р - полная мощность тепловых потерь (тепловой поток), Вт;
Рс - плотность тепловой солярной мощности нагрева, Вт/м2;
Б - площадь поверхности параллелепипеда (блока),
м2;
■ + а-5-(Тв-Т1)+
(2)
Т2 - температура охлаждаемой (нижней) грани блока, К;
Т1 - температура верхней грани блока, К;
Тв - температура окружающего воздуха, К;
Л - высота бетонного блока, м;
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К);
А - коэффициент теплопроводности блока (удельная теплопроводность), Вт/(мК).
£ - степень черноты поверхности;
а - постоянная Стефана-Больцмана (5,67-10-8), Вт/(м2К4).
Коэффициент теплопроводности А для бетона берется из справочных таблиц №№7,9 СНиП 2.03.04.84 2 с учетом примечаний №№2,3 к таблице №7.
Значение степени черноты (коэффициента излучения) поверхности бетона - берётся из справочных таблиц [19].
Наиболее сложным представляется вычисление коэффициент теплоотдачи а, для которого существуют различные подходы, основанные на:
• эмпирической зависимости, рекомендованной СНиП 2.03.04.84 часть 2;
• упрощенных оценочных расчётах [20];
• достаточно точных расчётах, опирающихся на критерии подобия (числа Рейнольдса (Яе), Прандтля (Рг), Грасгофа (вг) и Нуссельта ( Ли)) [21].
Нами был принят последний вариант, который даёт оценочную величину в 3,85 Вт/(м2К) при скорости ветра в 1 м/сек.
В соответствии с формулой (2) расчётная (через резольвенту [22]) температура верхней поверхности блока должна установиться на уровне 36,40С, что коррелирует с экспериментальным данными я 35,6-38,10С в центральной части модели и подтверждает правильность оценочных расчётов.
Установившийся удельный поток тепла Р составит в соответствии с формулой (2) я 0,45 кВт/м2.
Зная общий тепловой поток (равный подводимой к образцу солярной энергии), можно оценить вклады различных процессов теплопереноса в суммарный результат (рисунок 7).
1. - Конвективный теплоперенос; 2. - Теплопроводный теп-лоперенос; 3. - Радиационный теплоперенос. Рисунок 7. Вклад различных процессов теплопереноса в охлаждение модели. Слева - до начала эксперимента, справа - при установившемся стационарном режиме (рисунок сделан авторами)
Общее количество тепла, снятого теплоносителем за промежуток времени Л составит:
(}уД = УуД- р- Суд - АТ-АЬ (3)
где:
Оуд - общее удельное количество отданного тепла,
Дж;
\/уд - удельный объём (расход) проходящего теплоносителя, м3;
р- плотность теплоносителя, кг/м3;
суд - удельная теплоёмкость теплоносителя, кДж/(кгград);
ЛТ - изменение температуры теплоносителя, К.
Отсюда можно оценить расчётный расход теплоносителя (воды) для установившегося стационарного режима теплопереноса, который при разнице температур в питающей и обратной ветках ~0,3оС должен составить 1,36 м3/час. За время с 2-го по 3-ий час прошедший объём теплоносителя составил 1,42 м3, что коррелирует с расчётным значением.
Экспериментально зафиксированное интегральное энергопотребление компрессора с 2-го по 3-ий час (измеряемое электросчетчиком прямого включения) составило 0,19 кВтчас. Таким образом, коэффициент трансформации теплового насоса в эксперименте составил ~2,5.
Заключение
Полученные результаты по холодильной термостабилизации опытного образца одежды ездового полотна в проведенном эксперименте позволяют судить о возможности практического применения предложенного метода.
Поддержание температуры поверхности асфальтового покрытия на уровне не превышающем 40оС позволяет существенно снизить остаточные пластические деформации, уменьшить колейность дорог, что в целом позволяет уменьшить аварийность и повысить общую безопасность движения.
Снижение температуры хотя бы до 40оС достаточно для стабилизации, так как реологические свойства асфальтобетонных покрытий претерпевают значительные изменения в сторону ухудшения эксплуатационных характеристик начиная с 45-50оС. Это в первую очередь относится к резко нарастающим нерелаксирующим деформациям [23].
Снижение температуры также положительно сказывается на существенном уменьшении экологически вредных выбросов асфальтовыми битумами, что особенно востребовано в городах и крупных населенных пунктах.
Следует отметить, что применение предложенного метода только для процедур охлаждения дорожных покрытий в летний период вряд ли будет экономически целесообразным в средней полосе России. Это связано с необходимостью значительных капиталовложений при относительно небольшом количестве действительно жарких безоблачных и бездождевых дней в году.
Однако, в случае внедрения нагревательных установок, использующих низкотемпературную геотермальную энергию в зимний период [14], внесение незначительных изменений в аппаратную часть конструкции, позволяющее перевести действующее оборудование и в инверсный (холодильный) режим, будет, совершенно очевидно, крайне востребованным.
Полученные экспериментальные результаты удовлетворительно коррелируют с расчётными, демонстрируя возможность и оправданность применения теоретического моделирования для предварительных оценок параметров и характеристик промышленных тепловых насосов, а также оценке экономической эффективности и целесообразности их применения.
Литература
1. Концепция развития объектов дорожного сервиса в Российской Федерации. Минтранса России от 21.11.2013 № МС-17/203. - 69с.
(https://ac.gov.ru/files/content/1372/23-12-13-konc-ods-pdf.pdf)
2. Золотарев, В.А. Реологические свойства асфаль-тополимеров при динамическом режиме деформирования / А.В. Золотарев, В.В. Маляр, А.С. Лапченко // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2008. - №1. - С. 10-13.
3. Кирюхин, Г.Н. Проектирование состава асфальтобетона и методы его испытаний. обзорная информация. автомобильные дороги и мосты. Вып. 6. - М.: Ин-формавтодор, 2005. - 96 с.
4. Рахманин, Ю.А. Гигиеническая оценка атмосферного воздуха в районах с различной степенью развития дорожно-автомобильного комплекса /Ю.А. Рахманин, А.В. Леванчук //Гигиена и санитария. - 2016. -№95(12). - С. 1117-1121.
5. Кирюхин, Г.Н. Остаточные деформации в асфальтобетонных покрытиях / Г.Н. Кирюхин // Наука и техника в дорожной отрасли. - 1998. - №3. - С.14-16.
6. Васильев, А.П. Проблемы разработки методов прогнозирования глубины колеи на автомобильных дорогах / А.П. Васильев // Проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог в начале XXI века // Сб. науч. тр. - М.: МАДИ (ГТУ). - 2000. - С. 4-32.
7. Ковалев, Я.Н. Дорожно-строительные материалы и изделия : учебно-методическое пособие / Я.Н. Ковалев, С.Е. Кравченко, В.К. Шумчик. - Минск : Новое знание, 2013. - 628 с.
8. Муравлева, Е.А. Оценка потенциала энергии солнечного излучения на территории России /Е.А. Муравлева // Вестник аграрной науки дона. - 2015. - № 1(29). - С. 38-45.
9. Якубов, М.Р. Содержание и соотношение ванадия и никеля в асфальтенах тяжелых нефтей / М.Р. Якубов, Д.В. Милордов, С.Г. Якубова, Д.Н. Борисов, В.Т. Иванов, К.О. Синяшин // Нефтехимия. - 2016. - Т. 56. -№1. - С. 16-20.
10. Khare, Peeyush Asphalt-related emissions are a major missing nontraditional source of secondary organic aerosol precursors / Peeyush Khare, Jo Machesky, Ricardo Soto, Megan He, Albert A. Presto, Drew R. Gentner // Science Advances. - 2020. - Vol. 6. - No. 36. - 15 p. (DOI: 10.1126/sciadv.abb9785)
11. Батян, А.Н. Основы общей и экологической токсикологии / А.Н. Батян, Г.Т. Фрумин, В.Н. Базылев. -СПб.: СпецЛит, 2009. - 590 с.
12. Клюев, Н.А. Контроль суперэкотоксикантов в окружающей среде и источники их появления / Н.А. Клюев // ЖАХ. - 1996. - Т. 51. - №2. - C.163-172.
13. Yi, Yong Development of Super Road Heat-Reflective Coating and Its Field Application / Yong Yi , Yingjun Jiang, Qilong Li, Changqing Deng, Xiaoping Ji, Jinshun Xue // MDPI. Coatings. - 2019, 9(12), 802 (DOI: 10.3390/coatings9120802)
14. Костенко, С.А Организация укладки подземного контура теплообменника при использовании низкотемпературной геотермальной системы для термостабилизации дорожного полотна на многоуровневых транспортных развязках / С.А. Костенко, А.А. Пискунов, Н.А. Ганин // Инновации и инвестиции. - 2021. - №3. - С. 307313.
15. Кудряшов, Н.А. Приближенные решения одной задачи нелинейной теплопроводности. / Н.А. Кудряшов // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. - 2005. - Т. 45. - № 11. - С. 2044-2051.
X X
о го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
сч
0 сч
01
о ш m
X
<
m О X X
16. Формалев, В.Ф. Теплопроводность анизотропных тел. Аналитические методы решения задач. / В.Ф. Формалев. - М.: Физматлит, 2015. - 312 с.
17. Михеев, М.А. Основы теплопередачи. / М.А. Михеев, И.М. Михеева - М.: Энергия, 1977. - 344 с.
18. Lienard IV, John, H. A Heat Transfer Textbook. Fith Edition / John H. Lienard IV, John H. Lienard V - Cambrige, Massachusetts: Phlogiston Press, 2020. - 784 p.
(https://ahtt.mit.edu/wp-content/uploads/2020/08/AHTTv510.pdf)
19. Информационный портал Temperatures.ru (http://temperatures.ru/pages/koefficient_izlucheniya)
20. Кирвель, И.И. Энергосбережение в процессах теплообмена: метод. пособие / И.И. Кирвель, М.М. Бражников, Е.Н. Зацепин. - Минск: БГУИР, 2007. - 28 с.
21. Heat Transfer Research Group - HTRG (http://www.heatgroup.eesc.usp.br/tools/1111.php)
22. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения, теоремы, формулы / Г.Корн - М.: Книга по Требованию, 2014. - 832 с.
23. Ильин, С.О. Реологические свойства дорожных битумов, модифицированных полимерными и нанораз-мерными твердыми добавками / С.О. Ильин, М.П. Ари-нина, Ю.С. Мамулат, А.Я. Малкин, В.Г. Куличихин // Коллоидный журнал. - 2014. - Т.76. - №4. - С. 425-434.
Development of a cooling thermal stabilization system for dressing clothes on transport interchanges with reversible use of low-temperature geothermal energy Kostenko S.A., Piskunov A.A.
Russian University of Transport
JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90_
Multi-level transport interchanges are of decisive importance in the development of the road network both throughout the world and in Russia. Safe operation of highways in the general system of traffic flows is generally associated not only with the need to clear them of snow and ice in winter, but also with a decrease in rutting arising from softening of the asphalt pavement in summer periods of operation. One way to maintain stability of the road surface is to cool it down to acceptable temperatures' range. Thermal insulation methods such as planting trees, watering with cold water, etc. are not effective enough and themselves have a number of disadvantages. The reversible use of low-temperature geothermal energy (LGE), which makes it possible to significantly increase the attractiveness of transport projects, seems promising. This work is devoted to the study of the practical applicability of the riding surface cooling technology with the use of LGE as part of the "Best available technologies" concept implementation in accordance with GOST R 56828.15-2016. The results presented in this article are an integral part of the dissertation research "Development of new technological solutions for the clothing of a riding cloth at traffic intersections". Keywords: refrigeration thermal stabilization, reversible low-temperature geothermal energy, roadway clothes, best available technologies, road safety.
References
1. Concept for the development of road service facilities in the Russian Federation. Ministry of Transport of the Russian Federation dated November 21, 2013, No. MS-17/203. - 69 p.
(https://ac.gov.ru/files/content/1372/23-12-13-konc-ods-pdf.pdf)
2. Zolotarev, V.A. Rheological properties of asphaltopolymers under dynamic deformation mode / A.V. Zolotarev, V.V. Malyar, A.S. Lapchenko // Science and Technology in the Road Industry. - 2008. -No. 1. - P. 10-13.
3. Kiryukhin, G.N. Designing the composition of asphalt concrete and testing methods. Survey information. Highways and Bridges. Issue 6. -M.: Informavtodor, 2005 . - 96 p.
4. Rakhmanin, Yu.A. Hygienic atmospheric air assessment in areas with varying degrees of the road and automobile complex development / yu.a. Rakhmanin, a.v. Levanchuk // hygiene and sanitation. - 2016. - No. 95 (12). - P. 1117-1121.
5. Kiryukhin, G.N. Residual deformations in asphalt concrete pavements / g.n. Kiryukhin // science and technology in the road industry. - 1998. -No. 3. - P. 14-16.
6. Vasiliev, A.P. Development methods problems for predicting the track depth on highways / A.P. Vasiliev // Problems of Construction and Operation of Highways at the Beginning of the XXI Century // Coll. scientific. tr. - M .: MADI (STU). - 2000. - P. 4-32.
7. Kovalev, Ya.N. Road-building materials and products: teaching aid / Ya.N. Kovalev, S.E. Kravchenko, V.K. Shumchik. - Minsk: New Knowledge, 2013. - 628 p.
8. Muravleva, E.A. Assessment of the solar radiation energy potential on the territory of Russia / E.A. Muravleva // Bulletin Of Agrarian Science Of The Don. - 2015. - No. 1 (29), - P. 38-45.
9. Yakubov, M.R. Vanadium and nickel content and ratio in heavy oils' asphaltenes / M.R. Yakubov, D.V. Milordov, S.G. Yakubova, D.N. Borisov, V.T. Ivanov, K.O. Sinyashin // Petrochemistry. - 2016. - Vol. 56.
- No. 1. - P. 16-20.
10. Khare, Peeyush Asphalt-related emissions are a major missing nontraditional source of secondary organic aerosol precursors / Peeyush Khare, Jo Machesky, Ricardo Soto, Megan He, Albert A. Presto, Drew R. Gentner // Science Advances. - 2020. - Vol. 6. - No. 36. - 15 p.
(DOI: 10.1126/sciadv.abb9785)
11. Batyan, A.N. Fundamentals of General and Ecological Toxicology / A.N. Batyan, G.T. Frumin, V.N. Bazylev. - S-Pb .: SpetsLit, 2009. - 590 p.
12. Klyuev, N.A. Control of superecotoxicants in the environment and their occurrence sources / N.A. Klyuev // ZhAH. - 1996. - Vol. 51. - No. 2. -P.163-172.
13. Yi, Yong Development of Super Road Heat-Reflective Coating and Its Field Application / Yong Yi , Yingjun Jiang, Qilong Li, Changqing Deng, Xiaoping Ji, Jinshun Xue // MDPI. Coatings. - 2019, 9(12), 802
(DOI: 10.3390/coatings9120802)
14. Kostenko, S.A. Organization of laying an underground heat exchanger circuit using a low-temperature geothermal system for thermal stabilization of the roadway at multi-level traffic intersections / S.A. Kostenko, A.A. Piskunov, N.I. Ganin // Innovation and investment. -2021. - No.3. - P. 307-313.
15. Kudryashov, N.A. Approximate solutions of one problem of nonlinear heat
conduction. / N.A. Kudryashov // J. of Vychisl. Mat. and Mat. Physical -2005. - Vol. 45. - No. 11. - P. 2044-2051.
16. Formalev, V.F. Thermal conductivity of anisotropic bodies. Analytical methods for solving problems. / V.F. Formalev. - M .: Fizmatlit, 2015. -312 p.
17. Mikheev, M.A. Basics of heat transfer. / M.A. Mikheev, I.M. Mikheeva -Moscow: Energiya, 1977. - 344 p.
18. Lienard IV, John, H. A Heat Transfer Textbook. Fith Edition / John H. Lienard IV, John H. Lienard V - Cambrige, Massachusetts:Phlogiston Press, 2020. - 784 p.(https://ahtt.mit.edu/wp-content/uploads/2020/08/AHTTv510.pdf)
19. Informational portal Temperatures.ru (http://temperatures.ru/pages/koefficient_izlucheniya)
20. Kirvel, I.I. Energy saving in heat transfer processes: method. allowance /
I.I. Kirvel, M.M. Brazhnikov, E.N. Zatsepin. - Minsk: BGUIR, 2007. - 28 p.
21. Heat Transfer Research Group - HTRG (http://www.heatgroup.eesc.usp.br/tools/1111.php)
22. Korn, G. Handbook of Mathematics for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, Formulas / G. Korn - M .: Book on Demand, 2014.
- 832 p.
23. Ilyin, S.O. Rheological properties of road bitumen modified with polymer and nanosized solid additives / S.O. Ilyin, M.P. Arinina, Yu.S. Mamulat, A. Ya. Malkin, V.G. Kulichikhin // Colloid Journal. - 2014. - Vol.76. - No. 4. - P. 425-434.
