От автора ....................................................... 3
Глава I. Проблемы тепло- и массопереноса и преобразования
структуры в природных дисперсных средах ........................ 10
1.1 Термодинамические аспекты теории тепло- и массопереноса
в дисперсных средах ....................................... 11
1.2 Тепло- и массоперенос и преобразование структуры в
торфе, торфяно-болотных почвах, заторфованных грунтах и
сапропелях ................................................ 15
1.3 Тепло- и массоперенос при промерзании почв и грунтов ...... 20
1.4 Математическое моделирование температурно-влажностных
режимов и преобразования структуры в дисперсных средах .... 24
1.5 Процессы переноса водорастворимых соединений в почвах и
грунтах ................................................... 26
1.6 Информационное обеспечение математических моделей тепло-
и массопереноса в почвах и грунтах ........................ 34
1.7 Структура исследований по прогнозу и оптимизации
процессов тепло- и массопереноса в природных дисперсных
средах .................................................... 35
Глава 2. Термодинамика равновесного состояния связанной воды
в дисперсных средах ............................................ 43
2.1 Термодинамическое равновесие во влажных дисперсных
материалах ................................................ 43
2.2 Фазовое равновесие воды в природных дисперсных
материалах при отрицательных температурах ................. 53
Глава 3. Процессы переноса при промерзании влажных дисперсных
сред ........................................................... 60
3.1 Экспериментальное исследование переноса влаги в
модельных средах при отрицательных температурах ........... 60
3.2 Теоретические исследования миграция влаги и
преобразования структуры при промерзании природных
дисперсных сред ........................................... 74
Глава 4. Экспериментальные исследования характеристик тепло-
и массопереноса в органогенных природных дисперсных средах ..... 91
4.1 Фазовый состав и характеристики влагопереноса торфа и
заторфованных грунтов Республики Беларусь и регионов
Крайнего Севера РФ ........................................ 91
4.1.1 Физико-химические свойства торфа Крайнего Севера
РФ ................................................. 91
4.1.2 Количество незамерзшей воды в торфе в зависимости
от основных его характеристик ...................... 93
4.1.3 Характеристики влагопереноса при промерзании
торфяных сред ...................................... 99
4.2 Комплексное исследование характеристик тепло- и
влагопереноса в типичных и модифицированных органогенных
природных дисперсных средах .............................. 104
4.2.1 Характеристика объектов исследования и методика
подготовки образцов ............................... 104
4.2.2 Исследование термодинамических параметров воды и
характеристик тепло- и влагопереноса в
органогенных природных дисперсных средах .......... 105
4.2.3 Исследование характеристик тепло- и
влагопереноса органоминеральных (торфопесчаных)
сред .............................................. 112
4.2.3.1 Исследование зависимости капиллярного
потенциала влаги от влагосодержания в
органоминеральных средах ................. 112
4.2.3.2 Исследование зависимости количества
незамерзшей воды в торфоминеральных
средах от температуры .................... 114
4.2.3.3 Зависимость коэффициента диффузии влаги
в торфоминеральных средах от потенциала
влаги .................................... 115
4.2.3.4 Исследование коэффициента
теплопроводности
торфоминеральных сред ........... 116
4.2.3.5 Исследование зависимости
эффективной удельной
теплоемкости торфо-минеральных
систем от влагосодержания и
температуры ..................... 119
4.2.4 Исследование равновесных параметров сорбции и
эффективных коэффициентов диффузии ионов щелочных
и тяжелых металлов модельных дисперсных сред ....... 120
Глава 5. Математическое, лабораторное и натурное
моделирование процессов тепловлагопереноса в органогенных
природных дисперсных средах ................................... 125
5.1 Расчет и лабораторное моделирование процессов
промерзания торфа и сапропелей ........................... 125
5.2 Математическое моделирование и натурные наблюдения
процессов промерзания торфяных залежей ................... 131
5.3 Моделирование температурного и влажностного режимов
мелиорированных торфяных почв ............................ 136
5.4 Расчет параметров взаимосвязанного переноса тепла,
влаги и пучения при промерзании органогенных природных
дисперсных сред .......................................... 146
5.5 Расчет температурных полей в грунте с фазовыми
переходами вода-лед в спектре температуры ................ 154
5.6 Оценка и минимизация влияния температурно-влажностного
режима на деструкцию защитных покрытий и коррозию
газопроводов ............................................. 169
5.7 Математические и численные модели процессов переноса
водорастворимых сорбируемых соединений в почвах и
грунтах .................................................. 181
5.7.1 Перенос водорастворимых сорбируемых соединений
при положительных температурах .................... 181
5.7.2 Перенос водорастворимых сорбируемых соединений
при отрицательных температурах .................... 185
5.7.3 Расчет конвективного переноса водорастворимых
соединений с учетом кинетики сорбции .............. 191
5.7.4 Расчет диффузионного переноса водорастворимых
соединений с учетом кинетики сорбции .............. 199
5.7.5 Расчет конвективного переноса водорастворимых
соединений при знакопеременной или периодической
зависимости скорости фильтрационного потока
от времени ........................................ 205
5.7.6 Расчетные схемы процессов конвективно-
диффузионного переноса водорастворимых
соединений ........................................ 210
5.8 Физико-математические принципы информационно-
моделирующей системы тепло- и массообмена в природных
территориальных комплексах с неоднородным рельефом на
примере территории шахтного поля Краснослободского
рудника .................................................. 220
5.9 Компьютерное моделирование процессов взаимовытеснения
газа и воды в подземных газохранилищах ................... 236
Глава 6. Исследование и регулирование процессов переноса
радионуклидов в торфяно-болотных почвах ....................... 244
6.1 Исследование характеристик переноса и массообмена
радионуклидов в природных органогенных и минеральных
средах ................................................... 244
6.1.1 Исследование коэффициента коммуникации
водопроводящих путей природных дисперсных сред
при положительных и отрицательных температурах .... 244
6.1.2 Определение коэффициентов массообмена и диффузии
радионуклидов в поровом растворе в природных
дисперсных средах ................................. 246
6.1.3 Исследование эффективных коэффициентов диффузии
Cs-137 и Sr-90 в низинном торфе при
отрицательных температурах ........................ 248
6.1.4 Физическое моделирование миграции радионуклидов
из поверхности почв в снежный покров .............. 248
6.1.5 Исследование коэффициентов распределения и
диффузии радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в
торфоминеральных средах ........................... 250
6.1.6 Исследование характеристик сорбции радионуклидов
в почвах различного состава, подвергшихся
радиоактивному загрязнению ........................ 253
6.2 Исследование и регулирование процессов переноса
радионуклидов при наличии в поровом растворе
электролитов ............................................. 256
6.2.1 Исследование влияния электролитов на эффективные
коэффициенты диффузии и коэффициенты
распределения радионуклидов в природных
дисперсных средах ................................. 256
6.2.2 Исследование кинетики выщелачивания Cs-137 и
Sr-90 из торфяных почв ............................ 263
6.2.3 Полевые опыты по выщелачиванию радионуклидов из
торфяных почв ..................................... 269
6.2.4 Способ удаления радионуклидов из корнеобитаемого
слоя почв ......................................... 272
6.3 Методы исследования процессов обмена и переноса
радионуклидов в торфогуминовых комплексах ................ 275
6.3.1 Выделение из торфяных почв различных фракций и
органогенных групп для изучения их характеристик
сорбции в отношении радионуклидов Cs-137 и Sr-90 .. 275
6.3.2 Разработка электрохимических способов извлечения
гуминовых соединений из торфа ..................... 278
6.3.3 Методика определения параметров сорбции и
переноса радионуклидов тонкодисперсной фракцией
органогенных соединений ........................... 282
6.3.4 Методика математического моделирования
процессов массообмена при внесении в почву
суспензий гуминовых соединений .................... 287
6.3.5 Вегетационные опыты по снижению поступления
радионуклидов в растительную продукцию с помощью
высокодисперсной фракции торфа .................... 289
6.4 Оптимизация процесса очистки водных растворов от
радиоактивных элементов с использованием фильтра-
сорбента ................................................. 291
6.4.1 Выбор оптимальных параметров очистки .............. 293
6.4.2 Практическая реализация оптимизации параметров
процесса очистки водных растворов от
радионуклидов ..................................... 294
Глава 7. Процессы переноса и преобразования структуры в
органогенных природных дисперсных средах ...................... 297
7.1 Лабораторное моделирование процессов тепло- и
массопереноса и криогенного структурообразования ......... 297
7.2 Компьютерное моделирование преобразованиия структуры в
органогенных природных дисперсных средах ................. 304
7.3 Влияние структурных параметров на характеристики
переноса тепла в органоминеральных средах ................ 311
7.3.1 Расчет коэффициентов теплопроводности
торфоминеральных сред с учетом их сруктурных
параметров ........................................ 311
7.3.2 Расчет коэффициентов теплопроводности
неоднородных дисперсных сред методом динамичных
структурных элементов ............................. 314
Глава 8. Исследование и регулирование тепломассообменных и
прочностных характеристик мерзлых грунтов и композиций ........ 318
8.1 Исследование характеристик тепловлагопереноса пучения и
смерзаемости с металлическими поверхностями грунтов
Вынгапуровского газового месторождения ................... 319
8.2 Исследование фазового состава влаги, теплофизических и
физико-механических характеристик мерзлых засоленных
грунтов .................................................. 320
8.2.1 Методика подготовки образцов ...................... 320
8.2.2 Исследование фазового состава и
тепломассообменных характеристик мерзлых
засоленных грунтов ................................ 321
8.2.3 Исследование мерзлых засоленных грунтов на сдвиг .. 326
8.3 Создание и исследование холодоаккумулирующих материалов
на основе торфа с заданными теплофизическими и
прочностными свойствами .................................. 328
8.3.1 Создание композиционных материалов на основе
торфа и обломочных пород .......................... 328
8.3.2 Исследование прочностных, деформационных и
теплофизических характеристик композиционных
материалов ........................................ 330
8.3.3 Регулирование характеристик тепломассопереноса
и прочностных свойств грунтов и композиций с
помощью физико-химических и технических средств ... 335
Литература .................................................... 340
|
