Теория и практика разработки экологически безопасной технологии строительства дорог с использованием солнечной энергии

Теория и практика разработки экологически безопасной технологии строительства дорог с использованием солнечной энергии.

Защита состоится « » 2009 года в 00 часов на заседании диссертационного Совета Д 14.13.02 при Таразском государственном университете им. М. Х Дулати по адресу: 0800012, город Тараз, пр. Толе би,60. Телефоны: 8 (7262) 432750. Веб сайт: tarsu. kz/. Е-mail: [email protected]. kz.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таразского государственного университета им. М. Х Дулати по адресу: 0800012, город Тараз, пр. Толе би,60.

Автореферат разослан « » 2009 года.

Общая характеристика работы. Последние десятилетия очень остро стала задача борьбы с загрязнением окружающей среды. Уровень загрязнения атмосферы в транспортно-промышленных центрах значительно превышает нормативной базы. Это обусловлено тем, что именно в мегаполисах расположены транспортно-промышленные комплексы, выбрасывающие в атмосферу большое количество газообразных и твердых отходов производства. Стремительно растет количество транспортных средств. что сопровождается выбросом углекислого газа и других различных примесей. Все это приводит к глобальным нарушениям экологических систем.

О необходимости сохранения чистоты окружающей среды изложено в статьях 31 и 38 Конституции Республики Казахстана. Большое значение для совершенствования охраны окружающей среды имеет введенный в 2007 году Экологический Кодекс РК.

Для улучшения экологической обстановки в транспортно-промышленных мегаполисах эффективным было бы использование энергии, уменьшающей выбросы в атмосферу. Использование традиционных углеводородов или твердых топлив будет сопутствовать глобальному потеплению климата.

Одной из передовых технологий, уменьшающей загрязненность атмосферы, является использование солнечной энергии. Солнечная энергия относится к возобновляемым, экологически чистым, неисчерпаемым источникам получения энергии. С этой точки зрения технологию утилизации солнечной энергии можно отнести именно к новым передовым технологиям, сокращающим выбросы в атмосферу. Ключевой вопрос в использовании лучистой энергии Солнца разработка. оптимизация, конструирование и производство гелиотехнических установок и систем, имеющих высокую эффективность при допустимых затратах.

Потенциальные возможности энергетики, использующей непосредственно солнечную радиацию, во вем мире в целом. в Казахстане в часности, чрезвычайно велики. В связи с этим возникает необходимость разработки экологически безопасной технологии транспортного строительства с использованием солнечной энергии.

Актуальность работы. Среди проблем защиты окружающей среды актуальной является охрана воздушного бассейна транспортно-промышленных мегаполисов, так как загрязненный воздух ухудшает экологические условия. Для сохранения чистоты среды обитания требуется решать задачи ограничения выбросов действующих предприятий и оптимального размещения вновь создаваемых транспортно-промышленных объектов с учетом допустимых нагрузок на экологически значимые зоны. В настоящее время в любой стране целесообразно с экономической точки зрения использовать неисчерпаемый источник солнечной энергии, не загрязняющий окружающую среду.

Разработанная, в развитие основных стратегических документов, «Концепция государственной транспортной политики Республики Казахстан» определила главные цели опережающего развития транспортного комплекса для повышения эффективности транзитных перевозок по территории Республики Казахстан, удовлетворения имеющихся и прогнозируемых потребностей в транспортных услугах, улучшения их качества.

Это ставит перед строителями автомобильных и железных дорог задачи быстрейшей ликвидации бездорожья и приведения сети дорог в стране по ее густоте и качеству в соответствие с требованиями народного хозяйства и автомобильного транспорта. Ремонтные работы на автомобильных и железных дорогах в транспортно-промышленных мегаполисах требуют сосредоточенности большого количества дорожных и путевых машин, резко загрязняя атмосферу больших городов.

Отходы от действия транспортных средств накапливаются, загрязняя грунтовую почву. Пока не найдено эффективное экологическое решение изоляции нефтезагрязнений при отмывке поверхностей деталей подвижного состава, обезвреживании придорожной почвы от ионов тяжелых металлов.

Можно констатировать. что вопросы уменьшения загрязненности транспортно-промышленных мегаполисов за счет применения возобновляемых, экологически чистых, неисчерпаемых источников энергии при строительстве и ремонтных работах на автомобильных и железных дорогах в мегаполисах представляет собой самостоятельную, актуальную, социально-значимую, экологическую проблему.

Основная идея работы заключается в использовании солнечной энергии для: тепловой обработки асфальтобетона, экологически безопасного слива нефти из железнодорожных цистерн, обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте.

Цель работы заключается в разработке и создании научно-обоснованных, экологически безопасной технологии изготовления материалов для транспортного строительства с использованием солнечной энергии.

Для достижения поставленной цели решены следующиее задачи.

- на основе системного анализа дать оценку воздействия железнодорожного и автомобильного транспорта на окружающую среду.

- разработать теоретические основы использования солнечной энергии с применением селективных пленок в экологизации транспортного строительства.

- экспериментально исследовать влияние селективных покрытий на тепловой баланс коллекторов солнечной энергии.

- разработать математическую модель теплообмена при разогреве асфальтобетона в гелиоустановке с использованием солнечной энергии.

- разработать технологию строительства автомобильных дорог с использованием солнечной энергии.

- разработать экологически безопасный способ слива нефти из железнодорожных цистерн, предварительно исследуя процесс ее нагрева с помощью солнечной энергии и индуктивного метода.

- разработать экозащитную и комплексную технологию для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте, а также утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта.

- рассчитать технико-экономическую эффективность экологически безопасной технологии изготовления материалов для транспортного строительства с использованием солнечной энергии.

Методы и объекты исследования. В работе использованы теории.

- физико-химических процессов и закономерности переноса влаги в асфальтобетонах при тепловлажностной обработке.

- физико-химических процессов накопления отходов и закономерности формирования загрязнений нефтью и ионами тяжелых металлов на придорожных грунтах.

- процесса радиационного теплообмена и потребления энергоресурсов при использовании солнечной энергии на тепловую обработку аасфальтобетона и при сливе нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.

Объектом исследования является: окружающая среда. солнечная энергия, селективные пленки, асфальтобетон. нефть, железнодорожная цистерна. отходы транспортной деятельности.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.

- разработаны теоретические основы использования солнечной энергии в экологизации транспортного строительства и математическая модель теплообмена при разогреве асфальтобетона в гелиоустановке.

- установлено влияние селективных покрытий на тепловой баланс коллекторов солнечной энергии и на процесс нагрева и слива нефти из цистерны с помощью солнечной энергии и индуктивного метода.

- разработана технология строительства автомобильных дорог с использованием солнечной энергии и способ тепловой обработки асфальтобетона.

- разработаны экологически безопасный способ слива нефти из железнодорожных цистерн, новая экозащитная технология для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте и комплексная технология утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта.

- рассчитана технико-экономическая эффективность экологически безопасной технологии изготовления материалов для транспортного строительства с использованием солнечной энергии.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

- теоретические основы использования солнечной энергии с применением селективных пленок в экологизации транспортного строительства и математическая модель теплообмена при разогреве асфальтобетона в гелиоустановке с использованием солнечной энергии.

- результаты экспериментального исследования влияния селективных покрытий на тепловой баланс гелиоустановок и процесс нагрева и слива нефти из цистерны комбинированным методом.

- новая технология строительства автомобильных дорог и тепловая обработка асфальтобетона с использованием солнечной энергии.

- экологически безопасный способ слива нефти из железнодорожных цистерн.

- новая экозащитная технология для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте и комплексная технология утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в.

- установлении на основании теоретических и экспериментальных исследований параметров оптических свойств селективных поверхностей гелиоустановок, применяемых в процессе тепловой обработки асфальтомассы для стройтельства автомобильный дороги.

- разработке экологически чистого способа тепловой обработки асфальтобетона инсоляцией солнечного излучения, применяемых при строительстве автомобильных дорог.

- разработке экологически безопасного способа слива нефти из железнодорожных цистерн.

- использований результатов экспериментальных исследований процесса нагрева и слива нефти из цистерны с помощью солнечной энергии и индуктивного метода для уменьшения загрязненности окружающей среды.

- разработке и использовании новой экозащитной технологии для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте.

- разработке и использовании новой комплексной технологии утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта.

Полученные научные результаты теоретических и экспериментальных исследований по подогреву асфальтомассы, используемые при строительстве и ремонте автомобильных дорог, реализованы в.

- ТОО «Актас жол ??рлысы» (Алматинская область ), ТОО «Городская дорожно-ремонтная строительная организация» (г. Алматы), ТОО « ДМСУ-22 АБ . дорожно-ремонтная строительная организация» (г. Алматы), ТОО «Аркада KZ » (г. Алматы), МВП « АЛТАСС », Казахстанско-китайской совместной фирме « ТУЛУН.

- Алматинском отделении железных дорог « АО «Национальная компания «Казакстан темiр жолы», реализовано устройство комбинированного нагрева и слива нефти из цистерны с помощью солнечной энергии и индуктивного метода; новая экозащитная технология для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов; новая комплексная технология утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта.

Суммарный эколого-экономический эффект от внедрения научных результатов диссертационной работы в выше указанных организациях составил более 90 млн. тенге в год.

В ходе разработки данной работы автором получено авторское свидетельство на изобретение «Солнечный коллектор» (гос. регистрация № 2003/1634.1, № свидетельства 15863 от 01.12.2003 г) и подана заявка на инновационный патент «Способ нагрева железнодорожных цистерн с помощью солнечной энергии и индуктивного метода» от 14.01.2009 г.

Некоторые теоретические результаты и практические рекомендации диссертационной работы используются при чтении курсов учебных дисциплин магистров: «Охрана и рациональное использование окружающей среды», «Глобальные современные проблемы прикладной экологии», «Информатика и математическое моделирование природных процессов и экологической обстановки окружающей среды» по специальности 550950 прикладная экология, 030016 экология в Каз Н АУ . ЦАУ, КазАТК и КУПС и в магистерских диссертациях по этим же специальностям. Для специальности 030016 – Экология разработано и выпущено учебно-методическое пособие «Солнце – источник энергии на земле » (г. Алматы. 2008, изд. ТОО «Риск -Бизнес », объемом 10 п. л.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются.

- достаточной сходимостью между натурными исследованиями, полученными при анализе объектов исследований и с результатами теоретических исследований.

- разработанными численными алгоритмами и построенными математическими моделями, опирающимися на общеизвестные в прикладной математике и экологии методы.

- основными научными результатами диссертации, которые широко обсуждены на различных международных и республиканских научных конференциях и семинарах.

- достоверностью полученных результатов, обоснованных также путем сравнения результатов расчетов с данными натурных исследовании.

Личное участие автора состоит в получении указанных выше научных результатов и научных положений, выносимых на защиту. Все основные результаты, выводы и научная новизна, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно в течении длительного времени исследования.

Апробация работы. Основные результаты диссертации и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на.

- научно-годичной конференции преподавательского состава КазПИ им. Абая (г. Алма-Ата, 1974 г. 1975 г. 1977 г.

- научной конференции преподавательского состава АЗВИ (г. Алма-Ата, 1981 г. 1984 г.

- научно-методической коференции преподавательского состава ААДИ (г. Алма-Ата, 1992 г. 1993 г. 1995 г.

- Республиканской Межвузовской научно-практической конференции, КазНТУ (г. Алма-Ата, 1996 г.

- научно-практической коференции «Инфраструктура. транспорт и связь Казахстана 2030» (г. Алматы, 1998 г.

- Международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии. Взгляд в ХХІ век». (г. Алматы, 2004 г.

- Международной научно-технической конференции «Инновация в строительстве железнодорожных сооружений» (г. Алматы, 2005 г.

- Международной научно-практической коференции « ГИС в науке, природопользовании и образовании» (г. Алматы, 2007, КазНУ им. Аль-Фараби.

- Международной коференции «Экологическая культура в эпоху глоболизации» (г. Алматы, 2007 г.

- Международной научно-практической коференции «Автомобильные дороги и транспортная техника: проблемы и перспективы развития» (г. Алматы, 2008 г.

- Международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии ХХІ века, посвященная 50 летию образования единой Казахской железной дороги» (г. Алматы, 2008 г.

- на заседании комитета «Организации содружества железных дорог» ( ОСЖД ) (г. Варшава, 2008 г.

- Международной научно-практической конференции « Информационно-инновационные технологии: интеграция науки, образования и бизнеса » (г. Алматы, конференция посвященной 75 -летию КазНТУ им. К. И.Сатпаева, 2008 г.

- Международной научно-практической коференции «Проблемы инновационного развития нефтегазовой индустрии » (г. Алматы, 2009 г. Казахстанско-Британский технический университет.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 научных работ, включая 32 статьи в изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК . 23 работы в сборниках международных конференции и одна монография обьемом 23 п. л. одно учебное пособие «Солнце – источник энергии на Земле» объём 10 п. л. Получено одно авторское свидетельство и подана заявка на патент.

Структура, обьем работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, заключения, списка использованных источников из 162 наименований, содержит 240 страниц компьютерного текста, включая 37 таблиц, 58 рисунков и приложения.

Основное содержание работы.

Во введении приведена актуальность работы и связь данной диссертационной работы с приоритетными направлениями государственных программ экологии и энергосбережения. Сформированы цель работы и основные задачи, направленные на ее достижения, а также дана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе рассматривается анализ экологической обстановки территории прокладки железных и автомобильных дорог и энергетической плотности солнечной радиации на територии Республики Казахстан.

Для оценки возможного использования запасов солнечной радиации как альтернативного источника энергии рассмотрены месячные и годовые климатические показатели прямой солнечной радиации.

На равнинной территории Казахстана изменение интенсивности возможной прямой солнечной радиации в среднем для января составляет от 110 МДж/м2 до 210 МДж/м2, а в октябре от 290 МДж/м2 до 390 МДж/м2. При этом действительные суммы прямой радиации на горизонтальную поверхность не имеют столь четко выраженной широтной закономерности, резко снижаются значения притока солнечной радиации на западе республики, образуя замкнутые очаги на юге Казахстана. Многолетняя изменчивость ( ) месячных сумм прямой солнечной радиации колеблется от 10-28 МДж/м2 зимой до 44-84 МДж/м2 летом.

Анализ. проведенный автором по возможности использования солнечной энергии, позволяет сделать следующие выводы.

- сухой и засушливый климат Западного и южного Казахстана, близость к нему песков Каракума и наличие Кызылкумских и Мойынкумских песков, малочисленность осадков, отсутствие поверхностных пресноводных источников, а также отсутствие в этом регионе крупных промышленных предприятий отрицательно влияющие на состояние атмосферы позволяют использовать гелиотехнические установки.

- использование гелиотехнических установок в этом регионе диктуется не только соображениями экологического характера, но и не менее важно, экономическими. Энергонасыщенность и обеспеченность пресной водой распространяется в основном, только на площади полисов и транспортно-промышленных производств.

Автомобильный и железнодорожный транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма. в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления.

- ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ.

- транспорт один из главных факторов шумового загрязнения.

- дорожная сеть надземного транспорта, особенно вблизи городских агломераций, «съедает» ценные сельскохозяйственные земли.

Под влиянием вредного воздействия автомобильного и железнодорожного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоемы, страдает растительный и животный мир.

Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м3 сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 т ( 33 кг в день) сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками.

При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоемы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

Для улучшения экологической обстановки завершается переход на эксплуатацию пассажирских поездов с электроотоплением, что сокращает загрязнение воздуха и окружающей среды продуктами сгорания твердого топлива в печах тысяч вагонов.

Во втором разделе приведены теоретические основы использования солнечной энергии с применением селективных пленок в экологизации транспортного строительства.

Селективная поверхность гелиоприемника должна быть черной в видимой области спектра, и хорошо отражать (т. е. плохо излучать) в инфракрасной. Селективная поверхность прозрачного фильтра будет хорошо отражать инфракрасное излучение и пропускать солнечное.

Селективную поглощающую поверхность характеризуют два параметра поглощательная способность и степень черноты. Аналогичными характеристиками для прозрачного электропроводящего покрытия являются эффективная поглощательная способность и эффективная степень черноты. Для сравнения эффективности теплоотражающих покрытий и селективных поглощающих покрытий приведены значения этих величин, рассчитанные для различных прозрачных электропроводящих пленок.

Автором разработана методика расчета солнечных установок с применением селективных материалов и проведены многочисленные расчеты конкретных установок с известными покрытиями при различных режимах работы. Результаты расчетов теплового баланса приемника солнечного излучения с одностекольной защитой и различной приемной селективной пленкой, когда температура окружающей среды равен 30 ?С приведены в таблице 1. Расчет соответствует условиям радиационного режима города Алматы с умеренной интенсивностью радиации 700 ккал/м2 час.

Из рассмотренных вариантов существующих селективных покрытий оптимальным для случая солнечного нагревателя является покрытие защитного стекла гексабариодом лантана. КПД такого гелионагревателя при температуре котла =100, 80, 40 °С составляет соответственно 68; 72; 79 . тогда как для простого гелиоконцентратора, покрытого обычной черной краской, эти КПД составляют 6, 25, 32.

Таблица 1 КПД (%) гелионагревателя с различной температурой нагрева.

Вид покрытий приемной поверхности котла.

Покрытие защитного слоя наносится на внутреннюю сторону стеклянной пластины, поэтому оно не подвергается воздействию температуры и влаги, особенно в тепловлажностной среде над бетоном, для обработки которого и намечается использование селективного покрытия, прозрачного в области солнечного спектра и теплоотражающего в области длинноволновой радиации, в такой степени, когда селективные покрытия наносятся на поглощающую поверхность коллектора.

В результате теплоотражающее покрытие оказывается более температуро и влагостойким и долговечным, чем селективные поглощающие покрытия, нанесенные на поверхность коллекторов солнечной энергии.

При прогреве рабочей дорожной массы солнечной энергией с использованием селективной пленки в натурных условиях необходимо знать суточные, почасовые значения суммарного потока солнечной радиации J, а также интенсивность прямой Jn и диффузной радиации Jd для данной географической широты.

После этого можно рассчитать почасовой поток солнечной радиации (в последствии суточный поток), поступающей непосредственно к поверхности рабочей массы по формуле.

где – почасовое поступление солнечной радиации, Вт/м2.

? – коэффициент пропускания солнечной радиации селективной пленкой со стеклом ? = 0,68.

? – коэффициент ослабления солнечных лучей в зависимости от угла падения, 0,97 ? 0,87.

? – степень черноты пленки.

В целях облегчения нахождения этих величин на основании математической обработки данных актинометрических наблюдений мы разработали номограмму определения суммарной, прямой радиации и высоты Солнца, от которых зависят количество поступающего тепла на гелиоприемник, для южных регионов Казахстана ( 430 с. ш ) (рисунок 1.

I-XII месяцы года; 7-19-время суток, ч; сплошная линия-суммарная солнечная радиация; пунктир-то же, прямая радиация.

Рисунок 1 Номограмма для определения высоты Солнца и количества тепла, поступающего от солнечной радиации на горизонтальную поверхность.

Номограмма представляет собой двенадцать концентрических окружностей, на которых римскими цифрами обозначены месяцы года. Левые половины окружностей относятся к периоду суток до полудня, а правые – после полудня. Из центра окружности выходят радиальные линии. указывающие значение высоты Солнца (верхнее поле номограммы) и величину часового потока солнечной радиации (нижнее поле номограммы). На номограммах для каждого часа светового времени суток нанесены линии изменения высоты Солнца и потока суммарной (сплошные линии) и прямой (пунктирные линии) солнечной радиации. Время суток на номограммах указано арабскими цифрами без учета перехода на летнее время.

Для нахождения параметров радиационного режима при расчетах с апреля по сентябрь необходимо от требуемого времени отнять один час. При нахождении почасовых параметров рационального режима диффузной и прямой солнечной радиации необходимо выбрать программу, которая по широте наиболее близка к месторасположению гелиоустановки; установить на номограмме окружность, соответствующую необходимому для расчетов месяцу; найти точку пересечения установленной окружности с линиями, соответствующим и потоку радиации и высоте Солнца для того времени суток, в которое определяют параметры радиационного режима.

По найденным значениям суммарной J и прямой Jn радиации для каждого момента времени і вычисляют диффузную Jd.

Наблюдения показывают, что распределение интенсивности солнечного излучения в течение суток и по месяцам подчиняется квадратичному закону и квадратичная модель хорошо описывает изменение потока интенсивности во времени, причем расчетные и экспериментальные данные хорошо совпадают между собой.

Зная суммарный суточный поток солнечной радиации, можно составить уравнение теплового баланса гелиоприемника в течение нагрева рабочей массы.

Здесь – тепло, поступающее от солнечной радиации.

tпр – время прогрева, ч.

– внутреннее тепловыделение рабочего тела в период прогрева.

q – удельная теплота гидратации цемента, Дж/кг.

рц – плотность битума (цемента), кг/м3.

– относительное тепловыделение ( q1 – количество выделившегося тепла к моменту измерения, кДж/кг.

qc количество тепла, выделяющегося при гидратации цемента в течение контрольного времени, при определенной температуре кДж/кг.

S площадь поверхности, м2.

T1 температура рабочего тела, град.

Тпл емпература пленки, град.

масса пленки, кг.

спл – удельная теплоемкость пленки, Дж/кг-град.

– изменение энтальпии рабочего тела в период прогрева.

ср – удельная тепломоемкость рабочего тела, Дж/кг-град.

– масса рабочего тела, кг.

?1 – скорость прогрева рабочего тела, град/ч.

изменение энтальпии формы (установки) в период прогрева.

S – площадь теплообмена установки, приведенная к 1 м2.

масса формы, кг.

– потери тепла рабочим телом через неопалубленную поверхность.

? – коэффициент теплопередачи пленки, Вт/м2·град.

– ежечасная температура рабочего тела в период прогрева, град.

– ежечасная температура окружающей среды, град.

– потери тепла через форму.

? – коэффициент теплоотдачи формы, Вт/м2·град.

ежечасная температура формы в период прогрева, град.

– расход тепла на испарение воды из рабочего тела.

Jn – интенсивность испарения влаги из поверхности рабочей массы, кг/м2·ч.

Tnp - температура поверхности нагреваемого (рабочего) тела, град.

В зависимости от решаемой проблемы из формулы (3) можно определить основные параметры рабочего тела – ежечасную температуру нагрева, максимальную температуру нагрева, температуру внутренней поверхности пленки, скорость прогрева рабочего тела.

Третий раздел посвящен математическому моделированию теплообмена при прогреве асфальтобетона с использованием солнечной энергии.

Утилизация солнечного тепла – один из самых дешевых и реальных путей к энергосбережению. Солнечная энергия присутствует практически повсюду, и ее использование не требует больших средств и времени. Расходы, затраченные на использование гелиоэнергии, окупаются за сравнительно короткое время.

Актуальным является изучение степени проникновения солнечных лучей по слоям твердеющей асфальтомассы. Решение дифференциального уравнения теплопроводности для неограниченной пластины при линейном изменении температуры поверхности и наличии разности температур по сечению тела в начальный момент времени имеет следующий вид.

где t - температура тела в точке с координатой х в момент времени в °С.

tno ? начальная температура поверхности тела в °С.

? - время нагрева в ч.

R - толщина прогрева в м.

b скорость нагрева , град/ч.

- разность температур поверхности и центра тела в начальный момент времени.

? функция, представляющая сумму бесконечного ряда.

В том случае, когда в начальный момент времени температура по сечению пластины одинакова, уравнение температурного поля принимает следующий вид.

где ? функция, представляющая сумму бесконечного ряда.

Сумму бесконечного ряда в дальнейшем ради сокращения записи будем обозначать через Ф.

При несимметричном нагреве толщина прогрева определяется из соотношения R= , где S - толщина изделия в направлении теплового потока; - коэффициент несимметричности нагрева; и q2 тепловые потоки на противоположные поверхности нагреваемого изделия.

Для расчета нагрева призм неограниченной длины и параллелепипедов, можно воспользоваться методом перемножения температурных полей.

Метод перемножения температурных полей. который иногда называют методом перемножения температурных критериев, основан на следующем свойстве дифференциального уравнения теплопроводности. Так, если имеется три функции t=f1(x,?); t= f2(y, ?) и t=f3(z, T) . удовлетворяющие дифференциальному уравнению теплопроводности, то их произведение тоже ему удовлетворяет.

Это значит. что решение задачи для призмы бесконечной длины со сторонами и параллелепипеда со сторонами сводится к произведению решений, соответственно для двух неограниченных пластин, толщина которых равна 2S и 2В . и для трех неограниченных пластин толщиной 2S, 2В и 2L.

Для упрощения расчетов, уравнения для одно-, двух и трехмерной задачи можно обобщить путем введения в уравнения одномерного поля поправочного множителя К . который носит название коэффициента формы.

Обобщенное уравнение температурного поля имеет следующий вид.

Для призм и параллелепипедов функцию Ф находят по правилам перемножения температурных полей.

При квазистационарном режиме, когда функция Ф становится настолько малой, что ее можно отбросить и тогда уравнение (8) принимает следующий вид.

Из уравнения (9) можно определить температуру поверхности тела ( x = R ), температуру в центре ( х = 0 ) и разность этих температур в момент времени ? . Температура поверхности определяется из условия, что x=R . Так как при x = R функция Ф = 0 . то.

Температура в центре ( х = 0.

Разность температур поверхности и центра.

С наступлением квазистационарного режима, в данном случае при суммой бесконечного ряда в уравнениях (10) и (11) можно пренебречь, и они соответственно принимают следующий вид.

Из приведенных уравнений следует, что при линейном изменении температуры поверхности и при неизменном значении коэффициента температуропроводности разность температур поверхности и центра достигает какого-то максимального значения ?м и при дальнейшем нагреве уже сохраняется неизменной. Эта максимальная разность температур прямо пропорциональна скорости нагрева, квадрату толщины изделия и обратно пропорциональна коэффициенту температуропроводности. Влияние формы тела определяется коэффициентом К.

В настоящее время так называемый «ямочный» ремонт асфальтобетонных покрытий выполняется в рамках текущего ремонта дорожной одежды и направлен на устранение повреждений в виде выбоин, трещин, отдельных волн, бугров и наплывов, обломов и неровностей кромок. Выполнение работ начинается весной с наступлением теплой и устойчивой погоды. Если используется горячая асфальтобетонная смесь. температура воздуха должна быть не ниже +10 °С.

Как известно, подготовительные работы на ремонтируемом месте асфальтобетонного покрытия дороги выполняются в следующей последовательности. Вначале необходимо оконтуровать границы ремонтируемого участка прямыми линиями, захватывая 3–5 см неповрежденную часть покрытия. Если выбоин несколько. и они расположены близко друг от друга, то их следует объединить в один общий контур. Для большего захвата лучше выбить неповрежденную часть и соединить их вместе, как одна ямочка.

По очерченному контуру удаляют старый асфальтобетон. Выбоину очищают и при необходимости просушивают. Дно и стенки очищенного контура подгрунтовывают жидким или разжиженным битумом (гудроном), нагретым до 60 ° С по норме 0,3 – 0,5 л/м2 . После подготовительных работ «яму» заполняют асфальтобетонной смесью с учетом коэффициента запаса на уплотнение. Если глубина «ямы» до 5 см, смесь укладывает в один слой, в случае глубины более 5 см – в два слоя. Далее следует процесс уплотнения смеси в «яме» (рисунок 2.

Рисунок 2 – К расчету потери тепла при транспортировке асфальтобетонной смеси.

Горячие асфальтобетонные смеси приготавливаются с использованием вязких битумов (в Казахстане чаще используется вязкий битум марки БНД-60/90 ) и применяется непосредственно после приготовления с температурой не ниже 120 °С. Здесь важно учесть то, что во время перевозки смеси, предназначенной для укладки дороги, она остывает. Поэтому необходимо знать время, за которое понизится температура ниже требуемого значения. Для этого представим «ванну » (емкость) объемом V . на которую с площадью ?S падает солнечная радиация интенсивностью І . При этом от боковой поверхности и дна суммарной площадью S происходят потери тепла. Обычно емкость, перевозящую смесь, изготавливают из металла толщиной l . В начальный момент времени температура вещества смеси в «ванне» равна Т2, температура окружающей среды Т1.

Определим время t . за которое смесь в ванне остынет до заданной температуры Т3 [T1T2]. При этом считаем, что коэффициенты теплоотдачи ( ?1, ?2 ) первой и второй граничных поверхностей, теплопроводности перегородки ( ? ); теплоемкости смеси ( С ), а также массу ( m ) смеси известны. За малый промежуток времени dt количество теплоты поступающей солнечной радиации равно.

где ? – угол между направлением падения солнечных лучей и перпендикуляром к поверхности ?S.

Тогда количество тепла, теряемое от открытой поверхности в окружающую среду, равно.

Для длительного поддержания высокой температуры смеси поверхность емкости покрывается селективной пленкой. Эта пленка обладает максимальной поглощательной способностью в диапазоне солнечного спектра ? = 0,3–2,5 мкм, достигающего поверхности Земли, в то же время эта поверхность должна иметь низкое поглощение и излучение в далекой инфракрасной области ? 2,5 мкм волн.

Автор на основании реальных данных получил расчетную формулу времени ?t, за которое остывает асфальтобетонная смесь до температуры Т3 при которой ее еще можно укладывать и наоборот, зная ?t можно найти оптимальную температуру укладки асфальтобетона.

Итак, выражение (16) способствует решению проблемы по контролю изменения температурного поля при укладке асфальтобетонной смеси. Преимущество предлагаемой методики расчета состоит в том, что можно рассчитывать температуру смеси как при условии ремонта, так и при строительстве и реконструировании дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием.

В четвертом разделе рассматривается вопрос разработки новой технологии приготовления асфальтобетона с использованием солнечной энергии.

Тепловлажностная обработка асфальтобетонов в современных условиях индустриального производства сборных конструкций в частности для строительства дорог и аэродромных покрытий, является эффективным средством ускорения производства, и поэтому широко применяется в промышленности строительных материалов в Казахстане и за рубежом. Степень совершенства и интенсивность процесса тепловлажностной обработки асфальтобетонов, в первую очередь зависит от условий внешнего и внутреннего тепло-массопереноса, так как эти факторы являются первопричиной возникновения объемных изменений в материале и связанных с ними внутренних напряжений, а также скорости и равномерности формирования структуры асфальтобетона по всей его массе. Эти условия определяются, прежде всего, получаемой тепловой энергией, в зависимости от применяемых различных топливоиспользующих агрегатов. Получаемая тепловая энергия заводами по производству асфальтобетона расходуется на технологические процессы ( 75 %) и на вспомогательные цели ( 25 %) отопление, вентиляция, санитарно-гигиенические и общезаводские нужды.

Несмотря на высокое потребление энергии технологическими процессами, фактический расход ее на нагрев непосредственно асфальтобетона, составляет в зависимости от вида теплового агрегата от 12,7 до 20,6 %. Остальная энергия непроизводительно расходуется на предприятии в виде различных тепловых потерь в окружающую среду, через боковые стены. крышу, пол, устройства вместе с конденсатом и выходящим паром. Принимая во внимание потребление пара на отопление. вентиляцию. а также на другие заводские и вспомогательные цели. на производство 1 м2 асфальтобетонных изделий расходуется 1955-1968 тыс. кДж . причем для всех агрегатов эксплуатационные расходы энергии при тепловой обработке асфальтобетона превышают нормативные.

Автор предлагает новый способ разогрева асфальтобетона гелиокамерой. Полиэтиленовую пленку натягивали на рамки из металлического уголка, и закрепляли деревянными брусками и стяжными болтами. Величина воздушного зазора между пленкой и асфальтобетоном составляла 60 мм. Изготовленные изделия отличались хорошим качеством, поверхность асфальтобетона не имела визуальных трещин. Испытания асфальтобетона на морозостойкость и водонепроницаемость показали, что образцы, твердевшие под покрытием из полимерной пленки, имели одинаковые результаты по сравнению с образцами асфальтобетона твердевших в традиционных ямных камерах.

Автором разработано экономически и технически эффективное двухслойное покрытие селективной пленкой с внутренней теплоотражающей способностью ( ДПВТС ) (рисунок 3.

1- стекло с селективной пленко; 2 прозрачный пластик; 3 корпус ограждения; 4 отверстие для выхода воздуха; 5 уплотнитель; 6 металлическая инвентарная форма с тепловыми отсеками; 7 –асфальтобетон.

Рисунок 3 Двухслойное светопрозрачное покрытие с внутренней теплоотражающей селективной поверхностью.

Предлагаемое покрытие работает следующим образом. Форму 6 заполняют асфальтобетоном 7 и на уплотнение 5 укладывают покрытие, прижимая его к форме 6 до полной герметизации пространства между нижним светопрозрачным ограждением 2 и асфальтобетоном 7 при помощи зажимов на стяжных болтах. В момент начала нагрева солнцем гелиоформы с асфальтомассой прозрачный пластик 2 располагается на расстоянии 0,02-0,025 м от прозрачного верхнего ограждения 1, создавая воздушную прослойку между ними, при этом верхняя точка кривизны отстоит от стекла в пределах 1 см. При нагреве и твердении массы 7 на его поверхности выделяется водяная пленка, которая при испарении, выделяет пары воды, повышающие давление между верхней поверхностью асфальтомассы 7 и пленкой 2 до величины большей, чем давление окружающей атмосферы. В результате этого прозрачная 2 изоляция с «упругим швом» поднимается, вытесняя воздух из воздушной прослойки, между ограждениями 2 и 1 через отверстие 4 и прижимается к верхнему ограждению 1 . При удалении воздушной прослойки между верхним ограждением 1 и нижней 2 пленкой, уменьшается термическое сопротивление теплопередаче, между верхним покрытием 1 и изделием 7 . Исчезает экран. В результате более плотного прилегания пластиковой пленки и интегрального воздействия вышеописанных эффектов количества солнечного тепла, воспринимаемого изделием 7 в предлагаемом покрытии в дневное время суток, будет поступать значительно больше, чем через известное покрытие СВИТАП и МПС.

В вечернее время, температура в пространстве между пленкой 2 и асфальтомассой изделием 7 падает. Пары влаги конденсируются, давление уменьшается до величины меньше атмосферного. Через отверстие 4 засасывается воздух, из окружающей среды, заполняя воздушную прослойку между верхним и нижним ограждениями 1 и 2 . Это, соответственно, создает теплоизоляционный слой между асфальтобетонным изделием 7 и окружающим воздухом и таким образом, уменьшает тепловые потери в ночное время суток. С наступлением следующего светового дня цикл повторяется.

Покрытие ДПВТС с селективной пленкой разработано для тепловой обработки асфальтобетона при использовании прямого нагрева солнечной радиации. Отличается от существующих покрытий тем, что кривизна нижней пластиковой изоляции (выполненной с «упругими швами» из полиэтиленовой трубки диаметром 3 мм и заполненной воздухом) позволяет без усилий способствовать вытеснению воздуха из прослойки, кроме этого при заполнении прослойки более холодным воздухом эта кривизна обеспечивает стекание конденсата к границам периметра покрытия. В таблице 2 приведены параметры гелиопрогрева асфальтомассы под различными покрытиями.

Таблица 2 Параметры гелиопрогрева асфальтомассы под различными покрытиями.

Гелиопрогрев асфальтомассы производился в камере – «горячий ящик», расположенной односкатным наклоном под углом к солнечным лучам, соответствующим широте местности (рисунок 5.

1,3 – каркасные стенки с двухстронней обшивкой, заполненные опилками; 2 – верхняя рама – светопрозрачное селективное покрытие.

Рисунок 5 «Горячий ящик » для гелиообработки асфальтобетона.

В данной камере солнечная радиация. проходя сквозь пленки (или стекло) с селективным покрытием нагревает изделие, которое при нагревании отдает тепло в среду камеры, производя рерадиацию. Распалубочная прочность асфальтомассы достигается при двухсуточном цикле тепловой обработки изделий.

Исследование кинетики изменения температуры асфальтобетонной массы при твердении их в различных условиях показало, что оно происходит по закону изменения температуры окружающей среды, а максимальная температура прогрева асфальтобетонной массы достигается в дневное время 12-14 часов при применении селективной пленки.

Автором получено уравнение теплового баланса гелиоформы для тепловой обработки асфальтомассы с применением селективной пленки.

а) с учетом теплопотерь через днище.

где , соответственно, температура асфальтобетона (гелиоприемника), и окружающей среды.

температура днища формы.

коэффициент конвективной теплоотдачи.

степень черноты днища формы.

постоянная Стефана Больцмана, Вт/(м2- °К.

, соответственно толщина и коэффициент теплопроводности прозрачной изоляции.

б) плотность теплового потока q1 от асфальтомассы к внутренней поверхности прозрачной изоляции с пленкой.

где ширина воздушного зазора между стеклом и асфальтобетоном.

степень черноты асфальтобетона.

степень черноты внутренней поверхности селективной пленки.

температура внутренней поверхности стекла.

плотность потока солнечной радиации.

определяется выражением.

где коэффициент теплопроводности воздуха в воздушной прослойке Вт/(м °К.

число Грасгофа определяется выражением.

коэффициент кинематической вязкости м2/с.

коэффициент объёмного расширения.

Пятый раздел посвящен разработке экологически безопасного, погрузочно-разгрузочного способа нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. В настоящее время основная масса высоковязкой, парафинистой нефти и нефтепродуктов транспортируется в универсальных цистернах, не имеющих устройств для подогрева груза перед сливом. Из-за длительности холодного периода на территории республики с октября по март месяцы, когда температура колеблется от – 20 до – 40 0С, значительной дальности перевозок от 500 до 3000 км и несовершенства применяемых способов подогрева слив высоковязких грузов вызывает большие затруднения. Он характеризуется большой продолжительностью, обводнением груза, тяжелыми условиями труда сливщиков, высокой стоимостью, а также наличием в цистернах больших остатков груза. Нередко на станции Достык простаивают до 80 цистерн с нефтью в ожидании передачи в Китай. а на станции Алашанькоу в ожидании приема простаивают до 100 порожных цистерн из-под нефти, которые не могут быть приняты казахстанской стороной. Причиной является наличие остатков нефти в цистернах толщиной от 20 до 50 см, то есть в каждой цистерне остаются от 2,0 до 5,0 тонн нефти, которые сливаются в нефтекопильники, которые загрязняют окружающую среду.

1- светопрозрачная селективная гелиооболочка; 2 аккумулятор теплоты; 3 накладные индукторы.

Рисунок 6 Схема расположения накладных индукторов на котле железнодорожных цистерн.

Для повышения эффективности нагрева железнодорожных цистерн разработана цилиндрическая гелиооболочка с опорами-аккумуляторами теплоты и теплоотдачи цистерн, транспортирующих нефть. Теплопоглощающим элементом является абсорбер, в котором (рисунок 6) можно создавать температуру 100 °С и выше.

Применение светопрозрачной селективной оболочки обеспечивает прогрев поверхности цистерн за счет использования солнечной энергии, снижает теплопотери из-за эффективной температуры небосвода в ночное время, что в конечном счете, предполагает экономию топлива, и, следовательно, уменьшение вредных выбросов от нагревателей в атмосферу.

Применение комбинированного солнечно-подогревного устройства с целью поддержания температуры нефти для разгрузки из железнодорожных цистерны на практике не встречается.

Проведенные автором теоретические и экспериментальные исследования показали (рисунок 7), что время разгрузки (слива) нефти из железнодорожной цистерны ( Рцис = 60 тонн) без учета времени подогрева нефти индукционным методом для Жанажольской нефти с вязкостью n = 7,1 мм2/c составляет 39 мин. Время полной разгрузки (слива) Жанажольской нефти из цистерны при использовании комбинированного метода подогрева, снизилась на 5 – 6 мин.

Кроме того эксперименты показали, что во всех методах уровень нефти не достигает нуля, то есть на дне остается не слитый объем нефти в пределах 5-7 м3 при индуктивном методе прогрева цистерны и 3-4 м3 при комбинированном методе.

1- индукционный, 2-комбинированный метод.

Рисунок 7 – Время разгрузки (слива) нефти при различных способах подогрева железнодорожной цистерны.

Проведенное физическое моделирование позволило определить количества тепла на нагрев стенки цистерны для температуры окружающей среды от –15 до +10 0С (таблица 3.

Таблица 3 Количество тепла для нагрева стенок цистерны.

Разработана методика по определению параметров процесса индукционного нагрева котла железнодорожных цистерн с циркуляционным подогревом при помощи солнечной энергии.

В шестом разделе приведена экозащитная технология утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава и для обезвреживания нефтезагрязнений на железнодорожном транспорте.

На железнодорожном транспорте накапливаются отходы разной природы: органической (нефть и нефтезагрязнения в виде различных отработанных масел) и неорганической (ионы тяжелых металлов ( далее ИТМ ), которые, во-первых, накапливаются в придорожных грунтах и, во-вторых, формируют такие отходы, как гальванические кислые стоки). В то же время в процессе эксплуатации железнодорожных магистралей возникает потребность в материалах разного строительного назначения, например, для укрепления железнодорожных грунтов и насыпей (в том числе и в связи с развитием высокоскоростного движения), необходимость создания подушек из материала с электроизоляционными свойствами и разного рода неорганических покрытий с высокими защитными свойствами.

Проведенный автором эксперимент показал, что строительные материалы на основе портландцемента, как правило, нельзя использовать там, где присутствуют нефтезагрязнения, а также ИТМ . например Zn+2 и Си+2 . которые отрицательно влияют на гидратационное твердение. Следовательно, в железнодорожном строительстве, использующем глиносодержащие грунты, загрязненные нефтепродуктами, и в современном материаловедении в плане решения задач строительного назначения с одновременным устранением экологической опасности могут быть рассмотрены специальные вяжущие такие, например, как фосфатные.

На территориях железнодорожных предприятий АО « НК « КТЖ » в большом количестве распространены грунты, загрязненные преимущественно нефтепродуктами, содержание которых составляет 70 130 г/кг.

В соответствии с выводами исследований автора о том, что присутствие ИТМ в системе с фосфорной кислотой улучшает качества материала, было предложено в качестве жидкости затворения вместо фосфорной кислоты использовать кислые отходы гальванического производства, отобранные из гальванических ванн и содержащие ионы Fe2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+, Cr3+ в количествах, значительно превышающих ПДК . Анализ данных проведенных экспериметов показывает, что применение гальванического отхода в качестве жидкости затворения и наличие нефтепродуктов увеличивают прочность образцов до 14,5 МПа. С использованием теоретических расчетов и данных исследования модельных систем были получены фосфатные материалы на основе кембрийской глины, Fe ( II ) – отхода, нефтезагрязненного грунта и гальванического отхода, а также материал на основе кембрийской глины, Fe ( II )-отхода и песка, загрязненного отработанным машинным маслом (таблица 4.

Разработанные материалы, которые имеют при сжатии прочность до 15,0 МПа и морозостойкость 35 циклов, могут быть использованы в промышленном строительстве для укрепления нефтезагрязненных грунтов опытных площадок территорий депо. Фосфатный материал на основе песка, загрязненного отработанным машинным маслом, имеющий прочность при сжатии 12,5 МПа . морозостойкость 35 циклов, использован для устройства площадки в локомотивном депо.

Рассматривалась также возможность утилизации в фосфатный материал металлической стружки. Испытания показали, что оптимальное количество вводимой металлической стружки при затворении сухой смеси гальваническим отходом и отработанным моющим раствором составляет 10 %, при большем ее количестве прочность снижается. Смесь кислоты с отработанным моющим раствором позволяет утилизировать до 15 % металлической стружки.

Многие предприятия железнодорожного транспорта Казахстана все больше стремятся перейти на «малоотходное производство», но так как полностью исключить отходы из производственного процесса невозможно, реально это можно представить как сокращение накопления твердых отходов, выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод.

В связи с этим на железнодорожном транспорте стали внедрять комплексы по обмыву подвижного состава с оборотным водоснабжением.

Однако. отказываясь от прямого сброса сточных вод, железнодорожники сталкиваются с проблемой накопления твердых отходов, и утилизация отходов после мойки пассажирских составов, локомотивов и электропоездов стоит на сегодняшний день очень остро.

Сейчас полученные отходы вывозят для захоронения на полигоны. Но это не решает проблемы их утилизации, так как возможности полигона ограничены, а объемы отходов с каждым годом увеличиваются.

Таблица 4 Свойства фосфатных материалов на основе нефтезагрязненных грунтов.

Были проведены химический анализ и термографические исследования осадка, отобранного с комплексов обмыва подвижного состава на станции Алматы -1. Для исследования отобрали образцы осадков сточных вод с моек подвижного состава железнодорожного транспорта, расположенных на территории депо. где отмывка осуществляется кислыми техническими средствами на финской мойке.

Исследования показали, что осадки в основном состоят из мелкодисперсной фазы размером частиц менее 0,05 мм ( 95 %). Гранулометрический анализ производился по методике мокрого рассева. Железо представлено в основном в виде Fe(OH)3 . а остальные металлы в виде оксидов.

Таким образом, анализируя достоинства и недостатки существующих методов предварительной обработки осадков и учитывая существующее на сегодняшний момент оборудование для механической обработки осадков на станции Алматы-1 можно рекомендовать в качестве стабилизации осадков, отобранных с локальных источников, сушку при температуре не менее 100 °С (рисунок 8.

Автором предложена следующая технологическая схема получения готового продукта (рисунок 9), например пигмента, который затем будет использован при получении строительных материалов и декоративной керамики.

Предложенная схема позволяет после обжига получить кирпич из сухого осадка сточных вод от мойки подвижного состава. Интенсивность цвета лицевой поверхности кирпича будет зависеть от степени помола продукта и характера газовой среды при обжиге.

Рисунок 8 Технологическая схема предварительной обработки осадков.

Оксид железа в декоративной керамике используется достаточно широко. В стеклофазе оксиды находятся в равновесии: Fe2O3 2 FeO + ( l/2 ) O2, смещение равновесия в ту или другую сторону вызывает различную окраску стекольного расплава, поэтому в зависимости от газовой атмосферы в печи глазурь получает различные оттенки, обусловливаемые преобладанием FeO или Fe2O3 . Пигмент. полученный путем помола железосодержащего продукта, обожженного при температуре 700 °С, был опробован для окрашивания бесцветной глазури ЗС-5.

Рисунок 9 Технологическая схема получения готового продукта.

Физико-механические испытания показали, что глазурное покрытие с содержанием в качестве пигмента железосодержащего продукта имеет темно-коричневый цвет, обладает повышенными термо и ударостойкостью и имеет температуру созревания на 40 ° ниже. Далее использование тонкомолотого железосодержащего продукта было опробовано при производстве строительных материалов на основе цементного вяжущего, в частности при производстве окрашенных пенобетонов.

Образцы готовились при водоцементном отношении В/Ц = 0,42 . Цветные пенобетоны плотностью 1000 1200 кг/м3 были получены использованием пенообразователя на белковой основе. Таким образом, присутствие в системе железосодержащего продукта повышает прочность образцов, трещиностойкость и теплозащитные свойства пеноматериалов. Результаты исследований показали, что железосодержащая добавка снижает коэффициент теплопроводности пенобетонов. Для Северного и Восточного Казахстана большое значение имеет разработка цементо содержащих композиций, твердеющих при отрицательных температурах.

Седьмой раздел посвящен оценке эффективности внедрения экологически безопасной технологии строительства дорог с использованием солнечной энергии.

Оценка эффективности внедрения гелиотехнологии.

по ускорению слива нефти с железнодорожных цистерн производилась с использованием методики принятой на железнодорожном транспорте по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Срок окупаемости рекомендуется определять с использованием дисконтирования.

Произведенный расчет показал, что чистая прибыль от внедрения одной установки с применением нового способа разгрузки нефти в первый год составляет 3,556 млн. тенге. Расчеты показали, что внедрение в производство нового способа для разгрузки (слив) нефти является высокоэффективным и окупается в течение года при выпуске 10 установок.

для термообработки асфальтобетона снижает удельные затраты и потребление традиционных энергоресурсов на производство асфальтобетонных работ на юге, юго-западе Республики. Применение низкопотенциальных гелиотехнических устройств в строительной индустрии позволяет ежегодно на 40-50 % снизить затраты энергии на их изготовление. Дневная производительность солнечной установки в среднем составляет 2400 ккал/ день.

Удельные капитальные затраты на 1 м2 рабочей поверхности солнечной установки, предназначенной для тепловой обработки асфальтобетона, составляют от 150-250 тенге. Ежегодные удельные эксплуатационные расходы установки с учетом её периодичности составляют 10 % от капитальных затрат, срок амортизации установки около 8 лет.

по предотвращению экологического ущерба окружающей природной среде в результате недопущения к размещению 1 т, либо ликвидации размещенных ранее отходов i – го класса опасности в результате использования их (расчет выполнен на основании данных АО « НК « КТЖ » за 2007 год), приводит к выводу.

1) для закрепления нефтезагрязненных грунтов площадью 1 га и глубиной 0,5 м приняли объем отходов в виде.

- нефтезагрязненного грунта ( IV класс опасности) 6 000 т.

- кислого травильного раствора (отхода гальванического производства) ( II класс опасности) 3 670 т.

- железосодержащего отхода ( IV класс опасности) 900 т.

2) для устройства площадок хранения старогодных шпал размером 100 х 100 х 0,2 м приняли объем отходов в виде.

- кислого травильного раствора (отхода гальванического производства) ( II класс опасности) 1611,1 т.

- железосодержащего отхода ( IV класс опасности) 456,3 т.

- отработанного машинного масла (не подлежащего регенерации) ( II класс опасности) 105,3 т.

3) для закрепления грунтов стоянки автотранспорта в локомотивном депо площадью 5 000 м2 и глубиной 0,3 м приняли объем отходов в виде.

- железосодержащего отхода ( IV класс опасности) 481,6 т.

- отработанного моющего раствора, содержащего 3 5 % растворенных нефтепродуктов ( III класс опасности) 362,6 т.

Суммарный предотвращенный экологический ущерб окружающей природной среде составил.

Таким образом, предотвращенный экологический ущерб окружающей природной среде от предлагаемых решений составил 39,04 млн. тенге в год. При этом ежегодные платежи предприятия за загрязнение окружающей среды сократятся на 9,58 млн. тенге.

В результате исследований, посвященных проблеме создания экологически безопасной технологии транспортного строительства с использованием солнечной энергии, получены следующие основные результаты.

1. В настоящее время в любой стране целесообразно с экономической точки зрения использовать неисчерпаемые источники солнечной энергии, не загрязняющие окружающую среду.

Одной из таких передовых технологий является использование солнечной энергии. Казахстан в основном равнинная страна и для нее важнейшим источником возобновляемой энергии является солнечная радиация. Потенциальные возможности энергетики, использующей непосредственно солнечную радиацию, чрезвычайно велики. Использование 0,01 % этой энергии могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики. а 0,5 % полностью покрыть потребности и на перспективу.

2. Теоретические исследования применения селективных поверхностей в гелиоустановках показало, что они обладают высокой отражательной способностью в инфракрасной области спектра и высокой поглощательной в видимой области. Экспериментальные исследования показали, что пленки надо напылять с внутренней стороны стеклянной пластины, при этом она не подвергается воздействию температуры и влаги, особенно в тепловлажностной среде над бетоном. В результате теплоотражающее покрытие оказывается более температуро и влагостойким и долговечным, чем селективные поглощающие покрытия, нанесенные на поверхность коллекторов солнечной энергии.

3. Из рассмотренных вариантов существующих селективных покрытий оптимальным для случая гелионагревателя является покрытие защитного стекла гексабаридом лантана, двуокисью олова и двуокисью кобальта.

4. Разработана новая технология прогрева бетонных поверхностей с применением селективного светопрозрачного двухслойного покрытия с внутренней теплоотражающей способностью. Данная технология гелиотермо-обработки асфальтобетонных изделий позволяет повысить коэффициент полезного использования солнечной энергии в пределах 0,6 0,8.

Проведены теоретические исследования кинетики тепло и массообмена в асфальтобетонных изделиях с применением новой технологий прогрева. Применение новой технологии прогрева бетонных поверхностей благоприятно действует на физико-химические процессы. Проведенные экспериментальные исследования, показали, что прогрев асфальтобетона с применением светопрозрачного покрытия позволяет ускорить процесс твердения и получить в течение суток бетон прочностью 77 % R28.

5. Преимущество предлагаемого метода расчета состоит в том, что по нему можно рассчитывать температуру смеси как при условии ремонта, так и при строительстве и реконструкции дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием.

6. Разработан экологически безопасный, погрузочно-разгрузочный способ нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Даны теоретические положения и возможности решения проблемы повышения эффективности солнечно-топливных подогревателей нефти. Разработан новый метод разгрузки (слива) нефти с применением индукционного нагрева стенок котла железнодорожных цистерн с циркуляционным подогревом нефти и с помощью солнечной энергии. Такой метод разогрева котла железнодорожных цистерн при заданных параметрах гарантированно обеспечит устойчивый разгрузку (слив) высокопарафинистой нефти в любую погоду даже при температуре – 15 0С.

7. Проведено исследование физико-химических свойств загрязняющих почву отработанных материалов (дизельное масло и топливо ) в железнодорожном транспорте, а также изучены их экозащитные и строительно-технические свойства. По результатам исследования разработан новый материал из отходов на основе кембрийской глины, фосфорной кислоты и железосодержащего отхода. Была установлена количественная способность фосфатных материалов блокировать нефтезагрязнения, которая составила 4,4 %, что соответствует 10 %-й концентрации нефтепродуктов в песке; дальнейшее увеличение содержания нефтепродуктов приводит к значительному снижению прочности получаемого материала. Используя гальванический отход для получения фосфатных материалов, можно регулировать сроки схватывания, одновременно повышая при этом прочность и морозостойкость образцов.

8. Разработана технология использования отходов сточных вод. В связи с этим рассмотрен способ утилизации отработанного моющего нефтесодержащего раствора и получен материал на основе кембрийской глины ( 28 %), песка ( 40 %), Fe(II)- отхода металлургического производства ( 15 %) в качестве жидкости затворения (плотностью 1,3 г/см3), смеси концентрированной фосфорной кислоты с отработанным моющим раствором, содержащим 5 % нефтепродуктов.

Исследования нового материала показали, что их можно применить в качестве стеновых в помещениях, предназначенных для хранения различных радиоактивных отходов; в сооружениях, используемых как биологическая защита от других радиоактивных источников, а также в транспортных средствах для перевозки отработанного радиоактивного топлива.

9. Расчетно-аналитическим путем получен эколого-экономический эффект от внедрения гелиотехнологии для термообработки асфальтобетона, устройства по ускорению слива нефти с железнодорожных цистерн и новой технологии по предотвращению экологического ущерба окружающей природной среды и составляет более 90 млн. тенге в год.

Оценка полноты решений поставленных задач. Поставленная цель и задачи исследования, начиная от разработки теоретических исследований применения селективных поверхностей в гелиоустановках, доведены до внедрения в производство.

Рекомендаций и исходные данные по конкретному использованию результатов работы. Для конкретного использования результатов исследований предложены.

- математическая модель использования солнечной энергии с применением селективных пленок в экологизации транспортного строительства.

- математическая модель теплообмена при разогреве асфальтобетона в гелиоустановке с использованием солнечной энергии.

- новая технология практики строительства автомобильных дорог с использованием солнечной энергии.

- способ тепловой обработки асфальтобетона инсоляцией солнечного излучения для укладки автомобильных дорог.

- экологически безопасный способ слива нефти из железнодорожных цистерн.

- новая экозащитная технология для обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов на железнодорожном транспорте.

- новая комплексная технология утилизации твердых отходов после мойки подвижного состава железнодорожного транспорта и новый материал, полученный при обжиге отходов.

Суммарный эколого-экономический эффект от внедрения научных результатов диссертационной работы в выше указанных организациях составил более 90 млн. тенге в год.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в этой области. Внедрения гелиотехнологии для термообработки асфальтобетона, устройства по ускорению слива нефти с железнодорожных цистерн и новой технологии по предотвращению экологического ущерба окружающей природной среды улучшают экологию транспортно-промышленных центров, что в целом благоприятно скажется на общем состоянии окружающей среды.

Основное содержание диссертации изложены в следующих работах.

1 Бектенов М. Б. Коэффициенты полезного действия солнечных водонагревателей с селективными покрытиями.//Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава и аспирантов высших учебных заведений Министерства Просвещения Казахской ССР. Сб. «Физика », Выпуск 1. – Алма-Ата, 1974. – С. 63-68.

2 Бектенов М. Б. Потери тепла теплопроводностью через дно и боковые поверхности модели водонагревателей.//Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава и аспирантов высших учебных заведений Министерства Просвещения Казахской ССР. Сб. «Физические науки» Вып. №2. – Алма-Ата, 1975. – С. 45-48.

3 Бектенов М. Б. Исмаилова А. А. Радиационные особенности климата Казахстана.// Проблемы совершенствования преподавания физики. физики твердого тела, теплофизики и др. Выпуск 4. – Алма-Ата, 1977. – С.48-55.

4 Баум В. А. Бектенов М. Б. Экспериментальные данные производительности воздухонагревателей // Сб. «Проблемы физики», Вып. №5. – Алма-Ата, 1978. – С. 44-49.

5 Бектенов М. Б. Зеленова И. Б. Вервейкина Л. С. Об особенностях постановки работы и разработки методических указаний к лабораторной работе «Определение коэффициента фильтрации грунтов». //Актуальные проблемы совершенствования образовательного процесса в вузах. Выпуск 1. – Алматы, 1997. – С.87-96.

6 Бектенов М. Б. Об одном решении инженерно технической задачи. //Проекти-рование строительство и эксплуатация транспортно-коммуникационных сооружений. Межвузовский сборник научных трудов. КазАТК. им. М. Тынышпаева Вып.4. – Алматы, 1999. – С.15-17.

7 Бектенов М. Б. Гелиоэнергия источник жизни 21 века на Земле. //Проектиро-вание, строительство и эксплуатация транспортно-коммуникационных сооружений. Межвузовский сборник научных трудов. КазАТК. им. М. Тынышпаева Вып.8. – Алматы, 1999. – С. 8-16.

8 Бектенов М. Б. АхметкалиевР. Утегалиева Ш. Регулирование продвижения воды в нефтяных скважинах // Научный журнал «Поиск». МОН РК, Вып. №4, 5. – Алматы, 2001. – С.204-208.

9 Бектенов М. Б. Ахметкалиев Р. Утегалиева Ш. Промысловые исследования снижения обводненности продукции скважин изоляции водопротока //«Поиск» МОН РК. – Алматы, №1 2002. – С. 212-216.

10 Бектенов М. Б. Омаров А. Ж. Использование солнечной энергии при строительстве дорог. // Монография. «Технология третьего тысячелетия». – Алматы, 2002. – 325 с.

11 Бектенов М. Б. Жайылхан Н. А. Убиева А. А. Определение основных тепловых характеристик гелиоустройств //Вестник НАН РК. – Алматы, 2003. – №2. – С.107-114.

12 Бектенов М. Б. Жайылхан Н. А. Убиева А. А. Технология утилизации отходов ракушечника для производства карбонатобетона. Вестник НАН РК. – Алматы, 2003. – №2. – С.135-138.

13 Ахметжанов Т. Бектенов М. Б. Жайылхан Н. А. Убиева А. А. К вопросу об инсоляции вертикальных поверхностей // Поиск. – Алматы, 2003. – №2. – С.177-182.

14 Бектенов М. Б. Кенжетаев Г. Жайылхан Н. А. Убиева А. А. К вопросу использования солнечной энергии для утилизации отходов из камня ракушечника-известняка.// Поиск. – Алматы, 2003. – №3. – С. 227-232.

15 Бектенов М. Б. Определение интенсивности солнечной радиации расчетным путем.//Известия НАН РК «Серия физико-математическая. – Алматы, 2003. – №4. –С.157-164.

16 Бектенов М. Б. Краткий обзор по радиационнно-оптическим свойствам селективных пленок.//Вестник НАН РК. – Алматы, 2003. – №5. – С. 6-16.

17 Бектенов М. Б. Использование светопрозрачной пленки для гелиосушилки. //Вестник КазАТК. – Алматы, 2003. – №6 (25). – С. 9-14.

18 Бектенов М. Б. Светопрозрачное двухслойное покрытие с внутренней теплоотражающей пленкой // Магистраль. – Алматы, 2004. – №3 .– С. 70-74.

19 Бектенов М. Б. Практическое применение гелиоустановок при производстве бетона.//Вестник КазАТК. – Алматы, 2003. – №5. – С. 25-30.

20 Бектенов М. Б. Физико-химические процессы, протекающие в бетонах при прямом нагреве солнечной радиацией.//Доклады НАН РК. – Алматы, 2004. – №2. – С. 84-93.

21 Бектенов М. Б. Математическая модель тепловых процессов при термовлажностной обработке бетона с использованием солнечной энергии. //Доклады НАН РК. – Алматы, 2004. – №6. – С. 69-75.

22 Тельтаев Б. Б. Бектенов М. Б. Дюсембаев И. И. Кенжетаев Г. Ж. К вопросу расчета напряженно-деформированного состояния нежестких дорожных одежд с учетом нелинейности деформирования асфальтобетонов. //Вестник НАН РК. – Алматы, 2003. – №6. – С. 161-168.

23 М. Б Бектенов. О. Нан. Закономерности переноса влаги в зависимости от модуля открытой поверхности бетонных изделий //Промышленность Казахстана. – Алматы, 2004. – №12. – С. 80-81.

24. Бектенов М. Б. Прямой нагрев бетона солнечной радиацией // Вестник Каз. АТК. – Алматы, 2003. – №6. – С. 11-16.

25 Бектенов М. Б. Определение плотности солнечной радиации на территории Казахстана //Магистраль. – Алматы, 2004. – №11. – С.80-82.

26 Бектенов М. Б. Зависимость температуры поверхности асфальтобетонных покрытий от переноса тепла по толщине покрытия //Вестник НАН РК. – Алматы, 2005. – №3. – С. 85-89.

27 Бектенов М. Б. Гелиотермообработка отходов ракушечника для использования в дорожном строительстве. Третья международная научно-практическая конференция //Евразия. Взгляд в ХХI век т.2. Вестник КазАТК. – Алматы, 2005. – С. 84-90.

28 Бектенов М. Б. Телтаев Б. Б. Особенности строительства асфальтобетонных покрытий // Магистраль. – Алматы, 2005. – №14. – С. 106-111.

29. Бектенов М. Б. Обеспечение прочности и надежности строительства дорожных одежд // Магистраль. – Алматы, 2004. – №10. – С. 45-49.

30 Бектенов М. Б. Использование солнечной энергии для нагрева асфальтобетона. //Материалы международной научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт Казахстана» Посвященной 100-летию железной дороги Казахстана. – Алматы, 2004. – С. 130-133.

31 Бектенов М. Б. Солнечный коллектор. Заявка на изобретение. №2003/1634.1, 12.344/02.,от 01.12.2003 г.

32 Телтаев Б. Б. Бектенов М. Б. Математическое моделирование потери тепла в асфальтобетонной смеси, перевозимой в теплоизолированных условиях //Доклады НАН РК. – Алматы, 2005. – №6. – С.73-78.

33 Хрулев В. М. Бектенов Л. Б. Нигметов Ж. Н. Полимерсиликатные композиционно-строительные материалы .//Вестник КазАТК. – Алматы, 2007.– №1(44). – С.181-185.

34 Бектенов М. Б. Эколого-экономические критерии при использовании гелиотехнических устройств//Комплексное использование минерального сырья. НАН РК, Российская Академия наук.– 2007 .– №3. – С.85-90.

35 Бектенов М. Б. Использование «просветленной оптики» для дорожного строительства. //Вестник НАН РК. – Алматы, 2007. – С.57-60.

36 Бектенов М. Б. Мырзагелдиев Р.,Жанбыров Ж. Авток?лік к?сіпорынны? бас?ару т?лімділігін арттыру.//Суверенный Казахстан: Прошлое, настоящее, будущее. ЦАУ – Алматы, 2006. – С. 7-11.

37 Бектенов М. Б. Нагрев дорожной рабочей массы солнечной энергией. //Вестник Центрально-Азиатского Университета. Серия Естественные науки. – Алматы, 2006. – №1 (1). – С.5-7.

38 Бектенов М. Б. Уразбеков А. К. Мониторинг экологической обстановки территории прокладки железных и автомобильных дорог. Материалы международной научно-практической конференции «Инновация в строительстве железнодорожных сооружении». – Алматы, 2007. – С. 140-144.

39 Уразбеков А. К. Бектенов М. Б. Основные задачи использования ГИС при экологическом мониторинге на транспорте. Вестник КазНУ. Серия географических наук. – Алматы, 2007. – №2. – С.135-139.

40 Уразбеков А. К. Акбасова А. Ж. Бектенов М. Б. Основные задачи использования геоинформационной технологии экологического мониторинга на транспорте. Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2007. – № 3. – С. 33-35.

41 Бектенов М. Б. Оценка влияния объектов автомобильного транспорта на окружающую среду. Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2007. – № 3. – С.36-38.

42 Акбасова А. Ж. Уразбеков А. К. Бектенов М. Б. Оценка влияния объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду. Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2007. – № 4. – С. 16-18.

43 Акбасова А. Ж. Уразбеков А. К. Бектенов М. Б. Физико-химические свойства отработанных нефтематериалов в железнодорожном транспорте. Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2007. – № 4. – С. 21-24.

44 Акбасова А. Ж. Уразбеков А. К. Бектенов М. Б. Экозащитные и строительно-технические свойства фосфатных материалов для железнодорожного строительства. Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2007. – № 4. – С. 18-21.

45 Бектенов М. Б. Тол?ынбаев Т. А. Определение температуры поверхности дорожной одежды / Вестник НАН РК. – Алматы, 2008. – №3. – С. 38-40.

46 Бектенов М. Б. Теплообмен по толщине асфальтобетонного покрытия. //Вестник НАН РК. – Алматы, 2008. – С. 33-35.

47 Бектенов М. Б. Усупбаев А. Ч. Оценка теплопотерь от свежеуложенного асфальтобетона //«Наука и новые технологии» Министерства образования и науки Кыргызской Республики. – Бишкек, 2009. – №1-2. – С.15-18.

48 Бектенов М. Б. Технико-экономический расчет при использовании гелиотехнологии для термообработка асфальтобетона. // Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана, 2008. – № 1. – С. 18-21.

49 Бектенов М. Б. Солнце источник энергии на Земле. Учебно-методическое пособие для вузов. – Алматы: «РИСК-Бизнес», 2008. -110 с.

50 Бектенов М. Б. Учет теплопотерь от свежеуложенного асфальтобетона // Материалы Международной конференции «Автомобильные дороги и транспортная техника» КАДИ им. Гончарова. – 2008. – С. 134-136.

51 Бектенов М. Б. Теоретические основы применения гелиооблочки для слива нефти из цистерны. // Материалы Международной научно-практической конференции «Информационно-инновационные технологии: интеграция науки, образования и бизнеса»,посвященный 75-ию КазНТУ. – Алматы, 2008. – С. 331-335.

52 Бектенов М. Б. Комбинированный метод слива нефти и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн // Известия Кыргызского Государственного технического Университета им. И. Раззакова. – Бишкек, 2008. – №14. – С. 81-84.

53 Акбасова А. Ж. Бектенов М..Б. Моделирование рельефа местности для экологического мониторинга территории прокладки дорог //Известия Кыргызского Государственного технического университета им. И. Раззакова. – Бишкек, 2008. – №14. – С. 78-81.

54 Бектенов М. Б. Учет теплопотери от свежеуложенного асфальтобетона. //Известия Кыргызского Государственного технического университета им. И. Раззакова. – Бишкек, 2008. – №14. – С. 76-77.

55 Бектенов М. Б. Повышение эффективность нагрева нефти в железнодорожных цистернах с применением солнечной энергии. //Вестник КазАТК. – Алматы, 2008. – №5. – С. 44.

«К?н энергиясын пайдаланып жол салуда?ы экологиялы? ?ауыпсіз технологияны? теориясы мен практикасы.

03.00.16 Экология.

Ж?мысты? ма?саты. К?н энергиясын пайдалану ар?ылы к?лік ??рылысын салуды? ?ылыми негізделген ж?не экологиялы? ?ауыпсіз технологиясын жетілдіру ж?не ??ру.

Ж?мысты? негізгі идеясы к?н энергиясын пайдаланып: асфальтты бетонды к?н с?улесіні? жылуы ар?ылы ??деп автомобиль жолын салу, темір жол цистерналарынан м?найды а?ызуды? экологиялы? ?ауіпсіз ?дісін табу ж?не темір жол к?лігі нысандарында м?найлы ыластан, ауыр металдарды? иондарынан са?тандыруды? жа?а технологиясыны? теориялы? негізін ?алау.

Зерттеуді? ?дістері ж?не нысандары. Б?л ж?мыста.

- асфальтты бетонды ыл?алды жылумен ??деу кезінде онда?ы ыл?ал алмасуды? за?дылы?тары мен физика-химиялы? процестеріні?.

- м?най ?алды?тары ж?не ауыр металдарды? жол бойында?ы топыра?та жиналуы мен ?алыптасуыны?.

- к?н энергиясыны? жылуымен асфальтты бетонды ??деу ж?не м?най ?німдерін темір жол цистерналарынан а?ызу кезіндегі радиациялы? жылу алмасу мен энергия к?здерін т?тынуды? теориялары ?олданылды.

Зерттеу нысандары ретінде: ?орша?ан орта ; к?н энергиясы; тал?ампаз (селективті) ?абырша?тар; асфальтты бетон; м?най; темір жол цистерналары мен темір жол ж?мысында?ы ?алды?тар алынды.

?ойыл?ан ма?сат?а жету ?шін т?мендегі м?селелер шешілді.

- ж?йелі талдау негізінде темір жол ж?не авток?ліктеріні? ?орша?ан орта?а тигізетін ?серін ба?алау.

- к?лік ??рылысын экологияландыруда тал?ампаз (селективті) ?абырша? к?мегімен к?н энергиясын пайдалануды? теориялы? негізін жасау.

- к?н энергиясын жина?тайтын ?ондыр?ыларды? жылу балансына тал?ампаз ?абырша?тарды? ?серін т?жірибе ж?зінде зерттеу.

- к?н энергиясын пайдаланып гелио?ондыр?ылармен асфальтты бетонды ?ыздыру кезіндегі жылу алмасуды? математикалы? моделін жасау.

- к?н энергиясын пайдаланып авток?лік жол ??рылысын салуды? жа?а технологиясын ?алыптастыру.

- авток?лік жолын салу?а ?ажет асфальтты бетонды к?н с?улесімен ?ыздырып жылытуды? т?сілін жасау.

- темір жол цистерналарынан м?найды а?ызып алуды? экологиялы? ?ауыпсіз ?дісін ?алыптастыру.

- к?н энергиясымен индукциялы? ?діс к?мегімен цистернада?ы м?найды ?ыздыру ж?не а?ызып алуды т?жірибемен зерттеу.

- темір жол к?лігі мен оны? жол бойын м?наймен ж?не ауыр металдарды? иондарымен ыластануды залалсыздандыру ?шін экологиялы? ?ор?ау технологиясын жасау.

- темір жол к?лігіндегі ?оз?алмалы ??рамды жу?аннан кейін ?ал?ан ?атты ?алды?тарды тазартуды? жиынты? технологиясын ?алыптастыру.

- к?н энергиясын к?лік ??рылысына пайдалануда?ы экологиялы? ?ауыпсіз технологияны? техникалы?-?немдеу пайдасын есептеу.

Диссертациялы? ж?мысты? ?ылыми жаналы?ы т?мендегідей.

- тал?ампаз ?абырша? к?мегімен к?н энергиясын к?лік жолдарын салу?а пайдалануды? теориялы? негізін ж?не асфальтты бетонды к?н ?ондыр?ысымен ?ыздыруды? математикалы? моделін жасау.

-?рт?рлі тал?ампаз ?абырша?тарды? к?н коллекторларыны? жылу балансына ?серін ж?не оларды? цистернада?ы м?найды ?ыздырып, одан а?ызып алуды т?жірибемен зерттеу.

- м?най ?алды?тарымен ж?не темір жол к?лігінде ауыр металлдарды? иондарынан залалданбауды? экологиялы? ?ор?анысыны? технологиясын жасау.

-темір жол к?лігін жу?аннан кейін шы??ан ?алды?тарды экологиялы? тазалауды? комплекстік технологиясын жасау.

Ж?мысты? ?орытындысы. Ж?йелі талдауды? салдарынан б?л ж?мыста темір жол ж?не авток?лікті? ?орша?ан орта?а тигізетін ?сері ба?аланды. К?лік ??рылысын салуды экологияландыруда тал?ампаз ?абырша? к?мегімен к?н энергиясын пайдалануды? теориялы? негізі жасалды ж?не к?н энергиясын жина?тайтын ?ондыр?ыларды? жылу балансына тал?ампаз (селективті) ?абырша?тарды? ?сері т?жірибе ж?зінде зерттелді.

К?н энергиясын пайдаланып гелио?ондыр?ыларда асфальтты бетонды ?ыздыру кезіндегі жылу алмасуды? математикалы? моделі жасалды ж?не к?н энергиясын пайдаланып авток?лік жолын салуды? жа?а технологиясы іске асты, сонымен бірге автожол салуда асфальтты бетонды к?н с?улесімен ?ыздыруды? ?дісі аны?талды.

К?н энергиясы мен индуктивті ?дісті? к?мегімен цистернада?ы м?найды ?ыздырып, одан а?ызып алуды? экологиялы? ?ауыпсіз т?сілі ж?не т?т?ырлы?ы ?рт?рлі м?найды цистернадан а?ызып алу т?жірибе ж?зінде зерттелді.

Темір жол к?лігіндегі м?най ?алды?тары мен ауыр металдарды? иондарын залалсыздандырып экологияны ?ор?айтын жа?а технология ж?не темір жол к?лігіні? ?оз?алмалы ??рамын жу?аннан кейін ?ал?ан ?атты ?алды?тарды тазартуды? жиынты? технологиясы жасалды.

Диссертациялы? ж?мысты? ?ылыми ?орытындысы жо?арыда атал?ан ?ндіріс ?жымдарына енгізгенде жылына ?ндірілетін экологиялы-экономикалы? пайда 90 млн. те?геден асады.

Theory and practical of ecological safe technological project of road construction by using of solar energy.

03.00.16 Ecology.

The work s aim lies in working out and making scientifically valid, environmentally appropriate technology of transport construction with using solar energy.

The main idea of the work lies in study theory of using solar energy for working out the new technology, method of the heat treatment of the bituminous concrete, insolation of the solar radiation for the asphalt laying, environmentally appropriate method of the oil discharge from the tank-wagons, new ecoprotective technology for the oil pollution neutralizing and ions of heavy metals on the railway transport.

Methods and objects of the research. The theories which were used in the work.

- physicochemical processes and regularities of moisture transfer.

- which is flowed in the asphalt when thermomoist.

treatment is in progress.

- physicochemical processes of the wastes accumulation and regularities of the oil pollutions forming and ions of heavy metals on the roadside soil.

- process of the radiative heat transfer and energy supply.

- when the solar energy is used for the heat treatment of the.

- bituminous concrete and oil discharge from the tank-wagons.

The object of research is: environment; solar energy; selective pellicle ; bituminous concrete; oil; tank-wagons; wastes of transport activity.

These problems were posed for aim achievement.

- on basis of system analysis to evaluate railway and motor transport s influence jn the environment.

- to work out theory for using solar energy with application in the ecolization of transport construction.

- to experimentally research selective coverings influence on the heat balance of the solar energy s collectors.

- to work out the simulator of heat exchange when the bituminous concrete is warming up in the helio-plant with using solar energy.

- to work out the new technology on the practice of highway s construction with using solar energy.

- to work out the method of the bituminous concrete s heat treatment with insolation of the solar radiation for highway s laying.

- to work out the environmentally appropriate method of the oil discharge from the tank-wagons.

- to experimentally research the process of the heating and oil discharge from the tank with using solar energy and inductive method.

- to work out ecoprotective technologies for neutralizing oil pullutions and ions of heavy metals on the railway transport.

- to work out complex technology for utilization solid wastes after railway transport washing.

- to calculate technological and economic effectiveness of.

- applying the environmentally appropriate technology.

- for transport constructions with using solar energy.

Scientific novelty of dissertational work consists in the following.

- theoretical bases of use of a solar energy in ecologization of transport construction and mathematical model of heat exchange are developed at a warming up of asphalt-concrete in helium device.

- influence of selective coverings on thermal balance of collectors of a solar energy and on the process of heating and plum of oil from the tank with application of a solar energy is established.

- the technologies of highways constructions with use of a solar energy and a way of thermal processing of asphalt-concrete are developed.

- new ecological friendly technology for neutralization of petropollution and ions of heavy metals on railway transport and complex technology of recycling of firm waste after washing of mobile railway transport.

Results of the work. In the work basing on the system analysis the railway and highway s influence on the environment is evaluated. The new theories for applying solar energy with using selective pellicle in the transport construction s ecolization are worked out. Also the influence of selective coverings on the solar energy collector s heat balance is experimentally researched.

The new simulator of heat exchange when the asphalt warming up in the helio-plants with using solar energy and also the new way of asphalt s heat treatment with solar radiation s insolation for highway s laying are worked out.

The environmentally appropriate method for oil discharge from the tank-wagons is worked out. The process of heating and oil discharge from the tanks with using solar energy and inductive methods are worked out.

The new ecoprotection for neutralizing oil pollutions and heavy metal s ions on the railway transport and also complex technology for utilization solid wastes after the railway transport s washing are worked out. The ecological-economic effect from scientific results introduction of dissertation in the foregoing organizations has averaged more than 90 million tenge per year.

Подписано в печать « » 2009 г.

Формат 64х80. 1/16. Объем 2 усл. печ. л.

Издательство «Тараз университеті.

ТарГУ им. М. Х. Дулати.

0800012, г. Тараз, ул. Т?ле би, 60.

Новости и разделы.

скачать dle 11.3