Нестационарный тепло- и массоперенос в многослойных ограждающих конструкциях

Методом интегральных преобразований Лапласа получим общее решение системы в виде:



(30)

где ; ; - критерий Померанцева; - температура на границе II; - критерий Фурье; - критерий Кирпичева; - безразмерная температура в начальный момент времени; - корни характеристического уравнения ; - температура среды у границы II.

Задача 2.

Для четвертого (несущего) слоя приняв с допущением, что интенсивность теплового воздействия на границе IV достаточно продолжительна на этапе изотермического прогревания, с достаточной степенью достоверности можно принять, что через границу IV идет постоянный тепловой поток, т.е. (1) - условие второго рода, а на границе III граничные условия аналогичны граничным условиям границы II - (2). Таким образом, задача для слоя 2 и 4 имеет “зеркальную” аналогию, с разницей только в толщине слоя и направлении оси координат (х).

Решение задачи для слоя 4 аналогично решению для слоя 2.

Задача 3.

Для слоя 3 учитывая, что это утепляющий слой (пенополистирол), не являющийся источником внутреннего теплового эффекта (нет гидратации цемента, как в предыдущих задачах) и независимо от какой границы I или IV будет направлен тепловой поток от пропарочной камеры, уравнение теплопроводности примет вид:

(31)

Общее решение задачи имеет вид (4).

Алгоритм расчета трехслойной конструкции таков. В начальный момент времени температура во всех слоях конструкции одинакова и равна . Для первого малого интервала времени по выведенным зависимостям рассчитывают поле температуры в первом слое 2 или 4 конструкции. После этого определяют величины градиентов температуры на границах II и III. Если градиент равен нулю, то поток тепла от опалубки и от паро-воздушной среды пропарочной камеры не достиг границ II и III.

Далее производят расчет для следующего временного интервала в слое 4 (2) и так далее.

Осуществляется поиск режимов, при которых происходит одновременное достижение температуры близкой к температуре деструктивного разложения пенополистирола на границах II и III. Этого можно добиться лишь тогда, когда в процессе бетонирования и тепловлажностной обработки будут четко выполняться все расчетные технологические режимы и параметры.

Решение (30) можно использовать при расчете процессов, происходящих в монолитной палубе при зимнем бетонировании с применением термоопалубки и утеплением открытой поверхности бетона.

В главе 5 приведена предлагаемая методология расчета нестационарных полей взаимосвязанного тепло- и массопереноса в слоистых средах.

Создание точной математической модели описания процессов переноса тепла и влаги в ограждающей конструкции представляет сложную задачу, поэтому в настоящее время при решении используют различного рода упрощения и допущения. Например, нормы II-3-79** рекомендуют рассчитывать сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции исходя из того, что процесс теплопередачи стационарный, а влажностные условия определены значениями таблиц приложений 2 и 3 норм.

В данном исследовании была поставлена задача разработки методики расчета многослойных ограждающих конструкций, работающих в нестационарных условиях эксплуатации. За основу математического моделирования взяты уравнения взаимосвязанного тепломассопереноса в слое, имеющие вид:

(32)

(33)

(34)

Для решения системы (32)...(34) должны быть поставлены краевые условия, которые в общем виде можно записать следующим образом:

- начальные условия: обычно задаются на начальный момент времени (=0) распределение потенциалов тепло- и массопереноса в виде функции координаты для одномерной задачи t(x, 0) и (x, 0). (35)

- граничные условия:

 (36)

(37)

(38)

где q_q и q_m - плотность потоков тепла и вещества, индекс (п) означает поверхность тела.

Первый член равенства (36) -_q(t)_п в физическом смысле представляет количество тепла, ушедшего от поверхности внутрь ограждения; второй q_q() - количество тепла, подведенное к поверхности ограждения; третий -(1-)rq_m() - количество тепла, затраченного на испарение жидкости. Если =1, то испарение происходит внутри тела конструкции, если =0, то поток влаги состоит из потока жидкости и испарение происходит только на поверхности. Равенство (37) носит название балансового уравнения массы вещества. К поверхности тела влага подводится под действием градиентов потенциала _m()_п - массопереноса, _m(t)_п -теплопереноса и _p(P)_п - градиента общего давления. С поверхности тела в окружающую среду отводится поток массы влаги q_m(). Равенство (38) отображает равенство давлений парогазовой смеси у поверхности ограждения P_m и барометрического давления окружающей среды p.

Для многослойной конструкции должны быть поставлены условия сопряжения слоев, а при учете фазовых превращений наложены дополнительное условие внутри каждого слоя на подвижной границе раздела фаз. Использовав идею метода зонального расчета, который разработал С.П. Рудобашта, для решения задачи применяем комбинированный метод, который базируются на основе сочетания элементов аналитического и численного решения. Предлагаемая методика расчета позволяет упростить решение задачи без существенного ущерба для точности решения. Суть метода состоит в том, что весь процесс тепловлагопереноса делится на ряд малых временных интервалов. В пределах каждого интервала предполагаем, что температура одинакова на границе II и III, и постоянна плотность теплового потока через соприкасающиеся поверхности, т.е. идеальный тепловой контакт, а также массовый контакт.

Общая задача разбивается на три автономные, но взаимосвязанные между собой.

Задача 1. Тепловлагоперенос в слое 1 с граничными условиями третьего рода, которые учитывают конвективный теплообмен на границе I по закону Ньютона, влагообмен поверхности с окружающей средой по закону Дальтона и первого рода, которые характеризуют постоянство температуры на границе II слоев 1 и 2 и постоянство влагосодержания.

Задача 2. Тепловлагоперенос в слое 2 с граничными условиями второго рода, которые характеризуют постоянство плотности теплового и массового потока через границу II, и первого рода, характеризующие постоянство температуры и постоянство влагосодержания на границе III.

Задача 3. Тепловлагоперенос в слое 3 с граничными условиями второго рода, которые характеризуют постоянство плотности теплового и массового потока через границу III и граничными условиями третьего рода, которые характеризуют теплообмен между поверхностью слоя 3 на границе IV с окружающей средой по закону Ньютона и массообмена по закону Дальтона.

Каждая из этих задач решается аналитически. Решение общей задачи нестационарного тепловлагопереноса можно получить в результате сопряжения этих аналитических решений на каждом временном интервале.

При решении краевых задач учитывались три вида зависимости:

а) Ki_m = const; б) Ki_m = Bi_m[1-(0, Fo)]; в) Ki_m = Ki_m (Fo).

В диссертации получены решения для всех трех задач и зависимостей Ki_m, но в автореферате они не приводятся ввиду громоздкости записи

Полученные решения для задачи 1, 2, 3 с успехом реализуются в алгоритме расчета многослойной конструкции, идея которого и детальная разработка представлены в главе 2 настоящей работы. Некоторая громоздкость записи выражений практически не влияет на качество расчета, так как возможности современной вычислительной техники позволяют получить итоговое решение за 10…15 минут машинного счета. Трудоемкость заключается в аккуратной подготовке и задании исходных данных, а также получении (выявлении) недостающих для расчета теплофизических характеристик материалов, которые можно получить только опытным путем (методика их получения приведена в части II диссертации). Блок-схема программы расчета приведена в приложении к диссертационной работе.

Часть II. «Расчетно-экспериментальные исследования и разработки»

В главе 6 представлены разработки методик определения различных параметров, необходимых для расчета и проектирования различного рода конструкций, материалов, грунтов и оснований, а также описание установок для проведения экспериментов и описания самих экспериментов.

- Методика определения сопротивления теплопередаче многослойных кирпичных кладок;

- Методика определения сопротивления теплопередаче утеплителей;

- Методика определения температурных полей во влажных образцах при их промерзании;

Особенностью разработанных методик является то, что у исследователей появилась возможность отказаться от климатической камеры и проводить как модельные, так и натурные исследования и испытания строительных материалов, конструкций, изделий.

В главе 7 для иллюстрации эффективности теоретических и экспериментальных исследований с помощью предлагаемых математических моделей и методов расчета рассмотрены некоторые прикладные задачи, приведен анализ решений и рекомендации по проектированию конструкций.

Оптимальное проектирование многослойных ограждающих конструкций с точки зрения теплопереноса. Анализ теоретических и экспериментальных разработок позволил сделать следующие выводы:

- плитный утеплитель в многослойных ограждающих конструкциях следует устраивать в местах, как можно ближе расположенных к наружной поверхности конструкции, либо вообще вынести утеплитель на наружную поверхность, т.к. только в этом случае исключается пагубное влияние влаги на несущую способность стен и обеспечивается надлежащий микроклимат в помещении;

- применение утеплителей с < 0,04 Вт/(м °К) и толщиной 120...140 мм позволяет сохранить модульные размеры (толщины) кладок 380, 510, 640 и 770 мм, что облегчает перевязку швов;

- при увеличении сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций из полнотелого силикатного кирпича на 29% и из силикатного одиннадцати пустотного кирпича на 26% по сравнению с существующими и запроектированными конструкциями без учета изменений №3 к СНиП в климатических условиях Ивановского региона в зимний период конденсат не образуется;

- при реконструкции существующих зданий, памятников архитектуры или наличия сложного, архитектурно-выразительного фасада зачастую единственно возможное решение - это размещение утепляющего слоя внутри помещения. Конструктивным решением, в этом случае, для исключения образования конденсата является устройство вентилируемой воздушной прослойки толщиной 40 мм между стеной и слоем утеплителя.

Расчет многослойного ограждения на промерзание

В качестве примера смоделирована ситуация. Рассмотрена трехслойная стенка: 1 слой - кладка из силикатного кирпича =380 мм; 2 слой- утеплитель (пенополистирол) =140 мм; 3 слой - кладка из силикатного кирпича =120 мм. Внутренняя температура воздуха +20С. Начальная наружная температура +10С - случай (а); -10С - случай (б); -20С - случай (в). Наружная температура воздуха понижается (похолодание) с интенсивностью 1С в час.

Расчет показывает, что на границе III (стык второго и третьего слоя) температура при похолодании уменьшится на 1С: для случая (а) через 6 ч 20 мин; для случая (б) через 5 ч 40 мин; для случая (в) через 5 ч 10 мин. Таким образом, чем ниже начальная температура наружного воздуха, тем за более короткий срок промерзает конструкция при дальнейшем понижении этой температуры (похолодание в ночные часы).

Если скорость понижения температуры наружного воздуха увеличивается вдвое, т.е. 1С за 30 минут, то разница между температурой наружной поверхности ограждения (граница IV) и температурой наружного воздуха возрастает, например, при -25С (случай а) с 2,4С до 2,68С.

По классической теории суточные колебания температуры носят затухающий маятниковый (гармонический) характер, что приводит к установлению стационарного распределения температуры в толще ограждения (это положено в основу современных нормативных теплотехнических расчетов), однако полученные результаты убедительно показывают, что игнорирование нестационарности процессов, особенно в наружном слое ограждения, который работает в худших термовлажностных условиях, приводит к ошибке при подсчете циклов замораживания и оттаивания в зимний период эксплуатации зданий, а именно к занижению их числа. На самом деле число циклов значительно выше нормативных, что приводит к преждевременному старению материала и, как следствие, снижению несущей способности и надежности конструкции.

Расчет температурных полей многослойных влажных конструкций.

На рисунке 6 графически представлены некоторые результаты расчетов, произведенных по формулам (13) и (14). При малоинтенсивном источнике теплоты (Рис. 6а) внешний перенос оказывает определяющее воздействие на процесс, поэтому температура внутренних слоев непрерывно уменьшается и стремится к стационарному распределению при значении числа Фурье, равным 0,5. Если источник тепла более мощный (Рис. 6б), то характер процесса изменяется. В этом случае стационарное распределение температур также достигается при Fо=0,5, однако, в начальный период развития процесса количество выделившейся теплоты льдообразования превышает количество теплоты, отводимой от поверхности ограждения, т.е. наблюдается непрерывный рост потенциала переноса. С течением времени устанавливается баланс между выделившимся и отводимым количеством теплоты и распределение температур остается неизменным.

Рис. 6 Динамика полей безразмерных температур по толщине зоны промерзания

Некоторые результаты расчетов по формуле (22) приведены на рисунке 7.



Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

1. При увеличении мощности внутренних источников теплоты (другими словами - «чем интенсивнее образуется лед»), а также плотности теплового потока к поверхности ограждения приводит к быстрому повышению температуры во внутренних слоях материала.

2. При замораживании влажных талых конструкций и оттаивании мерзлых конструкций можно говорить о гистерезисной петле процессов. Однако, на вид гистерезисных петель очень сильно влияет реальная ситуация, например:

- процесс оттаивания промерзшей ограждающей конструкции менее продолжителен по времени, чем процесс промерзания, так как оттаивание происходит с обеих сторон замороженной зоны;

- при наличии чередующихся в теле конструкции мерзлых и талых зон, возникающих при нестационарных процессах, общие векторы замораживания и оттаивания в количественном отношении совпасть по гистерезису практически не имеют возможности.

- нестационарность процессов, при детальном их рассмотрении, вообще не позволяют построить гистерезисную петлю в общепринятом понимании, так как петли имеют ступени - разрывы перехода фазового состояния влаги, временные характеристики действия внутренних и внешних факторов, массивность (тепловая инерция) материалов также накладывают свои поправки на график гистерезиса, и петли зачастую имеют очень причудливое начертание.

Пример решения комплексной задачи проектирования ограждающих конструкций жилого помещения, фундамента и основания.

В качестве примера рассмотрено распределение полей температур в наиболее характерных местах ограждения первого этажа, подвала и прилегающей к подвальной части толще грунта.

Рис. 8. К комплексной задаче проектирования ограждения здания

Схема конструкций приведена на Рис. 8. За исходные данные приняты следующие параметры: здание расположено в третьей климатической зоне (г. Иваново); температура внутренней среды (жилое помещение) t_в=+20С; температура воздушной среды подвального помещения t_п=+10С; температура наружного воздуха t_н=-29С.

Рассмотрим узел 1 Рис. 8. Толщина оконных стекол равна 0,002 м; толщина воздушной прослойки =0,10м. Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы: при нестационарном процессе уже через час в конструкции устанавливается распределение температурных полей, эквивалентное стационарному процессу; уменьшение толщины воздушной прослойки до 48 мм ведет к промерзанию конструкции, на поверхности внутреннего оконного стекла температура равна - 0,7С, что приводит к образованию конденсата и последующему намораживанию слоя льда.

Рассмотрим узел 2 Рис. 8. Толщина несущей части стены из силикатного кирпича ₁=0,380 м; толщина ограждающей части стены из силикатного кирпича ₃=0,120 м; толщина утеплителя из пенополистирола ₂=0,140 м.

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы:

1. Если принять температуру фронта промерзания t_ф=0С, то уже через час нестационарного процесса в ограждающий слой кладки фронт промерзания проникает на глубину 3,2 см, через 2 часа - на 6,6 см, через 2 часа 32 минуты слой 3 промерзает полностью, и в процесс охлаждения начинает вовлекаться слой 2. Через три часа процесса фронт промерзания продвинется в тело конструкции на 13 см, через 4 часа - на 15 см, через 5 часа - на 16,7 см, через 6 часов - на 18,1 см, через 12 часов на 21,4 см, через 1 сутки - на 22,1 см, через 1сутки и 10 минут отмечена максимальная глубина промерзания конструкции - 22,2 см, далее фронт промерзания начинает отступать и двигаться к внешней поверхности ограждения, и через 5 суток значение температуры практически выходит на уровень стационарного режима, а глубина промерзания составляет 21,6 см.

2. Глубина промерзания при регулярном режиме составляет 21,6 см, а фактическая глубина промерзания превышает ее на 0,6 см.

3. Чем ниже начальная температура слоев и больше их влажность, тем быстрее и глубже в тело конструкции продвигается фронт промерзания (Рис. 9 и 10).

Рассмотрим узел 3. Цокольная часть ограждения подвала.

- толщина железобетонного блока =0,600 м.

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующий вывод: если температура внутреннего воздуха в подвале будет ниже, чем в рассматриваемом примере всего на 1С и составит 9С, то через пять суток (самая холодная пятидневка) фундаментный блок промерзнет насквозь, и на его внутренней поверхности выступит конденсат.

Рассмотрим узел 4.

Смоделируем ситуацию - момент включения отопления в жилом доме.

Исходные данные: пол (половая доска =33 мм); утепляющий слой (керамзитовая засыпка =100 мм); несущая конструкция (железобетонная пустотная панель =220 мм). Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы: при стационарном процессе разница между температурой внутреннего помещения комнаты и температурой поверхности пола (нормативный перепад) составляет 1,2С; в начале процесса эта разница составляет 10С; через час после включения отопления эта разница сокращается до 4С; через два часа после начала процесса температура практически равняется нормативному перепаду.

Моделирование нестационарных процессов в железобетонной трехслойной панели при термовлажностной обработке.

Одним из способов увеличения скорости твердения является пропаривание бетона. Согласно современным представлениям полный цикл термовлажностной обработки подразделяют на 4 основных этапа (см. Рис. 11):

1 этап - предварительное выдерживание до пропаривания;

2 этап - повышение температуры в камере пропаривания;

3 этап - непосредственно изотермическое прогревание;

4 этап - охлаждение.

При рассмотрении конкретного примера - производство трехслойных железобетонных панелей для жилых зданий на Ивановской домостроительной компании, анализ полученных результатов исследований позволил сделать следующие выводы: - для этапа 2: с течением времени скорость процесса прогрева конструкции уменьшается, более массивные слои прогреваются медленнее, что соответствует реальной физике процесса; по прошествии регламентных 3 часов постепенного повышения температуры в камере пропаривания температура внутри утеплителя не превышает +37,7С; - для этапа 3: при существующих конструктивных решениях панелей максимально возможная температура пропаривания составляет +80С, а время пропаривания не должно превышать 9 часов; предлагаемая температура пропаривания +72С позволяет осуществить технологический процесс в более продолжительном режиме без опасения деструктивного разложения утеплителя;

- для этапа 4: с течением времени скорости процесса остывания конструкции уменьшаются, более массивные слои остывают медленнее, что соответствует реальной физике процесса; по прошествии регламентированных 2 часов остывания внутри утеплителя сохраняется температура +58,6С, а на поверхно-

Параллельно был сделан расчет температурных полей для слоев 2 и 4 (рис.4) с учетом теплового эффекта при гидратации цемента. В качестве примера приведем результаты расчета температуры на поверхности II рис. 4 при различных режимах пропарки конструкции в зависимости от ее толщины. По результатам которого были построены графики зависимости температуры на поверхности II и толщины конструкции (Рис. 12 и 13).

железобетонный конструкция теплоперенос термический



Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

1. Температурная составляющая от теплового эффекта гидратации цемента незначительно влияет на картину распределения температур по толщине конструкции, изготовленной из тяжелого бетона, при тепловлажностной обработке;

2. Высокая теплопроводность и незначительная толщина металлического листа дна формы не оказывают существенного влияния на температуру поверхности II. Максимальная разница температур между поверхностью III и II при тепловлажностной обработке составляет 3,4 С, т.е. нет необходимости в термоактивации опалубки для обеспечения комфортных условий твердения бетона в изделии;

3. При толщине конструкции более 200 мм тепловая инерция конструкции незначительно сказывается на величине температуры, на границах II и III при различных режимах тепловлажностной обработки;

4. Бетон лицевого (нижнего) слоя не успевает набирать нормативную прочность, для распалубливания, за время нахождения конструкции в проходной пропарочной камере;

5. При существующем технологическом режиме бетон несущего (верхнего) слоя конструкции не достигает прочности необходимой и достаточной для распалубливания, поэтому при доводке изделий до кондиции происходит значительный перерасход материала (цемент) и увеличиваются трудозатраты (затирание и железнение);

Для иллюстрации эффективности предложенного метода расчета на рисунке 14 приведены результаты расчета процесса ТВО трехслойной железобетонной панели по предлагаемому режиму (линия 2 рис. 11) без учета (сплошная линия) и с учетом (пунктирная линия) теплового эффекта реакции гидратации цемента, которые подтверждены экспериментально.



Оптимальное проектирование многослойных ограждающих конструкций с точки зрения тепломассопереноса.

Анализ результатов расчета позволяет сделать следующие выводы: устройство воздушной прослойки улучшает теплоизоляцию, но не решает проблему конденсата. Единственным приемлемым решением остается устройство пароизолирующего слоя с сопротивлением паропроницанию 10...25 мчПа/мг. Согласно приложению 11* СНиП II-3-79** таким сопротивлением обладает полиэтиленовая пленка, которая имеет объективный срок службы 5...35 лет, поэтому целесообразно применять эффективный напыляющийся пароизоляционный слой с высокими эксплуатационными характеристиками.

В заключении приведены основные выводы по диссертации

1. Разработано обобщенное математическое описание для нестационарных процессов теплопереноса; теплопереноса, сопровождающегося фазовыми превращениями влаги в материале и взаимосвязанного тепломассопереноса, в приложении к строительным материалам, изделиям, конструкциям основаниям и фундаментам, которое включает в себя: математическую модель процесса, систему уравнений, описывающих процесс, аналитическое решение этих уравнений, составление блок-схемы и на ее основе разработку программы реализации математической модели на ПЭВМ типа IBM.

2. На основе математического описания предложен и реализован комбинированный метод расчета тепло- и массообменных процессов, протекающих в слоистых средах, состоящих из слоев строительных материалов с различными физико-механическими характеристиками, который базируется на решении краевых задач для отдельных слоев с несимметричными граничными и неравномерными начальными условиями. Компиляция этих решений в инженерном методе расчета позволяет моделировать практически любую реальную ситуацию, возникающую в плоских ограждающих конструкциях.

3. Общность математического описания позволяет распространить предложенный подход к решению задач тепло- и массопереноса не только в области строительства, но и в других отраслях промышленности - например, в нефтехимии, сталелитейном производстве, энергетике, деревообрабатывающей промышленности, т.е. там, где присутствуют процессы сушки, кристаллизации, замерзания - оттаивания, нагревания - охлаждения, конденсации - испарения, причем в слоистых средах с разными тепло-физическими характеристиками слоев и изменяющимися во времени внешними и внутренними условиями.

4. При теоретических и экспериментальных исследованиях получены новые данные о кинетике процессов, протекающих в слоистых конструкциях, состоящих из различных строительных материалов. Это позволяет впрямую выйти на рекомендации по проектированию таких конструкций в части расположения (чередования) слоев, устройства воздушных прослоек для отвода конденсационной влаги и т.п. с целью увеличения долговечности материалов, составляющих конструкцию.

5. При создании базы теплофизических характеристик материалов конструкций, особенно получении коэффициентов тепломассопереноса, которые изменяются в зависимости от температуры и влажности, на основе предложенного комбинированного метода расчета можно получить уточненные данные о динамике процессов, протекающих в теле конструкции. Для этого конструкцию следует условно разделить на гораздо большее количество слоев, руководствуясь при разделении не только номинальной однородностью материала, составляющего слой, но и постоянством коэффициентов тепломассопереноса в каждом из полученных при разбиении слое. При этом процессы, происходящие в средних слоях, будут описываться уравнениями, выведенными для второго слоя трехслойной конструкции. При программной реализации данной модели в целях экономии времени расчета вполне возможно использовать распараллеливание вычислений.

6. Предложенные математические модели позволяют решать широкий класс задач по рациональному проектированию, и эксплуатации ограждающих конструкций зданий и сооружений, например:

- оценить теплофизическое состояние проектируемых и уже существующих конструкций при различных режимах их эксплуатации;

- рассчитать поле температур и потенциалы массопереноса в сложных многослойных конструкциях;

- при лабораторных исследованиях существенно сократить время испытания, у исследователей появилась возможность не дожидаться установления регулярного режима;

- при замере температуры в характерных точках конструкции (стык слоев, поверхности конструкции) при обследовательских работах можно определить теплофизические характеристики материалов, составляющих обследуемую конструкцию;

- программы реализации предложенных методик расчета может быть использована в качестве составляющего элемента новой электронной версии СНиП, которая позволит инженерам - проектировщикам производить оптимальное проектирование ограждающих конструкций;

- оптимизировать процессы тепловлажностной обработки и пропаривания бетонных и железобетонных конструкций;

- оптимизировать технологию процесса монолитного бетонирования с использованием термоактивной опалубки и т.д.

7. Разработаны три новые методики теплотехнических испытаний строительных материалов без использования климатической камеры и на натурных конструкциях. Использование этих методик совместно с разработанным комбинированным методом расчета позволяет при решении обратной задачи определить сопротивление теплопередаче любого строительного материала или конструкции в реальных условиях.

8. Для прогрессивных технологий строительного производства проанализировано влияние температурно-влажностных факторов и установлена необходимость комплексных теоретических и экспериментальных исследований процессов тепломассопереноса с целью определения рациональных технологических параметров ведения процесса, поиска оптимальных режимов, обеспечивающих получения продукции с минимальным технологическим браком, определения режимов, обеспечивающих минимальные энергозатраты. Показано, что проведенные в диссертации исследования позволяют достигнуть решения поставленных задач.

9. Расчетами и экспериментально установлено, что при нерегулярных (нестационарных) режимах температура, соответствующая точке росы, и фронт промерзания проникают конструкции гораздо глубже, чем при регулярном (стационарном). Это обстоятельство необходимо учитывать при конструктивном расположении слоев и материала конструкции во избежание проектных ошибок.

10. При решении комплексных задач, когда ортогонально сопрягаются две слоистые конструкции, разработанный метод расчета позволяет получить температурные и массовые поля на основе принципа суперпозиции и таким образом выявить взаимное влияние этих конструкций друг на друга.

11. Внедрение теоретических и экспериментальных разработок на ОАО "Ивановская домостроительная компания" позволило оптимизировать процесс термовлажностной обработки трехслойных железобетонных панелей ограждения, содержащих в качестве утеплителя плитный пенополистирол и, как следствие, повысить качество конструкции и снизить себестоимость в среднем на 8 %.

12. Передача программного продукта (программы расчета "Wall", "Heat") в ведущие проектные институты города Иваново и НИИСФ позволяет решать задачи рационального проектирования ограждающих конструкций зданий и сооружений со значительной экономией времени расчета.

Основные положения диссертационной работы опубликованы

1. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Взаимосвязанный тепломассоперенос в многослойных ограждающих конструкциях при несимметричных граничных и начальных условиях // Проблемы строительной теплофизики систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях: Сб. докл. пятой научно-практической конференции 26-28 апреля 2000 г. - М.: НИИСФ, 2000, С. 331...335.

2. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Методология расчета нестационарных полей тепло- и массопереноса в многослойной ограждающей конструкции. / В кн. Современные проблемы строительного материаловедения. Шестые академические чтения РААСН. - Иваново, 2000.

3. Ибрагимов А.М. Анализ уравнений тепло- и массопереноса, описывающих процессы, протекающие в ограждающих строительных конструкциях. / В кн. Ученые записки инженерно- технологического факультета Ивановской государственной архитектурно-строительной академии, Вып. 3 / Иваново, 2000. - С. 187...188.

4. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Расчет нестационарных температурно-влажностных полей в многослойной ограждающей конструкции. / В кн. Актуальные проблемы современного строительства. Ч. 2. Архитектура, градостроительство, строительные конструкции. Экономика и менеджмент. Материалы всероссийской XXXI научно-технической конференции. - Пенза, 25...27 апреля, 2001.

5. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Аксаковская Л.Н. Решение краевых задач взаимосвязанного тепломассопереноса в неограниченной пластине с несимметричными граничными условиями. /В кн. Актуальные проблемы современного строительства. Ч. 2. Архитектура, градостроительство, строительные конструкции. Экономика и менеджмент. Материалы всероссийской XXXI научно-технической конференции. - Пенза, 25...27 апреля, 2001.

6. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Анализ современных конструктивных решений ограждающих конструкций с точки зрения взаимосвязанного тепломассопереноса. Известия Ивановского отделения Петровской Академии наук и искусств. Архитектурно-строительная секция отделения при Ивановской государственной архитектурно-строительной академии/ Иванов. гос. архит.-строит. акад.. - Иваново, 2001. - С. 44...47.

7. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Нестационарный тепломассоперенос при промерзании многослойной конструкции. / В кн. Проблемы экогеоинформационных систем: Сборник трудов. вып. 2 / Иванов. гос. архит.-строит. акад.. - Иваново, 2001. -С. 3...20.

8. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Промерзание влажных грунтов. / В кн. Проблемы экогеоинформационных систем: Сборник трудов. Вып.3 / Иванов. гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2002. - С. 13...21.

9. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Аксаковская Л.Н. Решение задач взаимосвязанного тепломассопереноса для многослойной ограждающей конструкции при несимметричных граничных условиях. / В кн. Проблемы экогеоинформационных систем: Сборник трудов. Вып.3 / Иванов. гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2002. - С. 21...30.

10. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю. Моделирование нестационарных процессов промерзания влажных грунтов. ( Проблемный доклад). 1-я международная научно-практическая конференция " Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)" В 4 томах. Т.2. Секция 4. Теория и практика сушки древесины, материалов легкой и текстильной промышленности, строительных материалов. - М.: МГАУ, 2002. - С 139...148.

11. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Нестационарный процесс теплопереноса в многослойной ограждающей конструкции с учетом фазовых превращений влаги в материале. В кн. «Проблемы строительного материаловедения»: 1-е Соломатовские чтения: Материалы Всерос. науч.-техн. конф. / Ред. кол.: В.Д. Черкасов (отв. ред.) и др. - Саранск: изд-во Мордов. ун-та, 2002. С. - 411…425.

12. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Математическое моделирование нестационарного процесса твердения железобетонной трехслойной панели. Российско-Польский семинар «Теоретические основы строительства». Россия. 2003.

13. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Расчет температурных полей влажных грунтов. / В кн. Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы III Международной научно-технической конференции, 27...29 марта 2003 г., Волгоград. В 4-х ч. /ВолгГАСА. Волгоград, 2003. Ч. I - С. 173...183.

14. Федосов С.В., Алоян Р.М., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Термическая устойчивость основания дорожного полотна и плотин при их промерзании. / Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова №5. Часть 1: Материалы Международного конгресса «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии», посвященного 150-летию В.Г. Шухова. Белгород, 2003. - С. 387…397.

15. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н., Гущин А.В. Взаимосвязанный тепломассоперенос при граничных условиях третьего рода. /Материалы X Международной научно-технической конференции «Информационная среда ВУЗа» /ИГАСА - Иваново: 2003. - С. 229…234.

16. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Математическая модель нестационарного теплопереноса в многослойной ограждающей конструкции. / Доклады XII российско-польского семинара «Теоретические основы строительства». - Варшава: 2003. - С. 253…261.

17. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Нестационарный тепло- и массоперенос в строительных материалах и конструкциях при несимметричных граничных условиях. Вестник отделения строительных наук. Выпуск 8. РААСН Москва, 2004 г. - С. 410-416. - 460с.

18. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н., Гущин А.В. Взаимосвязанный тепломассоперенос в многослойной ограждающей конструкции при несимметричных граничных условиях. Вестник отделения строительных наук. Выпуск 8. РААСН Москва, 2004 г. - С. 417-425. - 460с.

19. Федосов С.В., Алоян Р.М., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Температурная устойчивость грунтов, составляющих тело дорожных полотен и плотин. VI Международная научно-практическая конференция «Дни современного бетона». Сборник докладов. Изд-во ООО «Будиндустрия ЛТД» - Запорожье: 2004 г. - С. 129-143. - 248с.

20. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н., Гущин А.В. Тепло- и массоперенос в строительных технологиях. / Международная научная конференция «Энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства». Сб. трудов. Том 1. Доклады. Иваново: 2004. - С. 79-95.

21. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Воздушная прослойка в многослойных ограждающих конструкциях при нестационарном тепло- и массопереносе. Материалы XI Международной научно-технической конференции «Информационная среда ВУЗа» / ИГАСА - Иваново, 2004. - С. 180-186. 676с.

22. Федосов С.В., Алоян Р.М., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н. Промерзание влажных грунтов, оснований и фундаментов. - М.: Изд-во АСВ, 2005. - 277с.

23. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Процессы тепло- и массопереноса при производстве сборных и монолитных железобетонных конструкций. Материалы научно-практической конференции «Долговечность строительных материалов и конструкций» / Мордовский государственный университет. - Саранск, 25-26 ноября 2004.

24. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гущин А.В. Влияние теплового эффекта реакции гидратации цемента на теплоперенос в теле железобетонной конструкции при ее тепловлажностной обработке / Доклады XIV Польско-российского семинара «Теоретические основы строительства». - Варшава. Ольштейн. 2005. - С. 333-338.

25. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Лабутин А.Н. Информационный листок № 82-98. Серия Р. 67.15.55 - Иваново: Ивановский ЦНТИ, 1998. - 2с.

26. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Аксаковская Л.Н. Расчет температурных полей и полей распределения потенциала переноса массы в трехслойной стеновой панели. / Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 2867. - Государственный координационный центр информационных технологий. Отраслевой фонд алгоритмов и программ. - М. 2003.

27. Федосов С.В., Гнедина Л.Ю., Ибрагимов А.М., Игнатьев С.А. Расчет толщины теплоизоляционного (среднего) слоя трехслойных стеновых панелей (стена 2) / Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 4977. - Государственный координационный центр информационных технологий. Отраслевой фонд алгоритмов и программ. - М. 2005.

28. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Моделирование процесса тепловлажностной обработки трехслойных железо-бетонных панелей. Материалы XII Международной научно - технической конференции "Информационная среда ВУЗа". /ИГАСА - Иваново, 2005 - С.126 -138 -748с.

29. Ибрагимов А.М., Лопатин А.Н., Лопатин И.А. Экспериментальные исследования тепловлажностного состояния конструкции перекрытия. Материалы XII Международной научно - технической конференции "Информационная среда ВУЗа". /ИГАСА - Иваново, 2005 -С. 197 -200 -748с.

30. С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Гущин А.В. Особенности поверхностного теплового воздействия на сплошную железобетонную панель при различных режимах тепловлажностной обработки. //Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сборник статей Международной научно-технической конференции, Пенза, 17-18 мая 2006. -С. 288-296.

31. Ибрагимов А.М., Красавина О.Н., Гнедина Л.Ю., Заботина Л.Ю. Термический способ закрепления грунтов и усиления оснований. //Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сборник статей Международной научно-технической конференции, Пенза, 17-18 мая 2006. -С. 45-48.

Труды, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

32. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гущин А.В. Нестационарный процесс теплопереноса в монолитном железобетонном перекрытии при использовании термоактивной опалубки. Часть I. //Строительные материалы. №2. 2006. - С. 56-57.

33. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гнедина Л.Ю., Аксаковская Л.Н., Гущин А.В.. Нестационарный процесс теплопереноса в монолитном железобетонном перекрытии при использовании термоактивной опалубки. Часть II. //Строительные материалы. №3. 2006. - С. 70.

34. Федосов С.В., Ибрагимов А.М. Нестационарный тепло- и массоперенос в многослойных ограждающих конструкциях. //Строительные материалы. №4. 2006. - С. 86-87.

35. Ибрагимов А.М. Нестационарный тепло- и массоперенос в строительных материалах и конструкциях при несимметричных граничных условиях. Часть I. //Строительные материалы. №7. 2006. - С. 72-73

36. Ибрагимов А.М. Нестационарный тепло- и массоперенос в строительных материалах и конструкциях при несимметричных граничных условиях. Часть II. //Строительные материалы. №8. 2006. С. 88-89.

37. Ибрагимов А.М. Теплоперенос в неограниченной пластине с несимметричными граничными условиями. //Промышленное и гражданское строительство. №7. 2006. - С.51.

38. Ибрагимов А.М. Теплоперенос при граничных условиях второго и третьего рода. //Промышленное и гражданское строительство. №9. 2006. - С.58-59.

39. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Аксаковская Л.Н., Анисимова Н.К. Математическое моделирование переноса тепла при оплавлении стеклобоя на поверхности бетона. //Строительные материалы. №9 2006. - С.12-13.

40. Федосов С.В., Ибрагимов А.М., Гущин А.В. Влияние режима процесса тепловлажностной обработки железобетонных ограждающих конструкции и изделии на их прочность. //Строительные материалы. №9 2006. - С. 7-8.

Размещено на Allbest.ru

...