Повышение энергоэффективности системы ледовое покрытие - холодильная установка путём поддержания заданных свойств модифицированного льда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат наук Устюгова, Татьяна Геннадьевна

• Устюгова, Татьяна Геннадьевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Устюгова, Татьяна Геннадьевна

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Современное состояние в области исследований

1.1. Исследования процесса переноса во льду

1.2. Исследования по кристаллизации водных растворов

1.2.1. Образование льда в криобиологии

1.2.2. Образование льда на охлаждаемых поверхностях в технике

1.2.3. Образование льда в гляциологии

1.3. Исследования по кристаллизации в металлургии

1.4. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. Работа и энергопотребление холодильной машины при

эксплуатации модифицированного льда

2.1. Работа холодильной машины на нерасчетных режимах

2.2. Энергопотребление холодильной машины

ГЛАВА 3. Определение теплофизических свойств льда,

модифицированного различными полимерными соединениями

3.1. Экспериментальное определение температуры плавления и кристаллизации

3.2. Экспериментальное определение удельной теплоемкости и удельной

теплоты плавления

ГЛАВА 4. Определение макроструктуры и первоначального

распределения ледовых модификаторов по глубине массива

4.1. Определение макроструктуры льда, модифицированного различными

полимерными соединениями

4.1.1. Разработка экспериментальной установки

4.1.2. Определение макроструктуры льда

4.1.3. Визуализация межкристаллического пространства льда

Стр.

4.2. Определение особенностей первоначального распределения модификаторов по глубине массива

4.2.1. Разработка методики определения распределения модификаторов в ледовом массиве

4.2.2. Экспериментальное определение первоначального распределения модификаторов

4.2.3. Влияние типа вводимых макромолекул на характер распределения

модификаторов в ледовом массиве

ГЛАВА 5. Разработка технологии поддержания заданных физико-механических свойств модифицированных ледовых массивов при эксплуатации

5.1. Сотово-капиллярная модель переноса модификаторов

5.1.1. Общие положения предложенной модели

5.1.2. Визуализация процесса переноса

5.2. Моделирование процесса переноса в лабораторных условиях

5.3. Определение периодичности внесения полимерных модификаторов для поддержания скользящих и прочностных свойств льда на реальных ледовых объектах

5.4. Технология поддержания свойств модифицированного ледового массива для различных видов спорта. Количественная оценка повышения энергоэффективности работы системы ледовое покрытие -холодильная машина при эксплуатации модифицированного

льда

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение энергоэффективности системы ледовое покрытие - холодильная установка путём поддержания заданных свойств модифицированного льда»

ВВЕДЕНИЕ

Россия традиционно занимала ведущие позиции в зимних видах спорта, и стратегией развития физической культуры и спорта РФ предусматривается активное внедрение инновационных технологий для усиления своих позиций в спорте высших достижений и популяризации спорта среди населения. Технологии подготовки и эксплуатации льда представляют собой конкурентную среду для ведущих мировых держав, и в этой области востребованы самые современные научно-технические достижения. К настоящему моменту уже многократно апробировано и доказано существенное улучшение прочностных и скользящих свойств льда в результате реализации технологий, основанных на внесении микродоз полимерных соединений (ледовых модификаторов). Однако задача сохранения полученных свойств модифицированного ледового массива за счёт поддержания его химического состава при эксплуатации до сих пор остается нерешенной.

Кроме того, технология модифицирования льда относится к перспективным наукоемким технологиям в области низкотемпературной техники, обеспечивающим энергоэффективность работы оборудования. Упрочнение верхнего слоя льда позволяет поддерживать рабочую толщину льда на 20 мм меньше и, за счёт снижения термического сопротивления теплопередаче, существенно снижать эксплуатационные расходы ледовых арен на поддержание ледового покрытия. Холодильная система по данным Международной федерации хоккея потребляет до 50 % электроэнергии, необходимой для функционирования всего катка, и составляет за сезон от 700 до 7000 МВт-ч в зависимости от типа объекта. Таким образом, поддержание свойств модифицированного льда в течение сезона позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы ледовых арен с искусственной системой хладоснабжения.

Периодическая подрезка отработанных слоёв льда и заливка чистой водой приводит к удалению с поверхности внесённых модификаторов и

постепенной утрате прочностных и скоростных свойства льда. Поддержание свойств ледового покрытия может осуществляться за счёт двух процессов: диффузии полимерных соединений из глубинных слоёв ледового массива и дополнительного внесения новых доз модификаторов. Поэтому исследование процесса переноса внесённых соединений в модифицированных ледовых структурах является основой создания технологии поддержания их свойств и обеспечения работы холодильного оборудования в более экономичных режимах.

Изменение естественных свойств льда внесением различных групп модифицирующих соединений актуально не только в спортивной индустрии. Создание ледяной матрицы повышенной прочности и пластичности на основе разработки новых композиционных материалов является одним из важных направлений федеральной программы развития Арктики. Решение этих задач также невозможно без изучения процессов переноса искусственно вносимых соединений в массиве льда.

Цель работы. Повышение энегоэффективности системы ледовое покрытие - холодильная установка в результате поддержания заданных физико-механических свойств модифицированных ледовых массивов при их эксплуатации.

Задачи работы.

1. Рассмотреть работу системы холодильной машины на нерасчетных режимах при эксплуатации модифицированного ледового массива.

2. Исследовать теплофизические свойства льда, модифицированного различными полимерными соединениями.

3. Определить влияние температуры хладоносителя и заливаемой воды на процесс переноса полимерных модификаторов в массиве льда при эксплуатации и предложить зависимости для расчёта концентрации модифицирующих соединений как функции количества обновлений рабочей поверхности льда.

4. Разработать технологию поддержания свойств модифицированных ледовых массивов на спортивных объектах при их эксплуатации.

5. Определить периодичность внесения полимерных модификаторов для поддержания скользящих и прочностных свойств льда.

6. Дать количественную оценку повышения энергоэффективности работы холодильной машины при эксплуатации модифицированного ледового массива по сравнению с чистым льдом.

Научная новизна.

1. Экспериментально подтверждено, что во всём рабочем интервале температур ледового объекта все группы вводимых модификаторов не претерпевают фазовых превращений, что приводит к дополнительному снижению тепловой нагрузки на холодильные машины.

2. Впервые доказана возможность поддержания прочностных и скользящих свойств ледовых покрытий за счёт рационального выбора параметров работы холодильной установки и воздействия на интенсивность процессов переноса в ледовом массиве.

3. Впервые получены экспериментальные данные о процессе переноса модифицирующих соединений при эксплуатации ледовых массивов в зависимости от температуры заливаемой воды.

4. Впервые выявлено и экспериментально подтверждено определяющее влияние скорости кристаллизации на характер распределения модификаторов в послойно формируемых ледовых массивах.

5. Впервые разработан метод декорирования межкристаллического пространства органическими красителями. Сформулированы критерии, выбраны химические соединения и определена макроструктура модифицированного льда.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований разработаны практические рекомендации по изменению температуры хладоносителя для намораживания и

поддержания свойств модифицированных ледовых массивов в зависимости от вида спорта.

Предложена и апробирована методика увеличения до 1,5 раз продолжительности эксплуатации модифицированного ледового массива без дополнительного внесения модификаторов в результате изменения температуры заливаемой воды и температуры хладоносителя.

На ледовых объектах РФ внедрена методика поддержания свойств модифицированного ледового покрытия, позволяющая до 14 % сокращать энергопотребление холодильных машин ледовой арены. Получен акт внедрения от ледовой арены Новосибирского профессионального хоккейного клуба «Сибирь».

На защиту выносятся:

1. Результаты мониторинга работы холодильной машины на нерасчетных режимах при пиковых тепловых нагрузках при эксплуатации модифицированного льда.

2. Результаты экспериментального определения теплофизических свойств льда, модифицированного различными полимерными соединениями.

3. Экспериментальные данные по влиянию температуры хладоносителя и заливаемой воды на процесс переноса полимерных модификаторов в массиве льда при эксплуатации и зависимости для расчёта концентрации модифицирующих соединений как функции количества обновлений рабочей поверхности льда.

4. Технология поддержания свойств модифицированного ледового массива спортивных объектов при эксплуатации.

5. Количественная оценка повышения энергоэффективности работы холодильной машины при эксплуатации модифицированного ледового массива по сравнению с чистым льдом.

Апробация работы.

Результаты данной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской студенческой конференции «Студенческая научная весна» в

МГТУ им Баумана (Москва, 2015 г.); 24-м Конгрессе Международного института холода1Ж (Йокогама, Япония, 2015 г.); Всероссийской научно-практической конференции в ВИАМе «Материалы для технических устройств и конструкций, применяемых в Арктике» (Москва, 2015.). Результаты исследования частично получены и применялись в рамках выполнения научного проекта РФФИ, проект №13-08-01126 «а».

Публикации: По результатам работы опубликованы 6 научных работ, в том числе 5 статей в реферируемых ВАК РФ журналах.

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 161 странице текста, содержит 78 рисунков, 23 таблицы и список литературы из 79 наименований.

Во введении обоснована актуальность, практическая значимость темы исследования. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы, представлена её структура.

В первой главе представлен обзор и анализ теоретических и экспериментальных исследований процесса льдообразования и изменения его физико-механических свойств с течением времени. Показано, что изменение физико-механических свойств природного льда с течением времени определяется процессами переноса примесей различного происхождения: солей, органических и воздушных включений. Большое число работ посвящено исследованию миграции рассола (раствора солей) в природных ледниках, происходящей под действием градиента температуры и за счет гравитационного стока рассола в океан. Исследования носят экспериментальный характер, и единого аналитического описания даже для солевого раствора не разработано.

Во второй главе представлены данные по работе и энергопотреблению холодильной машины при эксплуатации модифицированного льда. Показано, что уменьшение толщины льда при внесении модификаторов до 35 мм позволяет при эксплуатации поддерживать регламентированную температуру

поверхности льда при работе холодильной машины на нерасчетных режимах: при высоких температурах окружающей среды, при пиковой тепловой нагрузке на ледовое поле. Показано, что модифицированный ледовый массив меньшей толщины и меньшей инерционности - единственная возможность обеспечивать необходимые температурные режимы в условиях смены видов спорта в течение одного соревновательного дня.

В третьей главе представлены результаты определения теплофизических свойств льда, модифицированного смесью различных высокомолекулярных соединений. Исследования проводились с помощью криоскопа и дифференциального сканирующего калориметра. Объектом исследования служили дистиллированная вода, смесь модифицирующих соединений в концентрации, рекомендуемой для хоккейных ледовых полей (7 ррт), а также растворы каждого из компонентов смеси в концентрациях, вносимых непосредственно в бак льдозаливочного комбайна. Анализ кривых изменения фазового состояния исследуемых образцов показал, что во всём рабочем интервале температур ледового поля все группы вводимых модификаторов не претерпевают фазовых превращений, что приводит к снижению тепловой нагрузки на холодильные машины. Удельное количество теплоты, поглощаемое при 0 °С при плавлении для смеси модификаторов 7 ррт меньше аналогичного параметра для чистой воды (334 кДж/кг) и составляет 280 кДж/кг. При внесении модификаторов часть свободной воды переходит в связанное состояние с молекулами модификаторов, и не образует твердую фазу. Доказано, что внесение модификаторов не приводит к увеличению удельной теплоемкости модифицированного льда в диапазоне рабочих температур от 0 до минус 10 °С. Теплопроводность чистого и модифицированного льда также совпадают.

Четвертая глава посвящена исследованию макроструктуры формируемого льда и первоначального распределения в нём внесённых модифицирующих соединений. Описана мобильная экспериментальная установка, разработанная для воспроизведения условий одномерного отвода

тепла при намораживании льда на реальном спортивном объекте. При всех температурных режимах работы системы хладоснабжения сохраняется поликристаллическая гексагональная макроструктура модифицированного льда, геометрическими соотношениями напоминающая соты. Предложен новый метод изучения макроструктуры льда - метод визуализации межкристаллического пространства с помощью декорирования красителями. Представлены результаты исследования первоначального распределения органических модификаторов в сформированном массиве льда. С этой целью разработана оригинальная методика исследований. Экспериментально определено, что изменение температуры хладоносителя является главным инструментом воздействия на характер распределения модификаторов в создаваемом массиве льда. Предложена расчетная зависимость распределения модификаторов в массиве льда от средней скорости кристаллизации при намораживании. В результате проведенных исследований установлено, что требуемое соотношение достигается при средних скоростях намораживания в интервале от 0,7 до 1,0 мм/ч. Экспериментально также установлено, что более равномерному распределению по глубине массива способствует внесение мелкодисперсных фторсодержащих суспензий фторопласта (ПТФЭ). В составе вносимых смесей они являются наиболее крупными структурными

7

соединениями, с молекулярной массой до 10 а.е.м., и наиболее прочно захватываются фронтом кристаллизации при его движении.

Пятая глава посвящена разработке технологии поддержания скоростных и прочностных свойств модифицированного ледового массива. Описана сотово-капиллярная модель переноса модификаторов в массиве льда при эксплуатации. Представлены результаты экспериментов по визуализации процесса на примере миграции красителя Coomassie Brilliant Blue в образце модифицированного льда. Установлено, что вторым инструментом воздействия на интенсивность миграции модификаторов является температура воды при обновлении поверхности льда. Экспериментально подтверждена возможность проникновения модификаторов с поверхности массива вглубь. Таким образом,

для обогащения модификаторами истощенного верхнего слоя массива со стороны поверхности необходимо предварительно отеплить верхний слой льда несколькими горячими заливками, увеличивающими объём межкристаллического пространства.

Представлены результаты исследования в лабораторных условиях процесса переноса модификаторов в ледовом покрытии при эксплуатации. Показано, что перераспределение модификаторов по глубине массива при эксплуатации определяется не временной координатой, а количеством заливок горячей водой. Предложена расчетная зависимость изменение концентрации модификаторов в поверхностном слое от количества заливок, которая положена в основу технологии поддержания физико-механических свойств модифицированных ледовых массивов. Приведены результаты одновременного мониторинга физико-механических свойств ледового массива и химического состава поверхностного слоя льда на реальных ледовых объектах. Экспериментально определена периодичность внесения модификаторов для скоростных и технических видов спорта, равная соответственно 20 и 80 обновлениям для поддержания физико-механических свойств массива.

Представлена технология поддержания свойств модифицированного ледового массива для различных видов спорта и различных типов объектов. Даны рекомендации по изменению температуры хладоносителя при эксплуатации модифицированного ледового покрытия, обеспечивающие максимальное время сохранения ледовым покрытием своих свойств без дополнительно внесения модификаторов. Определено, что эксплуатация модифицированного ледового покрытия в течение сезона позволяет снизить нагрузку на холодильные машины от 12 до 16 % в зависимости от режима эксплуатации по сравнению с чистым льдом.

ГЛАВА 1. Современное состояние в области исследований

Первые отечественные публикации на тему изменения свойств льда появились в Советском Союзе в 70-х годах. В патентах SU 444039 [2], SU 1242505 [3], SU 1649218 [4] предлагается модифицировать лед различными химическими соединениями (полиокс, глицерин и поливиниловый спирт, крахмал) для улучшения его скользящих и прочностных свойств. Иностранные патенты Ш 6119466 [5], СА2249770 [6], СА 2213114 [7], Ш 4953360 [8] аналогично предлагают использовать органические соединения (полидиметилсилоксан, полиамин, Fluftone S-90, силоксан).

Современные российские патенты по изменению физико-механических свойств ледового массива спортивного назначения описывают только технологию намораживания льда: режимные параметры, группы вводимых химических соединений и их концентрации. Высокие прочностные свойства и минимальный коэффициент трения конька по льду на спортивных объектах достигаются в результате внесения в воду при намораживании массива смеси высокомолекулярных модификаторов. Наиболее полное описание данного метода модификации представлено в диссертационной работе Гончаровой Г.Ю. [9] и закреплено в патентах RU 2274810 [10], RU 2293933 [11], RU 2293934 [12], RU 2310142 [13], RU 2335707 [14], RU 2364804 [15], RU 2364805 [16], RU 2364806 [17], RU 2364807 [18], RU 2386089 [19]. Изменение естественных свойств льда обеспечивает возможность постоянного улучшения результатов спортсменов, делая основным критерием успеха его мастерство, а не выносливость. Более того, технология модифицирования позволяет получить качественное ледовое покрытие в условиях суточных изменений погодных условий на таких открытых ледовых объектах, как санно-бобслейная трасса.

Однако при периодических подрезках отработанных слоёв льда и заливках чистой водой происходит изменение химического состава

поверхностного слоя льда, и постепенная утрата его прочностных и скоростных свойств. Задача поддержания концентрации модификаторов в рекомендуемом диапазоне требует исследования процессов их перераспределения в массиве льда под действием термической и концентрационной составляющих диффузии. Ни в одной работе не поднимается вопрос сохранения полученных в результате модификации свойств при эксплуатации ледового массива. В связи с этим проведён обзор и анализ работ в смежных областях науки, наиболее близких решаемой в данной работе задаче.

1.1. Исследования процессов переноса во льду

Развитие науки, изучающей лед во всех его проявлениях и видах, изначально пошло по пути дифференциации, что определяется широким кругом практически решаемых задач [20]. Например, формирование и движение ледников изучается в гляциологии, данные по формированию льда в живых системах представлены в криобиологии, а данные по формированию и распределению льда (снега) в атмосфере - в метеорологии. Везде лёд - это главный структурный элемент, но особенности различных параметров образования определяют его строение и свойства. Каждая научная школа создает собственную теоретическую базу и выбирает свой специфичный подход. Отсутствует целостное рассмотрение процессов, протекающих в ледовых структурах.

Природный лед представляет собой гетерогенную систему: кристаллы льда окружены прослойками жидкой фазы, в которых находятся примеси различного происхождения. Даже их незначительное содержание способно влиять на физико-механические, оптические и теплофизические свойства ледяного покрова. Особенно ярко эта зависимость проявляется при температурах, близких к температуре плавления. Поэтому изучение процессов переноса во льду в первую очередь связано с необходимостью прогнозирования изменения этих свойств. В частности, теплофизических характеристик льда:

теплоты плавления, температуры плавления, температуропроводности. Их численные значения важны для климатологии (составления теплового баланса планеты и определения термических режимов гидросферы и литосферы) и льдотехники (использования льда в качестве строительного материала). В строительной области важно прогнозировать изменение физико-механических свойств льда. В настоящий период аналогичные задачи ставит перед учеными и спортивная индустрия, неотъемлемой часть которой стала эксплуатация модифицированных ледовых покрытий. Ниже представлен анализ наиболее подробных исследований процессов переноса во льду.

Одним из первых описание процессов переноса во льду предложил Ю.П. Доронин [21]. Он рассматривал сезонное изменение солености морского льда как основной фактор влияния на теплофизические характеристики и физико-механические свойства. Согласно данной работе, характер и скорость миграционных процессов во льду, в первую очередь, определяются геометрией объема, заполненного рассолом. В морском льду он содержится в сквозных капиллярах, в замкнутых ячейках, а также в межкристаллических прослойках. Ю.П. Доронин обращает особое внимание, что нет статистической картины распределения рассола во льду, поэтому возможны лишь прогностические расчеты. Автор выделил следующие основные движущие силы миграции рассола:

- температурный градиент во льду;

- стекание рассола вниз под действием гравитационных сил;

- действие гидростатического давления;

- действие сил поверхностного натяжения (данному фактору отводится наименьшая роль).

В работе приведены зависимости, которые характеризуют скорость стока рассола с течением времени под действием различных сил. Если миграция рассола определяется только его плавучестью (данная величина связана с плотностью) и вязкостью, то можно записать уравнение движения. Из него можно определить скорость стока рассола (*ир):

(1.1)

где g - ускорение свободного падения; ^ - плавучесть рассола; ур - вязкость рассола;

р^ - плотность воздуха или морской воды (зависит от местоположения элементарного объема рассола); г - радиус капилляра.

При анализе данной зависимости автор отмечает, что для наиболее распространенных размеров сечений капилляра сток принимается стационарным. По словам автора, данное выражение объясняет быстрое опреснение верхних слоев льда, где скорость стока на три порядка больше по сравнению с подводной частью. Постепенно плотность рассола уменьшается и выравнивается с плотностью воды, что приводит к прекращению стока рассола. Необходимо отметить, что никаких численных значений в работе не представлено, только общий вид зависимости. Согласно данным автора, изменение солености льда в результате действия гравитационных сил пропорционально адвекции (конвекции) солей и описывается следующим уравнением:

где дБ/д1 - изменение солености во времени;

wр - скорость стока рассола;

дS/дz - изменение солености по глубине.

Ю.П. Доронин отмечает, что решение данного уравнения для выбранного сечения капилляра, значений вязкости и плотности рассола коррелирует с экспериментальными данными (Рисунок 1.1). По оси ординат отложены месяцы, по оси абсцисс - интегральная соленость льда. Однако никаких конкретных расчетных зависимостей и численных значений автор не приводит.

д$ д1

(1.2)

При анализе изменения солености Ю.П. Доронин отмечает неравномерность опреснения льда в течение года. При высокой температуре (в летний период) количество жидкой фазы во льду увеличивается, открываются поры (капилляры), по которым интенсивно стекает рассол. Зимой при низкой температуре уменьшается площадь сечения капилляров, что приводит к существенному снижению интенсивности миграции солей. Автор, ссылаясь на экспериментальные данные, в качестве основной движущей силы выделяет именно гравитационную составляющую.

Рисунок 1.1. Изменение солености льда £ во времени: в Карском море (а), в

Антарктике (б) [21] В работе Ю.П. Доронин приводит экспериментальные данные не только по интегральному изменению солености во времени, но и по послойному изменению солености ледников в зимнее время в Антарктике и в Арктике (Рисунки 1.2). По ним автор делает вывод, что максимум солености за месяц смещается вниз примерно на 20 см за месяц. Эту динамику подтверждают выделенные на графике точки. Но необходимо отметить, что данная оценка скорости миграции рассола вызывает сомнения, так как лишь некоторые экспериментальные точки ей соответствуют. Столь существенный разброс экспериментальных данных осложняет проведение каких-либо количественных оценок миграции. Ю.П. Доронин отмечает, что миграцию рассола сложно рассмотреть со всех сторон: профиль солености меняется в пространстве и во времени с разной скоростью, под действием нескольких движущих сил.

Поэтому автор ограничивается описанием процесса внутри ледового тела лишь в зимний период, когда миграция осуществляется посредством смещения ячейки рассола в вертикальном направлении (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.2. Послойное изменение солености морского льда [21]

Рисунок 1.3. Миграция ячейки с рассолом [21]

Для оценочного расчета перемещения ячейки с рассолом автор использует уравнение теплового баланса. Концентрация соли по всему объему ячейки рассола принимается одинаковой благодаря большой скорости диффузии. Поэтому скорость таяния и замерзания по границам ячейки определяется лишь теплообменом с окружающим льдом, т.е. теплота фазового перехода компенсируется теплопроводностью льда.

г дс , дТ

()2

(1.3)

где L - теплота фазового перехода, кДж/кг;

р - плотность, кг/м3; £ - перемещения ячейки вниз, м; к - теплопроводность льда, Вт/(м-К); Т - температура, К.

Как отмечает автор, расчеты по этой зависимости при вертикальном перепаде температуры 10 °С дают перемещение вниз ячейки рассола за месяц примерно на 18 см, что соответствует представленным выше экспериментальным данным (Рисунок 1.2). Никаких расчетных зависимостей и численных значений в работе не представлено. Суммируя все вышесказанное, необходимо отметить, что соленость льда определяется большим количеством внешних факторов, меняется во времени и пространстве. При описании миграционных процессов проблематично однозначно выделить движущие силы и оценить их индивидуальный вклад. Критическая оценка исследований, представленных в работе Ю.П. Доронина, показала, что предлагаемые законы сложно соотнести с реальными экспериментальными данными в силу их большого разброса. Более того, вызывает вопрос степень корреляции экспериментальных и теоретических данных в силу лишь общего представления информации. Поэтому представленное в работе описание процесса переносов во льду следует рассматривать скорее как качественное, а не количественное.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Устюгова, Татьяна Геннадьевна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила ИИХФ по строительству и эксплуатации катков //QRZ.RU: сервер Федерация хоккея России. 2001. URL.http: www.fhr.ru/download/instruction.pdf (дата обращения: 15.05.2016).

2. Пат. 444039 Советский союз, МПК F25 C 3/02. Способ получения льда / А.А. Шахназаров, С.С. Григорян, Г.П. Гуков; заявитель и патентообладатель Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. - № 1896571/28-13; заявл. 19.03.1973; опубл. 25.09.1974, Бюлл. № 35.

3. Пат. 1242505 Советский Союз, МПК C09 K 3/24. Method for reducing the strength of ice // Н. К. Васильев, А. В. Панюшкин, С. М. Алейников; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева. - № 3871674/23-26 ; заявл. 16.01.1985; опубл. 07.07.1986, Бюлл. № 25.

4. Пат. 1649218 Советский Союз, МПК F 25 C 1/00, C 09 K 3/24. Способ получения искусственного льда // С. В. Рогожин, В. Г. Чеверёв, Е. С. Вайнерман, В. Е. Гагарин, В. И. Лозинский, В. В. Торбин, Е. Н. Барковская, В. И. Панченко, В. В. Рогов; заявители и патентообладатели Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве и Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова. - № 4694538/13 ; заявл. 23.05.1989 ; опубл. 15.05.1991, Бюлл. № 18.

5. Пат. 6119466 Соединенные Штаты Америки, МПК F 25 C 3/02. Icesurface / Vaillancourt, Wilf ; заявитель и патентообладатель Vaillancourt, Wilf. - № 9/167497 ;заявл. 07.10.1998; опубл. 19.09.2000.

6. Пат. 2249770 Канада, МПК E 01 H 4/02, E 01 C 13/10. An improved ice surface / Vaillancourt Wilf; заявитель и патентообладатель Vaillancourt, Wilf. -№ 2249770 ; заявл. 07.10.1998; опубл. 07.04.1999.

7. Пат. 2213114 Канада, МПК F25 C 3/02, E 01 H 4/02. An improved ice surface / Vaillancourt, Wilf ;заявитель и патентообладатель Vaillancourt, Wilf. -№ 2213114; заявл.07.10.1997; опубл. 28.06.2002.

8. Пат. 4953360 Соединенные Штаты Америки, МПКЕ 01 H 4/02. Additive for treating water used to form ice / Michael J. Rzechula; заявитель и патентообладатель SlickIceLimited. - № 411117; заявл. 27.09.1989; опубл. 04.09.1990.

9. Гончарова Г.Ю. Создание новых ледовых покрытий спортивного назначения методом молекулярного воздействия и исследование их свойств: дис. ... докт. техн. наук. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. 239 с.

10. Пат №2274810 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; A63 C 19/10. Способ производства быстрого льда / Г.Ю Гончарова, Б.А. Кузнецов, М.В. Загайнов, А.В. Шавлов. - №2005103415/12; заявл. 10.02.2005; опубл. 20.04.2006, Бюлл. №11.

11. Пат №2293933 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; Е 01 С 13/10. Способ получения двухслойного льда / Г.Ю Гончарова, Б.А. Кузнецов, М.В. Загайнов. - №20051440521/12; заявл. 26.12.2005; опубл. 20.02.2007, Бюлл. №5.

12. Пат №2293934 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; Е 01 С 13/10. Способ получения двухслойного льда / Б.А. Кузнецов, Г.Ю. Гончарова, М.В. Загайнов. - №2005140523/12; заявл. 26.12.2005; опубл. 20.02.2007, Бюлл. №5.

13. Пат №2310142 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; С 09 К 3/24. Способ получения искусственного льда / Г.Ю. Гончарова, Б.А. Кузнецов, М.В. Загайнов, В.Н. Маслаков. - №2006139672/12; заявл. 09.11.2006; опубл.

10.11.2007, Бюлл. №31.

14. Пат №2335707 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; Е 01 С 13/10. Комбинированное искусственное ледовое покрытие и способ его получения / Г.Ю. Гончарова, Б.А. Кузнецов. - №2007108566/12; заявл. 09.03.2007; опубл.

10.10.2008, Бюлл. №28.

15. Пат №2364804 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; С 09 К 3/24. Способ получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания /

Г.Ю. Гончарова, Б.А. Кузнецов, М.В. Загайнов. - №2008127974/12; заявл. 10.07.2008; опубл. 20.08.2009, Бюлл. №23.

16. Пат №2364805 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; С 09 К 3/24. Способ получения искусственного ледового покрытия для спортивных сооружений / Г.Ю. Гончарова, Б.А. Кузнецов, Н.Н. Калуцких, Н.Э. Каухчешвили. - №2008127975/12; заявл. 10.07.2008; опубл. 20.08.2009, Бюлл. №23.

17. Пат. №2364806 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; С 09 К 3/24. Способ получения многослойного ледового покрытия для керлинга / Г.Ю. Гончарова, Б.А. Кузнецов, Н.Н. Калуцких. - №2008127976/12; заявл. 10.07.2008; опубл. 20.08.2009, Бюлл. №23.

18. Пат. №2364807 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; С 09 К 3/24. Способ получения многослойного ледового покрытия для хоккея / Г.Ю. Гончарова, М.В. Загайнов, Б.А. Кузнецов, Н.Н. Калуцких. - №2008127977/12; заявл. 10.07.2008; опубл. 20.08.2009, Бюлл. №23.

19. Пат. №2386089 Российская Федерация, МПК F25 C 3/02; A63 C 19/10. Способ получения скоростного льда с высокими скользящими, прочностными и оптическими свойствами для спортивных сооружений / Г.Ю. Гончарова, В.И. Щербенко, В.И. Кривошеев, Б.А. Кузнецов. - №2009113028/12; заявл. 08.04.2009; опубл. 10.04.2010, Бюлл. №10.

20. Введение в структурную криологию / А.Н. Хименкова [и др.]. М.: Наука, 2006. 279 с.

21. Морской лёд / Ю.П. Доронин [и др.]. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 320 с.

22. Савельев Б.А. Гляциология. М.: Изд-во МГУ, 1991. 288 с.

23. Фазовый состав и теплофизические характеристики морского льда / Ю.Л. Назинцев [и др.]. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2000. 84 с.

24. Untersteiner N. Natural desalination and equilibrium salinity profile of perennial sea ice // Journal of Geophysical Research. 1968. Volum 73, n.4. P. 12511257.

25. Андреев О.М, Иванов Б.А. Параметризация вертикального распределения солености однолетнего льда для задач термодинамического моделирования в Арктике // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 75. С. 99-105.

26. Цуриков В.Л. Жидкая фаза в морских льдах. М.: Наука, 1976. 210 с.

27. Кулешов Л.Г., Моисеев В.А., Иткин Ю.А. Кристаллизация водных растворов некоторых криопротекторов // Криобиология и криомедицина. 1976. № 2. С. 17-20.

28. Новиков А.Н., Пичугин Ю.И. Влияние ряда криопротекторов на растворимость солей NaCl, KCl // Проблемы криобиологии. 1983. № 13. С. 11-13.

29. Новиков А.Н., Пичугин Ю.И., Линник Т.П. Влияние криопротекторов и ряда органических добавок на процесс рекристаллизации льда в модельных системах // Проблемы криобиологии. 1992. № 2. С. 23-26.

30. Wilson P. Recent developments in the study of recrystallization. Croatia: InTech, 2013. 232 p.

31. Han B., Bischof J.C. Direct cell injury associated with eutectic crystallization during freezing // Cryobiology. 2004. № 48. P. 8-21.

32. Чуклин С.Г., Перцхаладзе Э.Г. Намораживание льда на плоской стенке в воде переменной температуры // Холодильная техника и технология. 1970. № 10. С. 82-89.

33. Ржевская В.Б., Гуйко Э.И., Юшков П.П.. О теплообмене в льдогенераторах непрерывного действия // Холодильная техника. 1978. № 7. С. 39-41.

34. Маринюк Б.Т. Расчеты теплообмена в аппаратах и системах низкотемпературной техники. М.: Машиностроение, 2015. 272 с.

35. Янвель Б.К. Исследование коэффициентов тепло- и массообмена на профильно-обтекаемой пластине при инееобразовании // Холодильная техника. 1963. № 11.С. 13-17.

36. Сошинский А.М. Исследование работы сетчатых вымораживателей. Теплопроводность, плотность и гидравлическое сопротивление инея в сетчатых вымораживателях // Химическое и нефтяное машиностроение. 1971. № 8. С. 18-20.

37.Напалков Г.Н. Тепломассоперенос в условиях образования инея. М.: Машиностроение, 1983. 189 с.

38. Whitehurts C.A. Heat and mass transfer by free convection from humid air for a metal plate under frosting condition // ASHREA Journal. 1962. № 5. P. 58-69.

39. Варивода В.А. Внешнее инееобразование на цилиндрической поверхности // Холодильная техника и технология: Респ. межвед. научн.-техн. сб. 1987. Вып. 44. С. 77-82.

40. Варивода В.А., Кириллов Б.Х. Инееобразование на плоской поверхности // Холодильная техника и технология: Респ. межвед. научн.-техн. сб. 1986. Вып. 43. С. 91-96.

41. Семенов Е.В., Бабакин Б.С., Воронин М.И., Ласаро М. Моделирование процесса генерации льда и инея на поверхности воздухоохладителя // Вестник Международной академии холода. 2009. № 4. С. 5-9.

42. Лаврик Н.Л., Борискин В.В., Данилов К.Л., Бреднев В.А. Изучение эффективности очистки воды от сульфатов металлов методом неполного замораживания // Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17, № 1. С. 43-50.

43. Kapembwa M., Rodríguez-Pascual M., Lewis A. Heat and Mass Transfer Effects on Ice Growth Mechanisms in Pure Water and Aqueous Solutions // Сrystal Growth Design. 2014. № 14. P. 389-395.

44. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1967. 462 с.

45. Вайнгард У. Введение в физику кристаллизации металлов: Пер. с англ.М.: Мир, 1967. 170 с.

46. Флемингс М. Процессы затвердевания: Пер. с англ. М.: Мир, 1977.

423 с.

47. Авдонин Н.А. Математическое описание процессов кристаллизации. Рига : Зинатне, 1980. 180 с.

48. Иванов А.А. Нелинейный тепломассоперенос при затвердевании многокомпонентных растворов и расплавов: дис. ... канд.физ.-мат. наук: 01.04.14. Екатеринбург: Урал. гос. ун-т им. А.М. Горького. 2010. 128 с.

49. Рафальский И.В., Арабей А.В. Изучение процесса кристаллизации сплавов с использованием системы компьютерного термического анализа // Ползуновский альмонах. 2010. № 1.С. 93-94.

50. Гончарова Г.Ю., Нефёдкин С.И. Тайны ледового дворца или Хроники первых побед на льду Крылатского // Холодильная техника. 2005. № 6. С. 6-8.

51. Архаров И.А., Гончарова Г.Ю. Экспериментальное исследование ледовых структур, модифицированных полимерами // Холодильная техника. 2010. № 11. С. 46-50.

52. Лихтенштейн Э.Л. К расчету температурного поля искусственного катка // Холодильная техника. 1969. № 11. С. 30-35.

53. Лихтенштейн Э. Л. Исследование температурного поля искусственного катка : автореферат дис... канд. техн. наук. Ленинград : Ленингр. технол. ин-т холодильной пром-сти. 1970. 28 с.

54. Исследование работы ... : Отчет по теме «Разработка методики оперативного воздействия на физико-механические свойства ледовых покрытий при смене видов спорта на одной ледовой арене применительно к графику проведения соревнований Олимпийской программы» / ООО «ГП Холодильно-инженерный центр». Руководитель Г.Ю. Гончарова. Инв. № 261-2013. М., 2013. 230 с.

55. Исследование работы ... : Отчет по теме «Энергоэффективность и планирование энергосбережения. Оценка энергоэффективности представительных объектов Олимпиада Сочи-2014» (промежуточный). Этап I / ОАО «ЦНИИПромзданий». Руководитель Иванихина Л.В. М. , 2012. 62 с.

56. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1977. 368 с.

57. Исследование работы ... : Отчет по теме «Энергоэффективность и планирование энергосбережения. Оценка энергоэффективности представительных объектов Олимпиада Сочи-2014» (промежуточный) / ОАО «ЦНИИПромзданий». Руководитель Иванихина Л.В. М., 2013. 93 с.

58. Программа по подбору оборудования компании В^ег[Электронный ресурс] // URL: https://www.bitzer.de/websoftware/ (дата обращения 02.02.2017).

59. Пилоян Г.О. Введение в теорию термического анализа. М.: Наука, 1964. 232 с.

60. Емелина А.Л. Дифференциальная сканирующая калориметрия. М.: МГУ, Лаборатория химического факультета, 2009. 42 с.

61. Кеплер И. О шестиугольных снежинках. М.: Наука, 1982. 192 с.

62. Коновалов А.А. Фазовые переходы и долговечность мерзлого грунта // Криосфера земли. 2014. XVIII, № 1. С. 31-38.

63. Шубников А.В. Образование кристаллов. М.: Изд-во академии наук СССР, 1947. 75 с.

64. Декорирование поверхности твердых тел. / Г.И. Дистлер [и др.]. М.: Наука, 1976. 112 с.

65. Бекман И.Н. Диффузионные процессы при механических воздействиях на материал: неопубликованный обзор // Междисциплинарный университет Бекмана URL:http://profbeckman.narod.ru/Igor1a.htm (дата обращения: 20.04.2014).

66. Бекман И.Н. Математический аппарат диффузии // Междисциплинарный университет Бекмана URL: http://profbeckman.narod.ru/Igor1a.htm (дата обращения: 21.04.2014).

67. Технология аналитического контроля: учеб. пособие для учащихся учреждений нач. проф. образования / И.В. Августович [и др.]. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 192 с.

68. Байерман К. Определение следовых количеств органических веществ: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 429 с.

69. Будников Г.К. Определение следовых количеств веществ как проблема современной аналитической химии // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6, № 3. С. 45- 51.

70. Гончарова Г.Ю., Устюгова Т.Г., Разомасов Н.Д. Особенности распределения высокомолекулярных соединений в ледовых структурах спортивных объектов как одна из задач прикладной физики кристаллизации // Холодильная техника. 2015. № 6. С. 26-34.

71. Бекман И.Н. Математика диффузии: учебное пособие. М.: ОнтоПринт, 2016. 400 с.

72. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б.С. Бокштейн [и др.]. М.: Металлургия, 1974. 280 с.

73. Неравновесная термодинамика: Пер. с англ. / Грот С. [и др.].М.: Мир, 1964. 456 с.

74. Бенбиг К. Термодинамика стационарных необратимых процессов: Пер. с англ. М.: Изд. иностранной литературы, 1954. 118 с.

75. Ишанходжаева М.М. Физическая химия. Диффузия в системах с твердой фазой. СПб. : СПбГТУРП., 2012. 35 с.

76. Гончарова Г.Ю., Устюгова Т.Г. Декорирование как метод изучения структуры и тепломассопереноса в модифицированных ледовых массивах // Холодильная техника. 2016. № 9. С. 49-55.

77. Диффузия по границам зёрен и фаз: Пер. с англ. / И Каур [и др.]. М: Машиностроение, 1991. 448 с.

78. Гончарова Г.Ю., Никифорова И.Г., Устюгова Т.Г., Разомасов Н.Д. Исследование возможностей снижения фрикционного взаимодействия в паре «конек-лед» путем модификации структуры обеих контактирующих поверхностей // Вестник РФФИ. 2015. № 3 (87). С. 45-53.

79. Кулагин Ю.А., Гончарова Г.Ю., Устюгова Т.Г., Разомасов Н.Д., Баранов Е.О., Шинкарев А.С. Новые аспекты развития ледовых и лазерных технологий для спорта высших достижений // Холодильная техника. 2016. № 12. С. 36-42.