Современные методы оценки несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения

Abstract

Актуальность. В настоящее время развивается технология торрефикации - низкотемпературного пиролиза биомассы, в том числе древесных пеллет, изготавливаемых из отходов деревообработки и лесозаготовки. С целью совершенствования технологии торрефикации разрабатываются и исследуются математические модели пиролиза углеродсодержащих частиц в газовом потоке. Одна из задач, возникающих при математическом моделировании, - выбор способа расчета теплопроводности пористых древесных пеллет, подвергаемых термохимической переработке в газовом потоке при температурах от 300 до 1000 K. Значительное количество исследований посвящено изучению и разработке методов расчета теплообмена в пористых телах. Предложено множество моделей теплопроводности пористых тел, опирающихся на основные пять моделей: параллельную, последовательную, два варианта модели Максвелла-Эйкена, модель эффективной среды. В российской научной среде получили распространение модели Г.Н. Дульнева, Н.Ю. Тайца, Л.А. Бровкина, В.И. Оделевского. Цель. Выполнение сопоставительного анализа формул для расчета коэффициента эффективной теплопроводности пористых тел в условиях торрефикации древесных пеллет с учетом влияния радиационного теплообмена в порах и разработки на этой основе рекомендаций по выбору формул. Объект. Подвергаемые торрефикации древесные пеллеты. Методы. Математическое моделирование, сопоставительный анализ. Результаты. Основанием выбора формулы для расчета коэффициента эффективной теплопроводности должны служить экспериментальные данные по порозности тел и размерам пор, а также по теплопроводности пористых тел в температурном диапазоне, соответствующем исследуемому процессу. В случае отсутствия таких данных рекомендуется пользоваться уравнением, соответствующим параллельной модели пористого тела, с поправкой на радиационный теплообмен по методике Л.А. Бровкина

Relevance. Currently, the technology of low-temperature pyrolysis of biomass, including waste from woodworking and logging (wood pellets), is being developed. In this relation the mathematical models of the carbon-containing particles torrefaction in a gas stream are being developed and investigated. One of the tasks that arises in mathematical modeling is the choice of a method for calculating the thermal conductivity of porous wood pellets subjected to thermochemical processing in a gas stream at temperatures from 300 to 1000 K. A significant number of studies are devoted to the investigation and development of methods for calculating heat transfer in porous bodies. Many models of thermal conductivity of porous bodies have been proposed, based on five main models: parallel model, sequential model, two variants of the Maxwell-Aiken model, and efficient medium model. The following formulas are used in the Russian scientific community: G.N. Dulnev, N.Y. Taits, L.A. Brovkin, V.I. Odelevsky. Aim. To perform a comparative analysis of formulas for calculating the coefficient of effective thermal conductivity of porous bodies under conditions of wood pellets torrefaction, taking into account the effect of radiative heat transfer in the pores, to develop the recommendations on the choice of formulas. Object. Torrefied wood pellets. Methods. Mathematical modeling, comparative analysis. Results and conclusions. The basis for choosing the formula for calculating the effective thermal conductivity coefficient should be experimental data on the porosity of bodies and pore sizes, as well as on the thermal conductivity of porous bodies in the temperature range corresponding to the process under study. In the absence of such data, it is recommended to use the equation corresponding to the parallel model of a porous body, adjusted for radiative heat transfer according to L.A. Brovkin method