Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ОЦЕНКА ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ РАСТВОРОВ


https://doi.org/10.25296/1993-5056-2019-14-3-68-76

Полный текст:


Аннотация

Массовые доли рассола, кристаллов льда и солей являются важными показателями для замерзающих растворов. В данной статье приводится расчетное содержание льда, рассола и твердых солей в морской воде соленостью 25‰. Описаны зависимости содержания рассола и льда от температуры замерзающего раствора. Приведен метод расчета эффективной теплоемкости и температуры плавления льда различной солености, который включает использование программного продукта «FREEZBRINE», основанного на модели Питцера. Численно показано, что при замерзании раствора, близкого по химическому составу к морской воде, большая часть кристаллизующихся солей будет представлена гидрогалитом. Рассчитан тепловой эффект от нагревания рассола, кристаллов льда и твердых солей, а также от фазового перехода воды в лед и кристаллизации солей при изменении температуры замерзающего раствора. Выявлено, что наибольшее количество тепла требуется для нагревания солей гидрогалита. Рассчитан тепловой эффект от кристаллизации солей при замерзании морской воды. Установлено, что существенное влияние на тепло, необходимое для изменения температуры замерзающего раствора, оказывает только кристаллизация гидрогалита. Проведено сопоставление температур начала замерзания морской воды соленостью 25‰ и кристаллизации солей по результатам моделирования и опубликованным данным. Выполнено сравнение теплоты плавления и эффективной теплоемкости морского льда соленостью 25‰, полученных по результатам моделирования и по опубликованным аналитическим формулам, основанным на
хлорности и солености морского льда. Относительная ошибка для эффективной  теплоемкости не превысила 10%, для теплоты плавления не превысила 8%.

Об авторах

А. А. Шиманов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия
Аспирант кафедры гидрогеологии геологического факультета

Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия

 



И. А. Комаров
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия
Профессор кафедры геокриологии геологического факультета, д.г.-м.н.,

Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия

 



Список литературы

1. Волков Н.Г., Комаров И.А., Мироненко М.В., Фотиев С.М., 2005. Методики оценки температуры формирования ионно-солевого состава криопэгов. Криосфера Земли, Том 9, № 4, с. 54–61.

2. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е., 1975. Морской лед. Гидрометеоиздат, Ленинград.

3. Жигарев Л.А., 1997. Океаническая криолитозона. Изд-во МГУ, Москва.

4. Комаров И.А., Мироненко М.В., 2010. Моделирование водно-ионного состава засоленных мерзлых пород и криопэгов при изменение термобарических условий. В сб. статей, Актуальные направления развития прикладной математики в энергетике и информационно-коммуникационных технологиях. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, с. 23–29.

5. Комаров И.А., Мироненко М.В., Кияшко Н.В., 2012. Совершенствование нормативной базы по расчетной оценке теплофизических свойств засоленных пород и криопэгов. Основания, фундаменты и механика грунтов, № 2, с. 25–30.

6. Мироненко М.В., Поляков В.Б., 2009. Об алгоритме расчета равновесного состава водно-солевых систем на основе модели Питцера. Геохимия, № 10, с. 1103–1107.

7. Савельев Б.А., 1971. Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых пород. Изд-во МГУ, Москва.

8. Хорн Р., 1972. Морская химия. Мир, Москва.

9. Цуриков В.Л., 1976. Жидкая фаза в морских льдах. Наука, Москва.

10. Шиманов А.А., Комаров И.А., 2018. Оценка тепловых эффектов при замерзании морской воды и таянии морского льда. Актуальные проблемы геокриологии, Сборник докладов расширенного заседания научного совета по криологии Земли РАН, Москва, 2018, с. 239–246.

11. Marion G., 2002. A molal-based model for strong acid chemistry at low temperatures (< 200 to 298 K), Geochim. Cosmochim. Acta, pp. 2499–2516.

12. Nelson K.H., Thompson T.G., 1954. Deposition of salts from sea water by frigid concentration. Journal of Marine Research, pp. 166–182.

13. Pitzer K.S., 1987. A thermodynamic model for aqueous solutions of liquid-like density. Reviews in Mineralogy, pp. 97–142.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Шиманов А.А., Комаров И.А. ОЦЕНКА ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ РАСТВОРОВ. Инженерная геология. 2019;14(3):68-76. https://doi.org/10.25296/1993-5056-2019-14-3-68-76

For citation: Shimanov A.A., Komarov I.A. EVALUATION OF THERMAL EFFECTS IN MINERALIZED SOLUTIONS FREEZING. Engineering Geology World. 2019;14(3):68-76. (In Russ.) https://doi.org/10.25296/1993-5056-2019-14-3-68-76

Просмотров: 14

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-5056 (Print)
ISSN 2587-8247 (Online)