Цифровые библиотеки и аудиокниги на дисках почтой от INNOBI.RU
  Новости   Библиотека   Ссылки   Карта сайта   О сайте  
предыдущая главасодержаниеследующая глава

§ 2. Расчет трубопроводов, работающих при напорном режиме и при самотечном режиме с различными заполнениями

Для определения падения температуры жидкости вдоль трубы можно пользоваться формулой [2]


(IV-2)

где t1,2 - температура жидкости соответственно в начале и конце расчетного участка в °С;

t0 - температура начала замерзания грунтовой влаги в°С;

tг - температура грунта на глубине заложения оси трубопровода в отсутствии трубопровода в °С;

λм - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта в ккал/м×ч×град;

λт - коэффициент теплопроводности талого грунта в ккал/м×ч×град;

l - длина расчетного участка в м;

Q - расход жидкости в мг/ч;

γ - удельный вес жидкости в кг/мг;

С - весовая теплоемкость жидкости в ккал/кг×град;

R - суммарное сопротивление теплопередаче в м×ч×град/ккал.

Температуры t0 и tг зависят от вида и состояния грунта и должны быть определены при инженерно-геологическом обследовании. В случае отсутствия надлежащих данных часто принимают t0 = -1 °С. Температуру tг можно определить по соответствующим картам изотерм, а коэффициенты λм и λт принять по графику (рис. III-14).

Общее сопротивление теплопередаче:


(IV-3)

где Rт - сопротивление теплопередаче через слой грунта к поверхности земли, считая весь грунт в талом состоянии, в м×ч×град/ккал;

Ri - сопротивление теплопередаче через слой термоизоляции i-го слоя в м×ч×град/ккал;

Сопротивления Rт и Ri можно определить по формулам (IV-4); (IV-5) и (IV-6):


(IV-4)

где h - глубина заложения оси трубопровода в м;

Dн - внешний диаметр наружного слоя теплоизоляции (или внешний диаметр трубопровода при отсутствии изоляции) в м.

Для случаев, когда h/Dн≥2,0,


(IV-5)

Сопротивление


(IV-6)

где Di - внешний диаметр слоя теплоизоляции i-го слоя в м;

Di-1 - внешний диаметр слоя теплоизоляции i-1-го слоя в м;

λi - коэффициент теплопроводности слоя теплоизоляции i-го слоя в ккал/м×ч×град.

Значение λi определяется по СНиП I-B. 26-62. Изолирующее влияние стенок трубопровода из материала с большим значением % может быть учтено путем введения в расчет дополнительного слоя теплоизоляции.

Формула (IV-6) справедлива для теплоизоляции цилиндрической формы. Если сечение теплоизоляции имеет снаружи очертание квадрата со стороной b, а изнутри - окружность, то действие такого слоя теплоизоляции эквивалентно действию цилиндрического слоя с внешним диаметром D = 1,1b.

Изолирующее влияние снежного покрова толщиной δсм может быть учтено при расчете по формулам (IV-4) и (IV-5) заменой в Rт глубины заложения h на h+Δh. Величину Δh следует подсчитывать по формуле


(IV-7)

где λсн - коэффициент теплопроводности снега в ккал/м×ч×град;

δсн - толщина снежного покрова в м; определяется из климатологических данных для данной местности, как минимальная толщина снега в самый снежный месяц года.

Величину λсн следует взять из справочной литературы.

Пример 1. Подсчитать температуру t2 в конце участка трубопровода диаметром D = 0,15 м и длиной l = 200 м, если температура в начале участка Т1 = 15°С, температура грунта tг = -10°С, температура начала замерзания грунтовой влаги t0 = -1°С. Труба покрыта слоем теплоизоляции из шлаковаты толщиной 0,05 м и проложена на глубине h = 1,5 м; толщина снежного покрова Δ = 0,1 м. По трубе течет жидкость, расход которой Q = 0,5 м3/ч.

Принимаем вес жидкости γ = 1000 кг/м3, весовую теплоемкость жидкости С=1 ккал/кг o град, коэффициент теплопроводности мерзлого грунта λм = 2,3 ккал/м×ч×град, коэффициент теплопроводности талого грунта λт = 1,3 ккал/м×ч×град, коэффициент теплопроводности теплоизоляции из шлаковаты λi = 0,05 ккал/м×ч×град, коэффициент теплопроводности снега λсн = 0,13 ккал/м×ч×град.

По формулам (IV-5) и (IV-7)


По формуле (IV-6)


По формуле (IV-5)


Из (IV-3) находим Т2:


откуда


Количество тепла Q (в ккал/м×ч), теряемое 1 пог. м трубопровода за 1 ч


(IV-8)
Рис. IV-19. Схема поперечного сечения трубопровода. 1 - трубопровод; 2 - теплоизоляция; 3 - зона талого грунта
Рис. IV-19. Схема поперечного сечения трубопровода. 1 - трубопровод; 2 - теплоизоляция; 3 - зона талого грунта

Внешний диаметр* талой зоны грунта (рис. IV-19).

* (Диаметр талика берется как самый большой из возможных диаметров для определения максимальной величины просадки грунта.)


(IV-9)

где t* = t - t0;

Dн - внешний диаметр наружного слоя теплоизоляции (или наружный диаметр трубопровода в случае отсутствия теплоизоляции) в м;

t - температура жидкости в данном сечении трубопровода в °С.

Пример 2. Подсчитать количество тепла Q, излучаемое 1 пог. м трубопровода, а также диаметр талика d, образующегося вокруг трубопровода (рис. IV-20), если наружный диаметр трубы Dн = 0,2 м, глубина заложения трубопровода h = 2,0 м, температура жидкости в расчетном сечении трубопровода t = 4°С, температура грунта tг = -9°С, температура начала замерзания грунтовой влаги tп = -1°С.

Рис. IV-20. Схема попе речного сечения трубопровода. 1 - трубопровод; 2 - зона талого грунта
Рис. IV-20. Схема попе речного сечения трубопровода. 1 - трубопровод; 2 - зона талого грунта

Принимаем коэффициент теплопроводности мерзлого грунта λм = 2,3 ккал/м×ч×град, коэффициент теплопроводности талого грунт; λт = 1,3 ккал/м×ч×град.

По формуле (IV-5)


По формуле (IV-8)


По формуле (IV-9)


Время промерзания талика (в ч) в случае прекращения движения жидкости


(IV-10)

где W - содержание влаги в грунте в %/м3.

Время замерзания жидкости в трубопроводе (в ч) при условии предварительного промерзания талика


(IV-11)

тле Dв - внутренний диаметр трубопровода в м;

Dл - внутренний диаметр ледяной корки в м.

Общее время замерзания сети


(IV-12)

Пример 3. Подсчитать время τ полного промерзания трубопровода при условиях, приведенных во втором примере, если влажность грунта W = 40%.

По формуле (IV-10)


По формуле (IV-11)


По формуле (IV-12)


Время производства ремонтных работ, а также работ по очистке трубопровода в случае его засорения должно быть меньше времени промерзания жидкости, т. е. τрем<τ. В пусковой период, когда вокруг трубопровода еще не образовалась юна талого грунта и участок сети работает при загрузке ниже проектной, следует предусмотреть специальные мероприятия, предотвращающие замерзание сети. Так, например, для канализационной сети может быть предусмотрен сброс в сеть дополнительных масс жидкости более высокой температуры (производственной, бытовой или просто водопроводной).

Время, необходимое для образования талика или для его восстановления после замерзания,


(IV-13)

где σ - влажность грунта в кг/м3;

t* - приведенная температура жидкости в °С.

Расчет трубопроводов, работающих при неполном заполнении, может быть произведен по приведенным формулам, но с учетом некоторых изменений формулы (IV-11): если заполнение трубопровода более 50% сечения, то Dл = 0; при заполнении трубопровода на 25% сечения Dл = 1/4 Dв, при заполнении трубопровода на 10% сечения и менее Dл = Dв.

предыдущая главасодержаниеследующая глава






Пользовательского поиска



© Злыгостев Алексей Сергеевич подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://townevolution.ru/ "TownEvolution: История архитектуры и градостоительства"