§ 3. Теплотехнический расчет очистных сооружений и резервуаров для хранения воды

Расчет очистных сооружений и резервуаров для хранения воды, полностью заглубленных в грунт, может быть произведен с помощью одних и тех же приближенных формул. Расчет сооружений, находящихся на поверхности земли нами не рассматривается, так как он производится на основании обычных методов теории теплопередачи.

Рис. IV-21. Схема поперечного сечения очистного сооружения. 1 - очистное сооружение; 2 - теплоизоляция; 3 - зона талого грунта

Средняя температура жидкости в сооружении или резервуаре (рис. IV-21)

(IV-14)

величина теплопотерь сооружения за 1 ч

(IV-15)

где t_г - температура грунта на глубине в данное время года в °С;

t₀ - температура начала замерзания грунтовой влаги в °С;

t_ср - средняя температура поступающей в сооружение жидкости в °С;

q - количество тепла, теряемое сооружением за 1 ч в ккал;

F - общая площадь поверхности внешнего слоя теплоизоляции сооружения в м²;

h₁ - глубина заложения верха сооружения в м;

h₂ - глубина заложения дна сооружения в м;

Q - нормативный расход (приток) жидкости в ^м3/_час;

γ - удельный вес жидкости в ^кг/_м³;

С - весовая теплоемкость жидкости в ^ккал/_{кг×град};

d_i - толщина слоя теплоизоляции номера i в м.

Температуру t следует определить для случая самой низкой температуры грунта t_г.

Толщина талика, образующегося вокруг сооружения,

(IV-16)

Величину d_т необходимо определить для случая самой высокой температуры грунта t_г.

Средняя температура

(IV-17)

теплопотери сооружения за 1 ч

(IV-18)^*

^* (Формулы (IV-14)-(IV-18) получены в результате расчета по упрощенной физической модели и ими можно пользоваться ориентировочно.)

Рис. IV-22. Схема поперечного сечения очистного сооружения. 1 - очистное сооружение; 2 - зона талого грунта

Пример 4. Вычислить среднюю температуру жидкости в проточном сооружении цилиндрической формы (рис. IV-22), а также толщину талика d_т при размерах сооружения: H = 7 м, D = 6 м. Верхнее основание цилиндра находится на уровне поверхности земли (h₁ = 0 м), дно сооружения находится на глубине h₂ = 7 м. Сооружение покрыто слоем теплоизоляции из шлаковаты толщиной d_i = 0,1 м. Расход жидкости, поступающей в сооружение, Q = 1,08 ^м3/_ч. Средняя температура жидкости t_ср = 13°С, температура грунта t_г = -10°С. Температура начала замерзания грунтовой влаги t₀ = -1°C. Коэффициент теплопроводности мерзлого грунта λ_м = 2,3 ^ккал/_{м×ч×град}, коэффициент теплопроводности талого грунта λ_т = 1,3 ^ккал/_{м×ч×град}, коэффициент теплопроводности теплоизоляции λ_i = 0,05 ^ккал/_{м×ч×град}; удельный вес жидкости γ = 1000 ^кг/_м³, а весовая теплоемкость С = 1 ^ккал/_{кг×град}.

Полная поверхность сооружения

(IV-19)

По формуле (IV-17)

По формуле (IV-18)

По формуле (IV-16)

Из данного примера видно, что величину d_т можно рассматривать только как приближенную, так как вблизи поверхности земли в зимнее время года талика практически не будет: на глубине 7 м размеры талика могут быть значительными.