Размещено на http://www.allbest.ru/

Ростовский государственный строительный университет

В.В. Иванов, д.т.н.

Н.В. Букаров, к.т.н.

В.В. Василенко, инженер

Действующие тепловые сети не удовлетворяют современным требованиям надежности и долговечности ни по качеству строительных конструкций теплопроводов, ни по теплофизическим показателям, т.е. не обеспечивают нормативных значений потерь теплоты. На практике часто встречаются случаи непозволительно высоких потерь теплоты, увеличенных по сравнению с нормативными в 2-4 раза.

Основными причинами отклонения от проектных режимов работы теплосетей являются увлажнение изоляции и грунта из-за нарушения целостности строительной и изоляционной конструкций теплопроводов, быстрое старение и разрушение практически всех применяемых видов теплоизоляционных материалов.

В канальных прокладках коррозия труб обусловлена большой водопроницаемостью железобетонных элементов канала из-за недостаточной заделки стыков стенок и перекрытий. Поэтому тепловая изоляция постепенно увлажняется, теряет свои теплоизоляционные свойства и разрушается. При этом срок службы теплопроводов оказывается в два-три раза короче срока службы стенок канала. В бесканальных прокладках имеет место непосредственный контакт изоляционного слоя с влажным грунтом.

В связи с этим представляет интерес оценить влияние объемной влажности грунта и изоляции на тепловые потоки в зоне подземных канальных и бесканальных теплопроводов.

Поскольку процессы теплопереноса в этих условиях характеризуются многими переменными, их детальное параметрическое исследование весьма затруднено, и поэтому ниже представлен лишь ряд типичных частных случаев. теплотрасса изоляция грунт увлажнение

Определение величин линейных тепловых потерь ql, Вт/м, производилось на основе расчетных схем, описанных в [1,2]. Зависимость коэффициентов теплопроводности грунта (суглинок) и тепловой изоляции от объемной влажности принимались по данным [3].

Для удобства анализа все графики характеризуются следующими одинаковыми исходными данными: диаметры теплопроводов - 0,3 м; глубина заложения - 1,5 м; толщина слоя изоляции - 0,06 м; толщина покровного слоя - 0,005 м. Температура наружного воздуха, а также температуры в подающем и обратном трубопроводах соответственно равны: - 1,1; 88; 38 °С.

На рис. 1 показаны величины тепловых потерь канальной прокладки в зависимости от объемной влажности изоляции Wи и грунта Wг. Материал изоляции - минеральная вата; размеры канала в свету - 2,0 х 1,0 м, при толщине стенок канала - 0,1 м. Коэффициент теплопроводности стенок канала - 1,0 Вт/(мЧК).

Рис. 2 характеризует величины тепловых потерь при различных режимах работы канальной прокладки с одновременным увлажнением грунта от 0 до 30 %. Здесь приведены следующие случаи: нормальный (проектный) режим работы (кривая 1); отсутствие изоляции на обратном трубопроводе (кривая 2); отсутствие изоляции на подающем трубопроводе (3), отсутствие изоляции на обоих трубопроводах (4); затопление канала из обратного трубопровода (5).

Из графиков следует, что увеличение объемной влажности грунта Wг от 0 до 50%, когда Wи=0% вызывает рост тепловых потерь в 1,83 раз, когда Wи=15% - в 2,08 раз, когда Wи=30%, - в 2,16 раз.

При проведении численных экспериментов в вариантах затопления канала сетевой водой величина коэффициента теплоотдачи от покровного слоя к воде и от воды к стенке канала принималась равной 100 Вт/(мІЧК).

Анализ полученных кривых показывает, что рост тепловых потерь для разных режимов работы теплотрассы по отношению к проектному при увеличении Wг от 0 до 30% находился в пределах: 1,48 - 1,52; 1,98 - 2,03; 3,75 - 4,14 раз при отсутствии изоляции соответственно на обратном, подающем и обоих трубопроводах. Затопление же канала сетевой водой из обратного трубопровода увеличивало тепловые потери в 5,30 - 5,86 раз.

Рисунки 3 и 4 относятся к бесканальной прокладке с расстоянием между осями труб - 0,7 м.

Показанные на рис. 3 кривые позволяют судить о том, как меняется величина тепловых потерь в зависимости от изменения одновременно объемной влажности грунта (0<Wг<30%) и теплоизоляционного слоя wи. Материал тепловой изоляции - пенополиуретан.

Из приведенных кривых видно, что повышение Wг от 0 до 30%, когда Wи = 4%, влечет за собой увеличение тепловых потерь в 2,24 раз; когда Wи = 8% - в 2,52 раз; когда WИ = 12% - в 2,56 раз.

Варианты, представленные на графиках рис. 4, относятся к предельному случаю Wи = 0%. Расчеты показывают, что повышение объемной влажности грунта Wг от 0 до 30% влечет за собой увеличение тепловых потерь для обратного теплопровода (кривая 1) в 3,00 раза, для подающего (кривая 2) в 1,85 раз. Увеличение суммарных тепловых потерь (кривая 3) при этом составило 202 %.

Таким образом, полученные численные данные могут быть использованы при оценке влияния объемной влажности грунта и изоляции, а также характерных режимов и дефектов работы подземных теплотрасс на величину тепловых потерь.

Литература

1. Иванов В.В., Вершинин Л.Б. Распределение температур и тепловых потоков в зоне прокладки теплотрасс // Вторая Российская национальная конференция по теплообмену. Теплопроводность, теплоизоляция. - М., 1998. Т. 7. С. 103-105.

2. Иванов В.В., Шкребко С.В. Моделирование тепловых процессов подземных бесканальных теплотрасс // Там же, - С. 106-108.

3. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз, 1962.- 456 с.

Размещено на Allbest.ru