Приложение Р. Проектирование и применение охлаждающих устройств

Приложение Р

Проектирование и применение охлаждающих устройств

Р.1 Сезоннодействующие охлаждающие устройства или термосифоны, в которых за счет циркуляции газа (фреона, пропана, аммиака и др.) или жидкости (керосина, антифриза, этиленгликоля и др.) охлаждается окружающий грунт, следует применять для сохранения мерзлого состояния грунтов оснований при строительстве и эксплуатации, для предпостроечного замораживания грунтов основания, для повышения несущей способности опор линейных сооружений в пластичномерзлых грунтах, создания ледогрунтовых завес, восстановления нарушенного при эксплуатации сооружения теплового режима грунтов основания фундаментов, упрощения конструктивных решений и технологии нулевого цикла, а также для сокращения сроков строительства и других целей. Охлаждающие устройства могут быть вертикальными, горизонтальными или наклонными с одним или несколькими конденсаторами.

Р.2 Сезоннодействующее парожидкостное охлаждающее устройство представляет собой закрытую сверху и снизу металлическую трубу, в нижней части которой (0,05-0,1 высоты трубы) находится под давлением легкокипящая жидкость. К верхней части трубы для увеличения эффективности установки может быть присоединен выносной конденсатор. Работа парожидкостного охлаждающего устройства основана на конвекции легкокипящей жидкости под влиянием естественной разности температур охлаждаемого массива грунта и атмосферного воздуха. В зимнее время жидкость в нижней части установки, находящейся в грунте, испаряется за счет тепла, поступающего из грунта. Пары жидкости поднимаются вверх и конденсируются на холодных стенках трубы или в конденсаторе, находящихся выше поверхности грунта, отдавая тепло в атмосферу. Конденсат стекает по стенкам трубы в ее нижнюю часть. В летнее время, когда температура воздуха выше, чем температура многолетнемерзлого грунта, пары жидкости в верхней части охлаждающего устройства не конденсируются и действие ее прекращается.

Р.3 Устройство СОУ выполняется в соответствии с проектом, разработанным специализированной организацией. Проект должен содержать теплотехнический расчет, план расположения СОУ, значение глубины заложения устройств, тип теплоносителя и другие параметры. В проекте должны быть указаны требования по эксплуатации устройств и мониторингу за их работоспособностью, температурой охлаждаемого грунтового массива, требования к контролю качества при изготовлении устройств и установке в основание сооружения.

Р.4 Выбор конструкции охлаждающих установок и всей замораживающей системы в целом определяется конструктивными особенностями зданий и сооружений, технологическими особенностями их строительства и эксплуатации, а также температурным режимом грунтов.

Р.5 Устройство системы СОУ следует выполнять до начала зимнего периода. Предпочтительнее использовать охлаждающие устройства, поставляемые с завода в полной эксплуатационной готовности. Для защиты устройства от коррозии следует выполнять антикоррозионное покрытие.

Р.6 При замораживании грунтов одновременно с возведением надземной части сооружения замораживающие колонки должны быть расположены:

а) при наличии столбчатых фундаментов - с двух или четырех сторон фундамента;

б) при наличии ленточных фундаментов - симметрично их продольной оси с шагом, равным диаметру льдогрунтового цилиндра;

в) при наличии свайного фундамента - устанавливая испаритель возле сваи или в теле сваи (конструкция - "термосвая").

Расчет глубинного охлаждения, замораживания грунта

Методика расчета радиуса охлаждения, замораживания грунта , м, вокруг замораживающей колонки осуществляется по номограммам. Для определения радиуса охлаждения, замораживания следует использовать формулу

, (P.1)

где - внешний радиус замораживающей колонки, м;

- безразмерный параметр, определяемый по номограмме на рисунке Р.1 в зависимости от значений безразмерных параметров b, М, , которые определяются по формулам:

; (Р.2)

охлаждение

; (Р.3)

; (Р.4)

замораживание

; (Р.5)

, (Р.6)

где - внутреннее термическое сопротивление колонки теплообмену, , определяемое для парожидкостных термосифонов по формуле (Р.7), для воздушных и рассольных установок - по формуле (Р.8), для жидкостных термосифонов - по формуле (Р.9);

, - теплопроводность грунта в мерзлом и талом состояниях, ;

- температура начала замерзания грунта, °С;

- максимальная температура грунта в твердомерзлом состоянии, °С;

- начальная температура грунта у подошвы слоя с годовыми теплооборотами, °С;

- средняя по длине колонки температура рабочего тела, °С, принимаемая для парожидкостных термосифонов равной средней за период его работы отрицательной температуре наружного воздуха плюс 1°С, для жидкостных термосифонов - плюс 4°С, для воздушных установок - плюс 3°С, для рассольных установок - равной ( - температура рассола в подающей магистрали);

- продолжительность охлаждения, замораживания, ч;

- удельная теплота фазовых превращений вода - лед в расчете на единицу массы, 93 ;

, - плотность мерзлого и талого грунта в сухом состоянии, ;

- суммарная влажность грунта;

- содержание незамерзшей воды при температуре .

; (P.7)

; (P.8)

; (P.9)

где - коэффициент теплообмена между наружным во