Приложение Г (рекомендуемое). Методика теплотехнического расчета выпуска воды из закрытого дренажа

Приложение Г
(рекомендуемое)

Методика теплотехнического расчета выпуска воды из закрытого дренажа

Г.1 Расчет выпуска воды

Расчет выполняют в такой последовательности:

Г.1.1 Определяют термическое сопротивление трубопровода отводной линии, R, /Вт:

,

(Г.1)

где - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, Вт/,

- приведенная глубина заложения трубопровода на участке отводной линии, м; определяют по формуле

,

(Г.2)

где h - глубина заложения трубопровода от поверхности земли, м;

, - толщина, м, и коэффициент теплопроводности снежного покрова, Вт/;

, - толщина, м, и коэффициент теплопроводности слоя теплоизоляции траншеи, Вт/;

- диаметр талика вокруг трубопровода, м;

D - наружный диаметр трубопровода, м;

- коэффициент теплопроводности талого грунта, Вт/.

Г.1.2 Назначают вариант открытого выпуска с конструкцией выпускного оголовка в виде трубопровода под обваловкой со скошенным торцом и подпорной стенкой со стороны водоотводной канавы (рисунок Г.1, а).

Размеры этой конструкции выпускного оголовка определяют из условия

,

(Г.3)

где - термическое сопротивление трубопровода на участке выпуска, /Вт;

,

(Г.4)

где и - термическое сопротивление теплопередаче соответственно в атмосферу через обваловку трубопровода и подземного трубопровода в окружающий грунт, /Вт;

- эффективный угол рассеивания тепла трубопровода в атмосферу, учитывающий влияние подпорной стенки, град.

Величину определяют по формуле

,

(Г.5)

где , , - толщина слоя, м, соответственно - грунта, наружной теплоизоляции конструкции и снега (см. рисунок Г.1, б);

- коэффициент теплоотдачи поверхности, принимаемый равным 20 ккал/ (23,2 Вт/).

а - конструкция оголовка выпуска открытого типа; б - схема к определению угла ; 1 - трубопровод; 2 - теплоизоляция трубы; 3 - грунт обваловки; 4 - теплоизоляция обваловки; 5, 6 - застенная и съемная теплоизоляция; 7 - подпорная стенка; 8 - откос водоотводной канавы; 9 - откос земляного валика; 10 - снежный покров

Рисунок Г.1 - Схемы к теплотехническому расчету дренажа

Величину R _вн определяют по формуле

,

(Г.6)

где - приведенная глубина заложения трубопровода на выпуске, м.

,

(Г.7)

где - наружный диаметр теплоизоляции трубопровода, м;

- коэффициент теплопроводности льда, Вт/;

- диаметр, м, живого сечения водного потока трубопровода, оледеневающего на участке l _в

,

(Г.8)

где Q - расход дренажа в расчетный период, м ³/с,

- гидравлический уклон напорного оледеневшего трубопровода на выпуске,

,

(Г.9)

где i - уклон местности по трассе отводной линии, ;

l - полная длина трубопровода отводной линии, м;

- длина конструкции выпуска, в пределах которой возможно внутреннее оледенение трубопровода отводной линии, м.

Принимают l _в = 2Н, где Н - максимальная высота обваловки трубопровода. Эффективный угол определяют по формуле

,

(Г.10)

где - фактический угол рассеивания; определяют графическим построением по схеме (см. рисунок Г.1, б), град;

К - безразмерный коэффициент влияния подпорной стенки

,

(Г.11)

- площадь поверхности подпорной стенки, вступающей в теплообмен с атмосферой, м ²;

- сопротивление теплопередаче через плоскую стенку, /Вт,

.

(Г.12)

Г.1.3 По расходу и температуре воды в дренаже, соответствующим зимнему критическому периоду, определяют длину отводной линии l. Для этого методом последовательных приближений решают относительно l уравнение

,

(Г.13)

где - температура воды на выпуске, °С;

, - размерные коэффициенты, равные 5,433 Вт/м ⁴ и 1160 Вт/;

Q - расход дренажа, м ³/ч;

, - температура соответственно воды в дренаже и грунта в естественных условиях на глубине заложения оси;

- средняя температура среды трубопровода на выпуске, °С.

Температуру воды на выпуске задают в пределах от 0,05 до 0,1 °С. Среднюю температуру среды трубопровода на выпуске определяют по формуле

,

(Г.14)

где , - температура соответственно воздуха в расчетный период и грунта на глубине заложения трубопровода выпуска, °С.

Значения температуры грунта t _г на глубине h заложения трубопровода отводной линии и t _гв на глубине заложения трубопровода выпуска определяют по данным многолетних наблюдений (за срок не менее 10 лет), а при их отсутствии - теплотехническим расчетом.

Если при различных вариантах значений расчетных параметров, входящих в формулу (Г.13), длина отводной линии не превышает 5-10 м и по условиям местности устройство открытого выпуска на этом расстоянии оказывается неудобным, переходят к проектированию закрытого выпуска типа поглощающей траншеи, заполненной обратным каменным фильтром, которая должна поглощать расход воды, сбрасываемой дренажем в критический период. При этом учитывают увеличение свободной пористости грунта и возрастание потерь воды траншеей в грунт по мере снижения уровня грунтовых вод в связи с прекращением их инфильтрационного питания.

Г.2 Расчет отверстий дренажных труб

Число отверстий на 1 м трубы определяют по формуле

,

(Г.15)

где - водозахватная способность трубчатого дренажа, которая должна быть несколько больше удельного дебита дренажа;

k - коэффициент запаса на зарастание отверстий в процессе эксплуатации, равный 1,5-2;

W - площадь отверстия;

g - ускорение свободного падения тела;

Н - потери напора при истечении через отверстие. Эти потери, как нежелательные для работы дренажа, должны быть как можно меньше, поэтому в расчетах можно принимать Н = 1-5 см;

- коэффициент расхода отверстий, принимаемый в пределах 0,2-0,6 в зависимости от отношения (d ₁₇ - диаметр частиц грунта или обсыпки, меньше которых по объему должно быть 17 %; t - диаметр круглого отверстия или ширина прямоугольного отверстия - щели).

	0,4	0,6	0,8	1,0	1,25	1,5	2	3	5	8
	0,27	0,24	0,22	0,2	0,25	0,3	0,37	0,46	0,56	0,6