Приложение 14 (рекомендуемое). Методика расчета теплотехнических параметров испытания подземного трубопровода без теплоизоляции

Приложение 14
Рекомендуемое

Методика
расчета теплотехнических параметров испытания подземного трубопровода без теплоизоляции

Методика предназначена для проведения теплотехнических расчетов трубопроводов, уложенных в мерзлый грунт. Нижеизложенные материалы позволяют в зависимости от диаметра трубопровода и протяженности испытываемого участка установить возможность проведения гидроиспытания и выбрать параметры наполнения трубопровода.

Подлежат определению в зависимости от природно-климатических факторов следующие параметры:

суммарная производительность наполнительных агрегатов;

время прокачки воды через испытываемый участок;

температура воды на входе в испытываемый участок - в случае испытания трубопровода подогретой водой.

Определение параметров наполнения трубопровода основано на использовании данных по эталонному трубопроводу, полученных путем численного моделирования на ЭВМ процесса теплового взаимодействия трубопровода с грунтом в условиях испытания.

Параметры эталонного трубопровода:

протяженность испытываемого участка L* = 4 км;

грунт - суглинок водонасыщенный;

температура грунта = минус 10°С;

температура воды на входе в испытываемый участок °С (или 50°С);

продолжительность испытания ч.

На рис. 1 и 2 представлены зависимости времени прокачки для эталонного трубопровода в функции от его диаметра для различных значений суммарной производительности наполнительных агрегатов.

Рис. 1. Зависимость времени прокачки воды с температурой °С для эталонного трубопровода от его диаметра при суммарной производительности наполнительных агрегатов Q, :

1 - Q = 500; 2 - 1000; 3 - 1500; 4 - 2000.

ГАРАНТ:

Текст приводится в соответствии с источником (без рисунка 1)

Зависимости, показанные на рис. 1, рассчитаны для температуры воды, подаваемой в трубопровод °С, и рекомендуются для определения параметров наполнения протяженных участков трубопроводов большого диаметра.

Зависимости, показанные на рис. 2, рассчитаные для °С, рекомендуются в основном для трубопроводов малого диаметра (200-500 мм) и относительно небольшой протяженности (до 10 км), когда имеется возможность обеспечения значительного подогрева прокачиваемой через испытываемый участок воды.

Для определения параметров наполнения испытываемого участка необходимо:

для данного диаметра трубопровода, исходя из имеющихся ресурсов воды, возможности ее подогрева по графикам, показанным на рис. 1 и 2, выбрать суммарную производительность наполнительных агрегатов и соответствующее ей время прокачки , необходимое для испытания эталонного трубопровода;

уточнить время прокачки применительно к конкретным параметрам испытываемого участка по формуле

при использовании графических зависимостей, представленных на рис. 1:

при использовании зависимостей (см. рис. 2),

где L - длина испытываемого участка;

- температура грунта;

- температура воды;

K - коэффициент, учитывающий свойства грунта, безразмерный.

Для водонасыщенных глинистых грунтов и торфа K = 1, для песчаных грунтов K = 2. Для осушенных грунтов величина K может быть снижена на 50%.

При продолжительности испытания более 40 ч время прокачки должно увеличиваться пропорционально предполагаемой продолжительности испытания.

Для расчетной продолжительности прокачки более 50 ч необходимо оценивать возможную величину относительного обледенения выходного участка трубопровода по формуле

,

где - время прокачки воды, ч;

D - диаметр трубопровода, м.

При величине необходимо пересмотреть принятые в расчете параметры наполнения трубопровода, увеличив суммарную производительность наполнительных агрегатов и, если возможно, температуру подаваемой в трубопровод воды. В противном случае необходимо сократить длину испытываемого участка или перенести испытания на более теплый период года.

Пример 1. Определить параметры наполнения трубопровода для проведения гидроиспытания продолжительностью 60 ч.

Исходные параметры:

L = 20 км - протяженность испытываемого участка;

D - 1420 мм - диаметр трубопровода;

грунт - суглинок водонасыщенный;

= минус 6°С - температура грунта;

°С - температура воды.

Подогрев воды перед подачей в трубопровод не предусмотрен.

Решение

Задаемся суммарной производительностью наполнительных агрегатов Q = 1000 . По графикам рис. 1 для диаметра трубопровода 1420 мм определяем продолжительность прокачки эталонного трубопровода:

ч.

По формуле

определяем требуемое время прокачки воды через испытываемый участок для гидроиспытания продолжительностью 40 ч (K = 1):

ч.

Уточним время прокачки применительно к продолжительности испытания: ч.

ч.

Оцениваем величину относительного обледенения выходного участка трубопровода:

.

Поскольку , принимаем определенный выше параметр наполнения Q = 1000 . ч, как рекомендуемое для испытания данного участка трубопровода.

Пример 2. Определить параметры наполнения трубопровода для проведения гидроиспытания продолжительностью ч.

Исходные параметры:

L = 6 км - протяженность испытываемого участка;

D = 0,30 м - диаметр трубопровода;

грунт - песок водонасыщенный;

= минус 15°С - температура грунта.

Температура трубопровода не должна превышать 40°С ().

Решение.

Задаемся значением температуры воды на входе в трубопровод °С и производительностью наполнительных агрегатов Q = 150 .

По графикам рис. 2 для эталонного трубопровода диаметром 0,3 м определяем требуемую для его испытания продолжительность прокачки: ч.

По формуле

определяем время прокачки испытываемого трубопровода (K = 2):

ч.