автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Исследование интенсифицирующего воздействия опорных конструкций на оледенение водоводов надземной прокладки

На правах рукописи

Акимова Юлия Михайловна

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОЛЕДЕНЕНИЕ ВОДОВОДОВ НАДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКИ

Специальность 05.23.04.- Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степ 0034 79603 кандидата технических наук

Иркутск 2009

003479603

Работа выполнена на кафедре «Гидравлика, водоснабжение и водоотведе-ние» Дальневосточного государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Терехов Лев Дмитриевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Матюшенко Анатолий Иванович

кандидат технических наук, доцент Василевич Эльвира Эрнстовна

Ведущая организация:

Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН

Защита состоится «30» октября 2009 г. в 930 часов в конференц-зале ИрГТУ на заседании диссертационного совета ДМ 212.073.06 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Автореферат разослан «30» сентября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.073.06

М. Б. Малевская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Природно-сырьевые богатства северных территорий России дали толчок к быстрому росту промышленного и гражданского строительства в сложных условиях Крайнего Севера, которые характеризуются повсеместным распространением вечномерзлых грунтов и продолжительными периодами с низкими отрицательными температурами наружного воздуха. Освоение уникальных природных ресурсов привело к созданию десятков крупных городов и сотен поселков, в которых проживает около 14 млн. человек.

Важной задачей жизнеобеспечения промышленности и населенных мест является надежное и бесперебойное снабжение водой производства и создание для населения бытовых условий, отвечающие современным требованиям.

Большинство населенных пунктов оборудовано централизованными системами водоснабжения. Одним из основных элементов системы водоснабжения являются водоводы, которые имеют большую протяженность. В северных районах наибольшее распространение получили водоводы надземной прокладки, которые имеют ряд преимуществ в сравнении с подземной: отсутствие теплового воздействия на мерзлые грунты; удобство в обеспечении контроля за состоянием водовода и проведении ремонтных и аварийно-восстановительных работ; исключаются трудоемкие и дорогостоящие земляные работы. Но водоводы надземной прокладки имеют большие тепловые потери и поэтому наиболее подвержены замерзанию в зимнее время. Меры по защите трубопроводов от перемерзания составляют большую долю затрат при их эксплуатации.

Важным элементом при надземной прокладке водоводов являются опорные конструкции. В зимнее время при экстремальных условиях на внутренней поверхности трубопроводов возможно образование слоя льда, причем наибольшая толщина, которого наблюдается в месте установки опоры. Являясь так называемыми «мостиками холода» опорные конструкции интенсифицируют процесс теплоотдачи водоводов при надземном способе прокладки. Анализ ряда аварий водоводов, связанных с перемерзанием труб показал, что полное замерзание воды по сечению трубы происходит в первую очередь в месте установки опорной конструкции.

\

Вопрос о влиянии опорных конструкций на процесс оледенения водоводов пр движении воды остается слабо изученным. Поэтому большое значение приобретав важность совершенствования методов тепловых и гидравлических расчетов водо водов, с учетом оледенения водовода в местах расположения опор.

Целью диссертации является разработка математической модели трубопрово дов, работающих в режиме оледенения, с учетом влияния опорных конструкций н тепловой и гидравлический режимы водоводов.

В соответствии с поставленной целью в процессе исследования решались еле дующие задачи:

1. Анализ существующих методов исследования интенсифицирующего воздей ствия опорных конструкций на оледенение водоводов.

2. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований по изу чению влияния различных видов опорных конструкций на внутреннее оледенени водоводов.

3. Разработка математической модели процесса оледенения водовода с учето интенсифицирующего влияния опорных конструкций.

4. Численное моделирование процесса оледенения водовода с интенсифицирующим воздействием опорных конструкций.

5. Оценка технико-экономического эффекта от применения разработанной методики.

Методика исследований основана на проведении дробного факторного эксперимента. Численное моделирование ледотермических и гидравлических режимов водоводов проводилось на основе одномерной математической модели неустановившегося оледенения с учетом интенсифицирующего воздействия опор.

Научная новизна.

1. Установлены факторы, которые в наибольшей степени влияют на интенсификацию процесса оледенения водоводов, в местах расположения опорных конструкций наиболее часто применяемых типов при движении воды по водоводу.

2. Полученные уравнения регрессии позволяют дать количественную оценку воздействия опорных конструкций различных видов на процесс оледенения водовода.

3. Создана математическая модель процесса оледенения водовода, учитывающая интенсифицирующее воздействие опор.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований разработан метод, позволяющий рассчитывать степень оледенения водовода надземной прокладки, учитывая интенсифицирующее воздействие наиболее распространенных типов опорных конструкций. Практическая ценность предложенного метода заключается в снижении тепло- и энергозатрат за счет сокращения продолжительности периода подогрева воды и назначения минимальной температуры подогрева воды, транспортируемой по водоводам.

Разработано программное обеспечение по расчету ледовых режимов водоводов с учетом интенсифицирующего воздействия опор, которое позволяет:

1. Определить объем мероприятий направленных на предотвращение замерзания водоводов, а именно применение попутного или сосредоточенного подогрева воды, обеспечение циркуляции воды, теплоизоляция водоводов;

2. Понизить количество вредных выбросов в окружающую среду, за счет уменьшения количества сжигаемого топлива и тем самым снизить платежи за загрязнение окружающей среды.

Апробация работы. Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой Российской академии архитектуры и строительных наук «Разработка и создание эффективной энергосберегающей технологии подачи воды по водоводам в суровых климатических условиях для северных регионов России» (2001-2007 гг.).

Основные результаты работы докладывались на 5-й международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2005 г); региональной научно-практической конференции «Наука строительному комплексу Севера» (г. Якутск, 2006 г); 9-й краевой конкурс-конференции молодых ученых и аспирантов «Наука - Хабаровскому краю» (г. Хабаровск, 2007 г); 10-й международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (г. Пенза, 2008 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ и получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы (124 наименования). Изложена на 127 страница, содержит 44 рисунка, 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цель, задачи и методы исследований, раскрыта научная новизна и практическ значимость работы.

В первой главе Выполнен обзор научно-технической литературы, посвященной проблеме водоснабжения в условиях сурового климата.

Особенности эксплуатации трубопроводов в суровых климатических условиях освещались в работах М.М. Андрияшева, Г.В. Алексеевой, Д.Н. Бибикова, П.А. Богословского, Э.А. Бондарева, Ю.И. Вдовина, A.A. Вершинина, B.C. Дикаревского, H.H. Зен-гера, О.В. Заборщикова, В.М. Жидких, H.H. Петруничева, Ю.А. Попова, А.О. Скрав-ченко, В.П. Стеганцева, Л.Д. Терехова, Б.Ф. Турутана, Н.Ф. Федорова, М.Ю. Юдина, И.Я. Юхоцкого, АЛ. Ястребова и др. Авторами рассматривались вопросы совершенствования способов прокладки трубопроводов, особенности конструирования и расчета водозаборных сооружений и работы насосных станций, были предложены новые виды устройств и арматуры, предохраняющих водоводы от разрушения, разработаны методы теплотехнических и гидравлических расчетов водоводов.

Вопросы оледенения водоводов уже давно интересуют отечественных и зарубежных ученных. В результате теоретических и экспериментальных исследований процессов внутритрубного оледенения предложено множество методов расчета оледенения трубопроводов. В практике расчета ледовых режимов водовода наибольшее применение получил метод тепловых балансов разработанный П.А. Богословским. В работах ряда авторов показано хорошее совпадение результатов расчетов по методу П.А. Богословского с данными экспериментов. Однако в методе П.А. Богословского не учитывается интенсифицирующее воздействие на процесс оледенение водовода устройств с развитой поверхностью теплоотдачи и в частности опорных конструкций.

Наиболее полно вопросы оледенения водовода в местах расположения элементов интенсифицирующих отдачу тепла отражены в работах А. В. Лютова. Автором разработаны устройства (компенсатор с кольцевым затвором, автоматический выпуск воды, запорная, предохранительная, сбросная и водоразборная арматура) работоспособные в условиях внутреннего оледенения водовода и сформулированы

основные принципы проектирования незамерзающих устройств. Предложена методика расчета оптимальных тепловых режимов надземных водоводов.

Результаты исследований процессов образования льда на участках водоводов с элементами, интенсифицирующими тепловые потери, приведены в работах Н.П. Даниловой. Автором проведены исследования процессов ледообразования, на участках водовода имеющих источники тепловых потерь, в данном случае водопроводные устройства (фланцы, кольца, патрубки и др.) и предложены новые виды незамерзающей арматуры, экспериментально исследована их работоспособность и оценена эффективность ее применения в условиях частичного оледенения водовода.

М.Ю. Юдиным исследовано интенсифицирующее воздействие опорных конструкций на процесс оледенения водовода и предложена методика расчета с учетом влияния источников тепловых потерь.

Исследования выше перечисленных авторов проводились для аварийных ситуаций, когда движение воды в водоводе полностью прекращено.

Вопросы эксплуатации водоводов при отрицательных температурах воздуха отражены в работах зарубежных ученых Лока и Зиермана, Чжо и Эзиншика, P.P. Гилпина, A. Apopa и Дж. Р. Хоуэла и др.

Таким образом, анализ научно-технических материалов показал, что методики расчета ледовых режимов водоводов с учетом интенсифицирующего воздействия опорных конструкций при движении воды в трубопроводе в настоящее время не существует.

В конце первой главы сформулированы выводы относительно цели, методов и задач исследования.

Во второй главе изложена методика экспериментальных исследований. В соответствии с целью исследований выбраны выходные параметры (отклики) и назначены независимые переменные (факторы), определяющие процесс.

На участках водовода в месте расположения опорной конструкции наблюдается значительное увеличение ледяного образования, за счет интенсивного стока тепла. Поэтому в качестве основного выходного параметра принимается коэффициент интенсификации теплопотерь.

Ят

где q0 - тепловые потери участка трубопровода с опорой; qm — тепловые потер участка трубопровода без опоры.

Дополнительными параметрами являются:

• Степень оледенения трубопровода в месте расположения опоры

Щ=~, (2

СО

где (Oi - площадь ледяного кольца в самом узком сечении ледяного выступа;

СУ-площадь живого сечения трубы.

• Степень оледенения трубы за опорой

т2= —, (3

-О)

где й)2 - площадь ледяного кольца за опорой.

• Относительная длина ледяного выступа —.

Выбор независимых переменных (факторов) и диапазон их варьирования про изведен на основе априорной информации: анализа литературных источников и ходе отработки эксперимента. В качестве независимых переменных, оказывающи влияние на степень оледенения водовода, выбраны: высота стойки опорной конст рукции; материал основания опорной конструкции; диаметр трубопровода, степен оледенения трубопровода, скорость движения воды. В работах A.B. Лютова Н.П. Даниловой и М.Ю. Юдина посвященных изучению различных источников ин тенсифицирующих процесс оледенения водоводов в случае аварийной останов*-движения воды применены линейные зависимости степени оледенения водовода и коэффициента интенсификации тепловых потерь. В работе М.Ю. Юдина показан адекватность линейной модели при проведении теплотехнических расчетов водоводов. Экспериментальные исследования, представленные в выше указанных работах, наиболее отвечают целям и условиям проведения планируемых экспериментов. Поэтому можно предположить, что линейный вид функции отклика применим и для изучения процессов интенсифицирующего воздействия опорных конструкций на оледенение водовода при движении воды.

Экспериментальные исследования интенсифицирующего воздействия опорных конструкций на процесс оледенения водовода при движении воды проводились в промышленной холодильной камере.

Для проведения эксперимента изготовлен экспериментальный стенд (рис. 1), который представляет собой замкнутую систему, состоящую из бака наполненного водой, к которому присоединен насос и экспериментальный образец трубы длиной

2 м, имеющий источник интенсифицированной теплоотдачи (опорная конструкция), соединенный с баком и насосом с помощью теплоизолированных шлангов.

Рис. 1. Экспериментальный стенд

Исследования проводились с двумя видами опор, наиболее распространенными в системах водоснабжения, скользящая с продольными стойками и неподвижная опора с вертикальными двухсторонними упорами (рис. 2, 3).

В морозильной камере были установлены два экспериментальных стенда, на которых происходило синхронное замораживание двух образцов труб в равных условиях. Один образец имел источник интенсифицированной теплоотдачи (опорную конструкцию), другой образец такого источника не имел.

Рис. 2. Скользящая опора с продольными стойками

Рис. 3. Неподвижная опора

с вертикальными двухсторонними упорами

Измерения температуры воды, температуры воздуха в морозильной камере, расхода воды и разности давлений перед ледяным выступом и после осуществлялось с} помощью аппаратно-программного комплекса [6]. Комплекс позволяет выводить данные об изменении температуры и расхода в виде графиков на экран ПК и сохранять их на жестком диске, а также управлять холодильными машинами морозильной камеры и насосами.

По заданной программе аппаратно-программный комплекс включал морозильную камеру и поддерживал на необходимых уровнях температурный режим камеры и гидравлический режим экспериментальных стендов.

После достижения необходимой степени оледенения исследовалась зависимость коэффициента местного сопротивления £ от режима движения жидкости. По завершении измерений опыт останавливался и производился демонтаж установки, извлекался образец льда (рис. 4), который распиливался (рис. 5), фотографировался и измерялся в поперечных сечениях с целью построения профиля оледенения трубопровода.

Рис. 4. Извлечение образца льда

Рис. 5. Шлифы льда

С учетом особенностей проведения опытов по изучению процессов образования льда в трубопроводах (трудоемкость и продолжительность 10-40 часов), количеством исследуемых факторов, а также выбора линейной модели отдается предпочтение плану полного факторного эксперимента и дробным репликам от него.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса оледенения водовода с учетом интенсифицирующего воздействия опорных конструкций. В результате проведенной статистической обработки экспериментальных данных были получены уравнения регрессии:

Для неподвижной опоры с вертикальными двухсторонними упорами:

• степень оледенения трубопровода в месте расположения опоры

га, = 0,07 - О.ООШ + 1,53т; (1)

• степень оледенения трубопровода за опорой

га2 = ОД 6 - 0,0008^ + 0,87 т; (2)

• относительная длина ледяного выступа

I /й = 5,83 -0,027й? + 2,33га; (3)

• коэффициент интенсификации тепловых потерь

к = 3,77 + 0,0084^ - 2,4га. (4)

Для скользящей опоры с продольными стойками

• степень оледенения трубопровода в месте расположения опоры

га, =0,15 +1,2га; (5)

• степень оледенения трубопровода за опорой

щ = -0,04 + 0,0008^ + т; (6)

• относительная длина ледяного выступа

I/ с1 = 3,\- 0,025с? - 2,47т; (7)

• коэффициент интенсификации тепловых потерь

к = 3,9- 0,009d - 2,3»i. (8)

В уравнениях d - диаметр трубопровода; т - степень оледенения трубы перед опорой.

Из полученных уравнений регрессии видно, что опорные конструкции оказывают существенное влияние на процесс оледенения водовода.

По результатам проведенных экспериментальных исследований построены профили оледенения трубопровода с источником интенсифицированной теплоотдачи (опорной конструкции) для труб диаметром 50 и 150 мм.

Несмотря на различную, для каждого опыта, степень внутритрубного оледенения, вид профиля образовавшегося льда в области влияния неподвижной опоры одинаков во всех опытах и представляет собой двойное сужение сечения в месте расположения упорных пластин (рис. 6, 7), между сужениями образуется впадина, глубина которой достигает 0,04 d. Длина входного участка равна 2,7-4,2 d, а выходного 2,3-3,5 d.

Степень оледенения трубопровода -^-0,416 -«-0,459 -«-0,494 -«-0,498 -*-0,517 -»-0,534 -*- 0,609

Рис. 6. Оледенение трубы с! = 50 мм с неподвижной опорой вид сбоку

-300 -200 -100 0 100 200 300

Степень оледенения трубопровода 0,416 -»-0,459 —0,494 -—0,498 —0,517 —0,534 —0,609

Рис. 7. Оледенение трубы (1 = 50 мм с неподвижной опорой вид сверху

В экспериментах со скользящей опорой также наблюдается сходство профилей льда я различных степеней оледенения. Ледяной выступ имеет не симметричную форму рис. 8,9). Длина входного участка составляет 2,7-3,5 й, а выходного 1,4-2,3 й.

Степень оледенения трубопровода — 0,268 —0,371 —0,445 —0,452 0,584 -0,769 -*-0,783

Рис. 8. Оледенение трубы ^ = 50 мм со скользящей опорой (высота опоры 70 мм) вид сверху

__„....... „ „ *--*=! ►——;......; --— * —

""-*---------

. . —•—*—ь * Т""^-»^

. —"1

-'//////////////////у/////;///////////////////////////////////////////////;//.

____

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150

Степень оледенения трубопровода 0,268 —•— 0,371 0,445 — 0,452 0,584 "«-0,783

Рис. 9. Оледенение трубы ^ = 50 мм со скользящей опорой (высота опоры 70 мм) вид с боку

В заключительной части третьей главы приведены основные результаты и следований влияния интенсифицирующего воздействия опор на процесс оледен ния водовода и выводы.

В четвертой главе изложены результаты исследований зависимости гидра лических сопротивлений от степени оледенения трубопровода и режима движен жидкости.

Образование ледяных выступов в водоводах в местах расположения разли ных типов опор приводит к уменьшению живого сечения трубы, в результате чег происходит увеличение гидравлического сопротивления. Ледяной выступ пре ставляет собой достаточно сложный случай местного сопротивления, так как пр исходит сужение потока с последующим его расширением (рис. 10). Значительнь потери энергии наблюдаются в диффузорной части ледяного выступа, следующе за сечением с максимальным оледенением трубы. За счет увеличения площади ж вого сечения потока происходит уменьшение скорости и увеличение давления, во никают вихреобразования и отрыв потока от стенки.

г

15

Рис. 10. Ледяной выступ, труба ё= 50 мм со скользящей опорой

При большой степени оледенения, увеличивается угол расширения диффузора, интенсивность образования вихрей усиливается, и соответственно возрастают потери на вихреобразование. В целом потери напора в диффузоре складываются из потерь напора на трение и потерь напора на вихреобразование.

В конфузорной части ледяного выступа за счет того, что происходит плавное сужение сечения ледяного кольца, вихри не образуются, не происходит отрыва потока от стенок, соответственно потери напора значительно меньше чем в диффузоре. Зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса и степени оледенения трубопровода в месте расположения опоры приведены на рис. 11, 12. Данные графики соответствуют скорости перед порой.

При увеличении степени оледенения от 0,5 до 0,8 водовода в месте расположения скользящей опоры (рис. 11), коэффициент местного сопротивления ледяного выступа С, возрастает в 2,3 раза.

I Для неподвижной опоры (рис. 12), коэффициент местного сопротивления ледяного ^выступа при увеличении степени оледенения от 0,58 до 0,76, возрастает в 2,7 раза.

Для степеней оледенения менее 0,68 величина коэффициента местного сопротивления больше у ледяных выступов, образующихся в трубопроводах со скользящими опорами. При степенях оледенения больше 0,68 характерно увеличение коэффициента местного сопротивления в трубопроводах с неподвижными опорами. Такие различия связаны с условиями обтекания ледяных выступов.

В пятой главе предлагается математическая модель неустановившегося внут-ритрубного оледенения трубопровода с учетом интенсифицирующего воздействия 'опорных конструкций, которая представляет собой смешанную систему дифференциальных и нелинейных уравнений.

г

• 0.512 +0,59 «0,639 л 0.678 . 0,757 «0,814

Рис. 11. Зависимость коэффициента местного сопротивления ледяного выступа в трубопроводе со скользящей опорой для различных степеней оледенения трубопровода и чисел Рейнольдса

♦ 0.582 X 0,61 • 0,634 - 0,68 а 0,762

Рис. 12. Зависимость коэффициента местного сопротивления ледяного выступа в трубопроводе с неподвижной опорой для различных степеней оледенения трубопровода и чисел Рейнольдса

В основе модели положены уравнения Богословского (9)-(11), в которые внес

ны уточняющие зависимости: сток тепла в месте установки опор до и местные потери напора на ледяных выступах ¡¡о, определяющиеся по эмпирическим зависимостям, приведенным в главе 3.

Уравнение (9) выражает баланс тепла оледеневших стенок трубопровода. Уравнение (10) описывает баланс тепла воды, протекающей по трубопроводу. Одиннадцатое уравнение является уравнением гидравлики. Выражение (13) определяет зависимость для коэффициента гидравлического трения в зависимости от наличия оледенения и режима движения воды.

Выражения (14) и (15) отражают, тот факт, что в точках расположения опор имеется сток тепла и местные гидравлические сопротивления. Данная модель позволяет рассчитывать режимы работы трубопровода при изменяющихся во времени метеорологических факторах, расходе воды, температуре воды на входе в трубопровод (16), (22), а также учитывает, что трубопровод может состоять из участков имеющих различные конструктивные уклоны (17), диаметр (18), (23) и теплоизоляцию (19), (24). Кроме того модель позволяет рассчитывать оледенение при аварийных остановках движения воды в водоводах с последующим возобновлением подачи воды (уравнения (20)-(24)). Функция /з(х) в выражении (21) представляет собой зависимость радиуса оледенения по длине трубы на момент начала остановки движения воды, полученная в результате решения уравнений за предыдущий период времени.

Пояснения к обозначениям в формулах: 7/, 7}, ... Т2и-1 - периоды подачи воды; Т2, Т4, ... Тщ - периоды остановки движения воды; г - порядковый номер интервала времени с постоянными метеорологическими условиями и расходом воды и температурой воды в начале водовода; ] - порядковый номер участка водовода с конструктивным уклоном /*; к - порядковый номер участка с внутренним радиусом ген\ 1 - порядковый номер участка с теплоизоляцией с коэффициентом теплопроводности %и и толщиной теплоизоляции 5„; р, рл - плотности соответственно воды и льда, кг/м3; 1К - конструктивный уклон водовода; 7, - гидравлический уклон водовода; с - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °С); 0. - объемный расход воды, м3/с; г - текущий радиус, м; Япр - приведенный радиус, м; ? - температура воды, °С; V - скорость воды, м/с; IV - скорость ветра, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; тЗ - температура наружного воздуха, °С; С, - коэффициент гидродинамического сопротивления; - сток тепла в месте расположения опоры; I, - скрытая еплота ледообразования, Дж/кг; V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;

- напор, м; - температура воды в начале водовода, °С; - коэффициент мест-ого сопротивления ледяного выступа.

504 — (í+ 0,000784 Я) -\>" J

M) , Эг -In^E. ЭГ

Д, г

-/> cQ f-+ р g <21г - 2 Л-504 ^ (í + 0,000784 Я) = 0; дх {г J

<Г =

1,5 ■ 10_б + —

л0.3

2г

,—< 9,2 • 105 V

°'°21 ,—>9,2105

A3'

(2 г)' 0,3164

Re'

0,25 '

т Ф г

?о =

Со =

q~f\(r), хе хп\ 0, хех„.

О, ¿> = ¿{

ß = Q/' t„=f„

1=1.....п

!к=1кГ у = 1,...,m /1 = 1,..., р

4 = 4

re 7",,.

(-г?) . </r '

=0

Ял г

ф:, г = 0) = /,(*) < i = l,...,л;

[W = IV,-

ге» = гвнг k=l,...,p-

К = 4,

1 = 1,..., s;

На основе предлагаемой модели разработана программа для ЭВМ [7].

Далее в главе приводятся примеры практической апробации данной модели и рограммы на реальном объекте (водоводе системы водоснабжения г. Якутска), ыполнено моделирование тепловых и гидравлических режимов водовода с учетом лияния опор и без них. Сопоставление результатов расчетов показало, что при 1ете влияния опор длина участка, на котором образуется лед больше на 8,8 %, ра-иус живого сечения тубы уменьшается на 9,7 %, а температура воды в конце во-овода уменьшается более чем в 2 раза.

Применение разработанного метода расчета с учетом интенсифицирующего оздействия опор позволяет более адекватно моделировать режимы работы водо-ода, повысить надежность его работы при назначении минимальной степени по-огрева воды и сокращать период подогрева воды.

В шестой главе приведена технико-экономическая эффективность примене-ия разработанной модели.

Ожидаемый экономический эффект от применения разработанного метода асчета складывается из следующих статей:

1. Уменьшение затрат на восстановление разрушенных водоводов, вызванных х преремерзанием, за счет назначения режимов при которых не происходит замер-ание водоводов.

2. Экономия топлива и энергии, за счет снижения периода и степени подогре-а воды, получаемая при назначении более обоснованного режима работы водово-ов.

3. Эффект от сокращения объемов выброса вредных веществ в атмосферу и тилизации золы, благодаря уменьшению подогрева воды и соответственно сокра-ению количества сжигаемого топлива.

Расчет технико-экономического эффекта от снижения затрат энергии на по-огрев воды приведен для примера изложенного в предыдущей главе.

Расход тепловой энергии на подогрев воды до применения разработанных ме-оприятий составляет 1832 Гкал, что в ценовом эквиваленте - 1 213 316 руб. По-огрев воды осуществляется в течение 215 суток.

После внедрения разработанных мероприятий период подогрева сократится 35 суток, а расход тепловой энергии снизится до 15,4 Гкал, что составляет 9 458 руб.

Таким образом, эффект от сокращения затрат на подогрев воды рав 1 113 857 руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-технической и нормативной литературы показал необхо мость совершенствования методики расчета ледовых режимов водоводов надзе ной прокладки. В расчетах следует учитывать интенсифицирующее воздейств опорных конструкций.

2. Экспериментальным путем установлено, что ледяной выступ имеет не си метричную форму в поперечном и продольном направлениях. В продольном правлении длина входной части больше выходной. Степень оледенения водово после опоры больше, чем перед опорой, т.о. оледенение имеет ступенчатый хар тер с постоянным нарастанием по ходу движения воды. При больших степей оледенения за опорой образуется участок безо льда длиной 1-2 й, но за ним то щина льда больше, чем перед опорой.

3. Установлено, что опорные конструкции существенно интенсифициру процесс оледенения. Для скользящих опор степень оледенения возрастает 1,38...2,59 раз и в 1,07... 1,64 раз для неподвижных опор. Тепловые потери скользящих опор увеличиваются в 1,41...3,54 раз и в 1,7...3,39 для неподвижн опор.

4. Коэффициент местного сопротивления ледяного выступа в зависимости степени оледенения водовода (0,5-0,8) и режима движения (11е = 4 000-20 000), д неподвижной опоры находится в пределах 0,57.. .3,28, для скользящей - 0,64.. .2,9

5. Предельное число Рейнольдса, при котором наступает автомодельность к эффициента местного сопротивления относительно этого числа, находится в пред лах 12 000-13 000.

6. Из полученных уравнений регрессии следует, что на интенсификацию оле-енения водовода существенное влияние оказывают следующие факторы: диаметр рубопровода и степень оледенения трубы перед опорой.

7. Разработана математическая модель неустановившегося оледенения водо-ода с учетом интенсифицирующего воздействия опорных конструкций. На основе редлагаемой модели разработан программный комплекс для ЭВМ, с помощью ко-орого по конструктивным параметрам водоводов, характеристикам насосного борудования, меняющимся метеорологическим факторам можно строить про-ольные профили оледенения водовода, с учетом влияния опор, определять значе-ия расхода воды, транспортируемой по водоводу, и зависимости температуры и апора по длине водовода на каждый час холодного периода.

8. Выполненное по составленной программе расчета численное моделирова-ие тепловых режимов водоводов для реальной системы водоснабжения показало ысокую эффективность. Экономический эффект от реализации рекомендаций для одовода г. Якутска с суточной подачей 1500 м3/сут. составил 1 113 857 руб. в год.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Акимова Ю.М. Определение предельного радиуса оледенения. / Сборник атериалов V Международной научно-практической конференции «Экология и езопасность жизнедеятельности». - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 3-5.

2. Терехов Л.Д., Акимова Ю.М. Энергосберегающие технологии при проекти-овании водоводов на Севере. / Сборник материалов V Международной научно-рактической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности». - Пена: РИО ПГСХА, 2005. - С.218-220.

3. Акимова Ю.М. Расчет трубопроводов в режиме оледенения. / Материалы ре-иональной научно-практической конференции «Наука строительному комплексу евера». - Якутск: Изд-во ЯГУ, 2006. - С. 267-269.

4. Терехов Л.Д., Акимова Ю.М. Исследование влияния опорных конструкций убопроводов надземной прокладки, эксплуатирующихся в условиях северных ре-

ионов России / Сборник материалов X Международной научно-практической кон-

ференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечен благоустройства и экологии». - Пенза: РИО ПГСХА, 2008. - С.207-210.

5. Терехов Л.Д., Акимов О.В., Акимова Ю.М. Назначение оптимальной т щины теплоизоляции водовода// ВестникИрГТУ № 3 2009. с. 183-186.

6. Акимов О.В., Акимова Ю.М. Программно-аппаратный комплекс для из рения температуры и расхода воды / Вестник ИрГТУ (в печати)

7. Акимов О.В., Акимова Ю.М. Программный продукт «Расчет трубопровод в ледовом режиме». Свидетельство об официальной регистрации программы д ЭВМ № 2006613291,18.09.2006 г.

8. Акимов О.В., Акимова Ю.М. Программный продукт «Теплотехническ расчет трубопроводов». Свидетельство об официальной регистрации програм для ЭВМ № 2006613292,18.09.2006 г.

9. Акимов О.В., Акимова Ю.М. Программный продукт «Программа темпе турного мониторинга». Свидетельство об официальной регистрации програм для ЭВМ № 2008611981, 22.04.2008 г.

Научное издание

Акимова Юлия Михайловна

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОЛЕДЕНЕНИЕ ВОДОВОДОВ НАДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Отпечатано методом прямого репродуцирования

Подписано в печать 08.09.2009. Гарнитура Arial. Печать RISO. Усл. печ. л. 1,3. Зак. 302. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС

680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОТЫ ВОДОВОДОВ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

1.1. Развитие методов транспортирования воды в условиях Севера.

1.2. Изучение вопроса о внутреннем оледенении трубопроводов

1.3 Оледенение водовода в местах с интенсифицированной отдачей тепла.

1.4. Выводы. Цель, задачи и методы исследований.

2. Методика экспериментальных исследований.

2.1. Планирование эксперимента.!.

2.1.1. Назначение выходных параметров и факторов, определяющих процесс.

2.1.2. Выбор модели.

2.1.3. Выбор метода построения эксперимента.

2.2. Экспериментальный стенд и контрольно-измерительные приборы.

2.3. Методика проведения эксперимента.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩИГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОПОРНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ОЛЕДЕНЕНИЕ ВОДОВОДА.

3.1. Неподвижная опора с вертикальными двухсторонними упорами.

3.1.1. Выбор факторов, назначение их уровней и интервалов варьирования.

3.1.2. Выбор плана эксперимента, его результаты и уравнения регрессии.

3.1.3. Проверка адекватности уравнений экспериментальным данным.

3.1.4. Проверка значимости коэффициентов уравнений

3.1.5. Проверка адекватности уравнений физике явления.

3.2. Скользящая опора с продольными стойками.

3.2.1. Выбор факторов, назначение их уровней и интервалов варьирования.

3.2.2. Выбор плана эксперимента, его результаты и уравнения регрессии.

3.2.3. Проверка адекватности уравнений экспериментальным данным.

3.2.4. Проверка значимости коэффициентов уравнений

3.2.5. Проверка адекватности уравнений физике явления.

3.3. Зависимость степени оледенения трубопровода перед опорой от продолжительности опыта.

3.4. Профили оледенения.

3.5. Основные результаты исследований и выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ОТ СТЕПЕНИ ОЛЕДЕНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА И РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ ВОДОВОДОВ НАДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКИ С ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Описание математической модели.

5.2. Пример практического применения методики расчета оледенения водовода с учетом интенсифицирующего воздействия опор.

6. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ

СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ НА ПОДОГРЕВ ВОДЫ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Природно-сырьевые богатства северных территорий России дали толчок к быстрому росту промышленного и гражданского строительства в сложных условиях Крайнего Севера, которые характеризуются повсеместным распространением вечномерзлых грунтов и продолжительными периодами с низкими отрицательными температурами наружного воздуха. Освоение уникальных природных ресурсов привело к созданию десятков крупных городов и сотен поселков, в которых проживает около 14 млн. человек.

Важной задачей жизнеобеспечения промышленности и населенных мест является надежное и бесперебойное снабжение водой производства и создание для населения бытовых условий, отвечающих современным требованиям.

Большинство населенных пунктов оборудовано централизованными системами водоснабжения. Одним из основных элементов системы водоснабжения являются водоводы, которые имеют большую протяженность. В северных районах наибольшее распространение получили водоводы надземной прокладки, которые имеют ряд преимуществ в сравнении с подземной: отсутствие теплового воздействия на мерзлые грунты; удобство в обеспечении контроля за состоянием водовода и проведении ремонтных и аварийно-восстановительных работ; исключаются трудоемкие и дорогостоящие земляные работы. Но водоводы надземной прокладки имеют большие тепловые потери и поэтому наиболее подвержены замерзанию в зимнее время. Меры по защите трубопроводов от перемерзания составляют большую долю затрат при их эксплуатации.

Важным элементом при надземной прокладке водоводов являются опорные конструкции. В зимнее время при экстремальных условиях на внутренней поверхности трубопроводов возможно образование слоя льда, причем наибольшая толщина, которого наблюдается в месте установки опоры. Являясь так называемыми «мостиками холода» опорные конструкции интенсифицируют процесс теплоотдачи водоводов при надземном способе прокладки. Анализ ряда аварий водоводов, связанных с перемерзанием труб показал, что полное замерзание воды по сечению трубы происходит в первую очередь в месте установки опорной конструкции.

Вопрос о влиянии опорных конструкций на процесс оледенения водоводов при движении воды остается слабо изученным. Поэтому большое значение приобретает важность совершенствования методов тепловых и гидравлических расчетов водоводов, с учетом оледенения водовода в местах расположения опор.

Целью диссертации является разработка математической модели трубопроводов, работающих в режиме оледенения, с учетом влияния опорных конструкций на тепловой и гидравлический режимы водоводов.

В соответствии с поставленной целью в процессе исследования решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов исследования интенсифицирующего воздействия опорных конструкций на оледенение водоводов.

2. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований по изучению влияния различных видов опорных конструкций на внутреннее оледенение водоводов.

3. Разработка математической модели процесса оледенения водовода с учетом интенсифицирующего влияния опорных конструкций.

4. Численное моделирование процесса оледенения водовода с интенсифицирующим воздействием опорных конструкций.

5. Оценка технико-экономического эффекта от применения разработанной методики.

Методика исследований основана на проведении дробного факторного эксперимента. Численное моделирование ледотер-мических и гидравлических режимов водоводов проводилось на основе одномерной математической модели неустановившегося оледенения с учетом интенсифицирующего воздействия опор.

Научная новизна.

1. Установлены факторы, которые в наибольшей степени влияют на интенсификацию процесса оледенения водоводов, в местах расположения опорных конструкций, наиболее часто применяемых типов при движении воды по водоводу.

2. Полученные уравнения регрессии позволяют дать количественную оценку воздействия опорных конструкций различных видов на процесс оледенения водовода.

3. Создана математическая модель процесса оледенения водовода, учитывающая интенсифицирующее воздействие опор.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований разработан метод, позволяющий рассчитывать степень оледенения водовода надземной прокладки, учитывая интенсифицирующее воздействие наиболее распространенных типов опорных конструкций. Практическая ценность предложенного метода заключается в снижении тепло- и энергозатрат за счет сокращения продолжительности периода подогрева воды и назначения минимальной температуры подогрева воды, транспортируемой по водоводам.

Разработано программное обеспечение по расчету ледовых режимов водоводов с учетом интенсифицирующего воздействия опор, которое позволяет:

1. Определить объем мероприятий направленных на предотвращение замерзания водоводов, а именно применение попутного или сосредоточенного подогрева воды, обеспечение циркуляции воды, теплоизоляцию водоводов;

2. Понизить количество вредных выбросов в окружающую среду, за счет уменьшения количества сжигаемого топлива и тем самым снизить платежи за загрязнение окружающей среды.

Апробация работы. Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой Российской академии архитектуры и строительных наук «Разработка и создание эффективной энергосберегающей технологии подачи воды по водоводам в суровых климатических условиях для северных регионов России» (2001 - 2007 гг).

Основные результаты работы докладывались на 5-й международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2005 г); региональной научно-практической конференции «Наука строительному комплексу Севера» (г. Якутск, 2006 г); 9-й краевой конкурс-конференции молодых ученых и аспирантов «Наука - Хабаровскому краю» (г. Хабаровск, 2007 г); 10-й международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (г. Пенза, 2008 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ и получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы (124 наименования). Изложена на 127 страницах, содержит 44 рисунка, 10 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ научно-технической и нормативной литературы показал необходимость совершенствования методики расчета ледовых режимов водоводов надземной прокладки. В расчетах следует учитывать интенсифицирующее воздействие опорных конструкций.

2. Экспериментальным путем установлено, что ледяной выступ имеет не симметричную форму в поперечном и продольном направлениях. В продольном направлении длина входной части больше выходной. Степень оледенения водовода после опоры больше, чем перед опорой, т.о. оледенение имеет ступенчатый характер с постоянным нарастанием по ходу движения воды. При больших степенях оледенения за опорой образуется участок безо льда длиной 1-2 (1, но за ним толщина льда больше, чем перед опорой.

3. Установлено, что опорные конструкции существенно интенсифицируют процесс оледенения. Для скользящих опор степень оледенения возрастает в 1,38.2,59 раз и в 1,07. 1,64 раз для неподвижных опор. Тепловые потери для скользящих опор увеличиваются в 1,41.3,54 раз и в 1,7.3,39 для неподвижных опор.

4. Коэффициент местного сопротивления ледяного выступа в зависимости от степени оледенения водовода (0,5 - 0,8) и режима движения (Ие = 4 000-20 000), для неподвижной опоры находится в пределах 0,57.3,28, для скользящей - 0,64.2,9.

5. Предельное число Рейнольдса, при котором наступает ав-томодельность коэффициента местного сопротивления относительно этого числа, находится в пределах 12 000 - 13 000.

6. Из полученных уравнений регрессии следует, что на интенсификацию оледенения водовода существенное влияние оказывают следующие факторы: диаметр трубопровода и степень оледенения трубы перед опорой.

7. Разработана математическая модель неустановившегося оледенения водовода с учетом интенсифицирующего воздействия опорных конструкций. На основе предлагаемой модели разработан программный комплекс для ЭВМ, с помощью которого по конструктивным параметрам водоводов, характеристикам насосного оборудования, меняющимся метеорологическим факторам можно строить продольные профили оледенения водовода, с учетом влияния опор, определять значения расхода воды, транспортируемой по водоводу, и зависимости температуры и напора по длине водовода на каждый час холодного периода.

8. Выполненное по составленной программе расчета численное моделирование тепловых режимов водоводов для реальной системы водоснабжения показало высокую эффективность. Экономический эффект от реализации рекомендаций для водовода г. Якутска с суточной подачей 1500 м3/сут. составил 1 113 857 руб. в год.

1. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Изд-во «Наука», 1976. - 280 с.

2. Алексеева Г. В. Исследование теплового взаимодействия магистральных трубопроводов с мерзлыми грунтами с помощью разностных моделей. Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М.: МИНХиГП, 1979. - 26 с.

3. Альтшуль А. Д. Гидравлические сопротивления. -М.: Изд-во «Недра», 1970. 216 с.

4. Андрияшев М. М. Гидравлические и тепловые расчеты водопроводных линий и сетей. М.: Изд. Министерства коммунального хоз-ва, 1956. - 172 с.

5. Антонов В. И. Математика. Математические модели тепловых энергетических процессов. СПб.: 2008 г.

6. Аронов С. Н. Определение глубины заложения водоводов. М.: Стройиздат, 1950. - 112 с.

7. Аронов С. Н. Проектирование водоводов. М.: Стройиздат, 1953. - 232 с.

8. Ароне А. А., Кутателадзе С. С. Исследование теплопередачи от подземных трубопроводов методом моделирования / / Журнал технической физики. том V. - 1935, вып. 9. -С. 1638-1650.

9. Беляков В. П., Будрик В. В., Дудкин И. Е. Расчет гидравлического сопротивления и теплоотдачи в каналах с регулярной шероховатостью // Тепломассообмен IV. Минск, 1980. Т. 1, ч. 1. С. 13-19.

10. Бибиков Д. Н., Петруничев Н. Н. Ледовые затруднения на гидроэлектростанциях. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950. - 98 с.

11. Бибиков Д. Н., Петруничев Н. Н. Ледовые затруднения на гидроэлектростанциях проектирование мероприятий по их устранению. Л.: Госэнергоиздат, 1950. - 160 с.

12. Билюшов В. М. Течение замерзающей воды и водных растворов солей по трубам // Инж. физ.журнал, т. 59 - 1990. -№5. - С. 779-786.

13. Богданов Н. С. Вечная мерзлота и сооружения на ней. СПБ Тип. Т-во П.Ф. "Электротипография Н.Я. Стойковой", 1912. -174 с.

14. Богдасаров Н. В. Обобщение опыта эксплуатации водоводов в южных районах вечной мерзлоты / / Сб. трудов: Водоснабжение и канализация населенных мест в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Л.: ЛИСИ, 1966, вып.З. -С. 3-18.

15. Богдасаров Н. В. Рациональные способы устройства водоводов и магистральных сетей в южных районах области распространения вечномерзлых грунтов. Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - Хабаровск, 1954. - 22 с.

16. Богдасаров Н. В., Воловник Г. И., Обелевский Э. И., Светликов Н. И. О мелком заложении водопроводных сетей в районах южного распространения вечной мерзлоты / / Сб. науч. тр. ХабИИЖТа. № 11. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1957. -С. 153-163.

17. Богословский В. Н. Строительная теплофизика (теплофи-зические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. школа, 1982. - 415 с.

18. Богословский П. А. Ледовый режим трубопроводов гидроэлектрических станций. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950. -154 с.

19. Бондарев Э. А. Тепловое и механическое воздействие инженерных сооружений с мерзлыми грунтами. Новосибирск: Наука, 1977. - 140 с.

20. Браславский А. П., Назаров П. А. Исследование коэффициента теплоотдачи конвекцией наружной поверхностью трубопроводов в естественных условиях //Тр. координационных совещаний по гидротехнике. Л.: Энергия, 1973. Вып. 71. С. 15 -19.

21. Вдовин Ю. И. Водоснабжение на севере. А.: Стройиз-дат, Ленинградское отд., 1987. - 166 с.

22. Вейнберг Б. П. и др. Лед. Свойства, возникновение и исчезновение льда. М.-Л.: Гостехиздат, 1940. 524 с.

23. Вершинин А. А. Водоснабжение в условиях Крайнего Севера и специальная незамерзающая арматура, созданная в Норильске. Мат. Норильского совещания семинара по стр-ву на вечномерзлых грунтах, том III. Красноярск, 1962. 164 с.

24. Водоснабжение. Технико-экономические расчеты. Под редакцией Баса Г. М. Киев: Изд-во «Вища школа», 1977. -152 с.

25. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / И. В. Бемейкина, В. П. Витальев, Н. К. Громов и др. Под ред. Н. К. Громова, Е. П. Шубина. М.: Энергоатомиз-дат, 1988. - 376 с.

26. Войтковский К. Ф. Механические свойства льда. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 100 с.

27. Воловник Г. И. Ледовый режим водопроводов // Труды Хабаровского ин-т инж. ж.-д. транспорта. Хабаровск: ХабИ-ИЖТ, 1961. - вып. 12. - С. 54-58.

28. Гаврилова М. К. Климат центральной Якутии. 1973 г.

29. Галин H. М. Теплообмен при турбулентном течении газов у шероховатых стенок // Теплоэнергетика. 1967. №5. С. 66-72.

30. Гареев А. Г. Основы обработки и визуализации экспериментальных данных. 2004. 84 с.

31. Гилпин Р. Р. Влияние скорости охлаждения на образование дендритного льда при отсутствии в трубе движения. Теплопередача № 3, 1977.

32. Гилпин Р. Р. Образование льда в трубе при переходном и турбулентном режимах течения жидкости. Теплопередача № 2, 1981, с. 213.

33. Горячева И. А. Исследование теплового поля грунта с водоводом, проложенным в зоне сезонного промерзания. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Л.: ЛИИЖТ, 1959. -185 с.

34. Данилова Н. П. Исследование ледовых режимов надземных водоводов в условиях Крайнего Севера. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Норильск: 1980. - 200 с.

35. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. М.: Мир, 1981. - 520 с.

36. Дикаревский В. С., Зырянов В. П. Устройство водопроводных линий в районах с вечномерзлыми грунтами. Д.: ЛИ-ИЖТ, 1977.-35 с.

37. Доскемпиров Б. М. Тепловой режим надземных трубопроводов в зимнее время. Дисс. На соиск. учен, степени канд. техн. наук. Алма-Ата, 1983. - 191 с.

38. Доскемпиров Б. М., Нусупбекова Д. А. Экспериментальные исследования оледенения напорных трубопроводов. / Параметры и режимы энергохозяйственных систем. М.: 1980. С. 77-87

39. Естифеев А. М. Основные ледовые процессы и ледовые комплексы. Изв. НИИГ, т. XXV, 1939 г.

40. Естифеев А. М., Попов В. Н. Графоаналитический метод расчета обмерзания трубопровода. Л.: Изв. ВНИИГ, т.41, 1949. - С. 46-54.

41. Жидких В. М. К вопросу о расчете и моделировании оледенения напорных трубопроводов.// Тр. координационных совещаний по кибернетике. М., 1973, Вып. 81. - С. 22-29

42. Жидких В. М., Попов Ю. А. Ледовый режим трубопроводов. А.: Энергия. Ленинградское отд., 1979. - 132 с.

43. Заборщикова Н. П., Заборщиков О. В., Столбов М. К. Методические рекомендации по проектированию инженерных сетей поселков в условиях Крайнего Севера. -Л.: ЛенНИИП градостроительства, 1988. 66 с.

44. Зенгер Н. Н. Особенности устройства водопроводов в условиях вечномерзлых грунтов. М., Стройиздат, 1964. - 99 с.

45. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

46. Инструкция по проектированию сетей водоснабжения и канализации для районов распространения вечномерзлых грунтов: СН 510-78/Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1979.

47. Инструкция по проектированию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленного назначения: СН 542-81 /Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983.

48. Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Ярхо С. А. Интенсификация теплообмена в канале. М.: Машиностроение, 1972. - 220 с.

49. Каменский Р. М. Исследование теплового взаимодействия периодически работающих трубопроводов с мерзлыми грунтами / / Материалы совещания-семинара по строительству в районах распространения вечномерзлых грунтов, т.З Красноярск, 1964.

50. Капитонова Т. А. Численное исследование образования льда в трубопроводах при переходных режимах течения жидкости. Дисс. канд. техн. наук. - Якутск: 1987. - 157 с.

51. Кардымон В. Ф. Исследование работы водопроводов с попутным электроподогревом в слое сезонного промерзания грунтов. Автореферат диссерт. на соискание уч. степени, канд. техн. наук. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1977. - 21 с.

52. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное обеспечение: Пер. с англ. М.: Мир, 2001. - 575 с.

53. Климатические особенности зоны БАМ. / Ответств. редактор Н. П. Ладейщиков. Новосибирск: «Наука», 1979. - 144 с.

54. Климатические параметры зоны освоения Байкало-Амурской магистрали. Справочное пособие. Под ред. Анаполь-ской Л. Е. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 133 с.

55. Кобзарь Л. Л. Методика расчета коэффициента гидравлического сопротивления и профиля скорости с трубе с регулярной шероховатостью. Препринт ФЭИ-418. Обнинск, 1973. -46 с.

56. Коржавин К. Н. Исследование механических свойств речного льда. Новосибирск, Изд-во НИВИТ, 1940.-26 с.

57. Красовицкий Б. А. Расчет температурного режима линейной части гидротранспортной системы. М.: ВНИИПИ гидротрубопровод, 1985. - 155 с.

58. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Гидравлические расчета систем водоснабжения и водоотведение: Справочник / Под общ. ред. А. М. Курганова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л .: Стройиз-дат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 440 с.

59. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

60. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений. А.: Изд-во «Энергия» Ленингр. отд-ние, 1967. - 235 с.

61. Лейбензон Л. С. Руководство по нефтепромысловой механике, ч. 1, Гидравлика, 1931 г.

62. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Недра, 1973. - 843 с.

63. Лютов А. В. Инженерные коммуникации на вечномерз-лых грунтах. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. -144 с.

64. Лютов А. В. Строительство и эксплуатация водоводов надземной и канальной прокладки на Севере. Л.: Стройиздат, Ленинградское отд. 1976. - 112 с.

65. Мамбетова Д. И. Численное исследование образования льда при течении растворов в трубах. Дисс. канд. техн. наук. -Ташкент: 1990. - 114 с.

66. Минераловатные цилиндры ЗАО «Минеральная вата» в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов. Рекомендации по применению. М.: Теплопроект, 2004. - 78 с.

67. Монтгомери Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных. Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

68. Нусупбекова Д. А. Тепловой режим надземных трубопроводов в зимних условиях. Алма-Ата: Наука, 1988. - 200 с.

69. Отставнов А. А., Харькин В. А. Особенности поведения напорных трубопроводов при замерзании в них воды // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2007 - №12 -С. 18-20.

70. Петруничев Н. Н., Шадрин Г. С. Определение тепловых потерь трубопроводом, уложенным в мерзлый грунт при установившемся режиме. Изв. НИИГ, т. 30, 1941 г.

71. Пехович А. И. Основы гидроледотермика. Л.: Энерго-атомиздат, 1983. - 200 с.

72. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976. - 352 с.

73. Поисеева А.И. Исследования, связанные с рациональной прокладкой водопроводов в полузаглубленных каналах в районах с вечномерзлыми грунтами. Автореферат диссерт. на соискание уч. степени, канд. техн. наук. Л.: ЛИСИ, 1980. - 24 с.

74. Попов Ю. А. Расчет ледового режима в системе с насосами // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1973. -№9. - С. 98-105.

75. Порхаев Г. В., Александров Ю. А., Семенов Л. П. и др. Пособие по теплотехническим расчетам санитарно-технических сетей, прокладываемых в вечномерзлых грунтах. М.: Изд. лит. по стр-ву. 1971. - 73 с.

76. Пчелкин Г. А. Проектирование санитарно-технических коммуникаций для г. Игарки.// Водоснабжение и канализация населенных мест в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Материал к Всесоюзной конференции. Л.: ЛИСИ, 1966. -175 с.

77. Разговорова Е. Л. Исследование ледообразования и связанного с ним изменения давления в замкнутых полостях. Авто-реф. диссерт. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Л.: ВНИ-ИГ, 1978. - 25 с.

78. Рекомендации по обеспечению работоспособности надземных водоводов в условиях оледенения труб в аварийных ситуациях. Красноярск: Красноярский промстройНИИПроект, 1983. - 34 с.

79. Рекомендации по расчету оледенения надземных напорных трубопроводов. П 14-83. Л.: ВНИИГ. - 37 с.

80. Рекомендации по теплотехническим расчетам и прокладке трубопроводов в районах с глубоким сезонным промерзанием грунтов. М.: Госстрой, 1975. - 91 с.

81. Румшисский Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971.

82. Савельев Б. А. Изучение механических и физических свойств льда. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 64 с.

83. Санников Р. X. Планирование инженерного эксперимента. 2004. 76 с.

84. Симонов В. П. Исследование динамики льдообразования в теплоизолированном надземном трубопроводе // Исследования установившегося и переходных процессов в гидротранспортных системах: Сб. тр. ВНИПИгидротрубопроводов. М., 1985. - С. 33-46.

85. Сирая В. Н., Грановский В. А. Методы обработки экспериментальных данных при измерения. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

86. Скварченко А. О. Падение температур воды в трубах, окруженных морозной средой. СПБ 1913. 138 с.

87. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. -М. -Л. Госэнергоиздат, 1963. 360 с.

88. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. - 136 с.

89. СНиП 2.04.02.-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования. Госстрой СССР. М.: Стройиздат 1985. - 136 с.

90. Соболь С. В. Температурные расчеты сооружений и водохранилищ гидроузлов. Учебное пособие / С. В. Соболь, Е. Н. Горохов, И. С. Соболь, А. Н. Ежков; Нижегород. гос. архит. строит, ун-т. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. - 143 с.

91. Справочник по гидравлике. Под ред. Большакова В. А. -Киев: Изд-во «Вища школа», 1977. 280 с.

92. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Под ред. Ю. Я. Велли, В. И. Докучаева, Н. Ф. Федорова. -Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1977. 552 с.

93. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под. ред. инж. А. А. Николаева. М.: Издательство литературы по строительству, 1965 г.

94. Стеганцев В. П. Зимняя эксплуатация турбинного трубопровода в суровых климатических условиях / / Гидротехническое строительство. 1966. №1. С. 15-19.

95. Стеганцев В. П. Исследования работы водоводов в суровых климатических условиях Восточной Сибири. Авторефератдиссерт. на соискание уч. степени, канд. техн. наук. Красноярск, КрасНПСНИИП. 1965. - 28 с.

96. Сумгин М. И., Гениев Н. Н., Чекотило А. М. Водоснабжение железных дорог в районах вечной мерзлоты. М.: Транс-желдориздат. 1939. - 251 с.

97. Терехов Л. Д. Технологические основы энергосбережения при подаче воды по водоводам на Севере. Дисс. на соиск. учен, степени доктора техн. наук. Хабаровск: ДВГУПС, 1999. -275 с.

98. Терехов Л. Д., Гинзбург А. В. Инерционность замерзания водоводов в зимний период. М.: НИНИТИ РАН, 2001. С. 1 - 44.

99. Терехов Л. Д., Путько А. В. Защита систем водоснабжения от замерзания./ Инженерное оборудование населенных мест, жилых и общественных зданий. Обзорная информация. Вып. 3-4. М.: ВНИИТАГ Госкомархитектуры СССР, 1991. -100 с.

100. Терехов Л. Д., Юдин М. Ю. Теплотехнические расчеты водоводов надземной прокладки. / Инженерное оборудование населенных мест, жилых и общественных зданий. Обзорная информация. Вып. №1. М.: ВНИИТАГ Минстроя РФ, 1992. - 41 с.

101. Турутин Б. Ф. Подрусловые инфильтрационные сооружения при кальматации. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1987. - 180 с.

102. Федоров Н. Ф., Заборщиков О. В. Справочник по проектированию систем водоснабжения и канализации в районах вечномерзлых грунтов. Д.: Стройиздат, 1979. - 160 с.

103. Федотов В. П. Водоснабжение и канализация на Байкало-Амурской магистрали. М.: Транспорт, 1975. - 79 с.

104. Форсайт Дж., Мальколм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений: Пер. с англ. М.: Мир, 1980Г - 279 с.

105. Хирата, Мацудзава. Исследование явления образования льда при замерзании текущей по трубе воды. Теплопередача № 3, 1988.

106. Чайковский Г. П. Основы научных исследований. Методические указания. Хабаровск: ХабИИЖТ, 1978. - 60 с.

107. Чернышев М. Я. Водоснабжение в вечной мерзлоте. 1933 г.

108. Чжо, Эзиншик. Неустановившийся процесс замерзания жидкости при турбулентном течении в трубе. Теплопередача № 3, 1979, т. 101.

109. Чжэн, Такеучи. Неустановившаяся свободная конвекция в заполненной водой горизонтальной трубе, охлаждаемой с постоянной скоростью до температур окрестности 4°С. Теплопередача № 4, 1976, с. 52.

110. Шадрин Г. С. Определение глубины протаивания под водоводом, уложенным в мерзлый грунт. Изв. НИИГ, т. 33, 1947 г.

111. Шевелев Ф. А, Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие. -6-е изд., доп. и перераб. М.: Стройиздат, 1984. - 116 с.

112. Шумский П. А. Основы структурного ледоведения. -М.: Изд-во АН СССР, 1955. 124 с.

113. Юдин М. Ю. Совершенствование метода расчета оледенения водовода надземной прокладки при перерывах в подаче воды. Дис. канд. техн. наук. Л.: ПГУПС, 1994. - 179 с.

114. Юхотский А. И. Способ прокладки водопроводных труб в промерзшем грунте. «Железнодорожное дело», № 23, 1909.- С.14-15

115. Юхоцкий И. А. Водопроводы в мерзлом грунте. Выпуск 2. Опыт устройства водопроводов в мерзлом грунте. Водопроводы на ст. Бушулей и ст. Куенга Амурской железной дороги.- Иркутск: Паровая типография И.П. Казанцева, 1896 36 с.

116. Якушин Ю. В., Рыльков В. Г. Некоторые предложения по укладке трубопроводов в зоне сезонного промерзания грунтов./Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Сб. №11. Красноярск: Красноярское книжное изд-во. 1966.-207 с.

117. Ястребов А. Л. Инженерные коммуникации на вечно-мерзлых грунтах. Л.: Изд-во литер, по стр-ву, 1972. - 176 с.

118. Koch К. Druckverlust und wamenbergang bei verwirbel-ter Stromung // VDJ-Forsch. 1958. P. 469.

119. Lock G.S.H., Thierman V.D. Boried water lines: experiences in a freezing climate AIAA/ASME 1974 Termophysics and Heat Transfer Conference. Boston, Massachusetts, 1974. P. 1-8.

120. Petrika J. Relation of frost Penetration to Underground Water Lines. Journal of the American Water Works Association, № 11, 1951. -pp. 911 916.

121. A.P.S. Arora, J.R. Howell. An investigation of the freezing of super cooled liquid in forced turbulent flow inside circular tubes. International Journal of Heat sind Mass Transfer. Vol. 16, 1973, pp. 2077-2085.