автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Определение ледотермических и гидравлических параметров систем подачи воды в северных климатических условиях



ПЕТЕРБУРГСКИЙ [ТВЕННЫИ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

■-. На правах рукописи

1 7 Cuú

АКИМОВ

Олег Владимирович

УДК 628.14; 624.143.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕДОТЕРМИЧЕСКИХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ПОДАЧИ ВОДЫ В СЕВЕРНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1993

Работа выполнена на кафедре Водоснабжения и водо-отведения Петербургского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор В. С. ДИКАРЕВСКИЙ

Официальные оппоненты: доктор технических наук В. Р. ЧУПИН, кандидат технических наук Н. П. ЗАБОРЩИКОВА

Ведущая организация — Отдел водоснабжения и санитар-но-технических устройств Байкало-Амурской железной дороги.

Защита состоится «. % ^^Г^^/у^ . . . 1993 г. в . . час . . мин на заседании специализированного совета К 114.03.04 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский проспект, 9, ауд. .«¿Г-У.*?/'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан «.^Г. » . 1993 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета Университета.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

О. А. ЛРОДОУС

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тени. В России около II млн. км2 территории расположено в зоне вечиомерзлых грунтов и в условиях сурового климата. В районах Крайнего Севера и Северо-Востока проживает 4 млн. человек, находятся сотни населенных пунктов, оборудованных системами водоснабжения, важную роль в работе которых занимают системы подачи вода.

Системы подачи вода определяют надежность работы всего комплекса водоснабжения. Надежность работы систем подачи вода, в своп очередь, в значительной степени зависит ог выбранных тепловых и гидравлических режимов. Проблеме обеспечения надежной работы систем подачи вода на Севере уже на протяжении десятилетий уделяется достаточно серьезное внимание. Однако существует заметный разрыв между высоким уровнем исследования ледовых режимов' водоводов, как отдельно взятых элементов систем водоснабжения, и недостаточной разработкой вопросов, связанных с математическим моделированием и управлением тепловыми и гидравлическими режимами работы систем подачи вода в целом.

Практика проектирования и эксплуатации систем подачи вода на Севере и, в частности, на трассе БАМ показала, что отсутствие обоснованного выбора тепловых и гидравлических режимов, приводит к нерациональному расходованию топлива, используемого на подо-грез воды, и вместе с тем в ряде случаев не обеспечивает надежной работы данных систем в условиях низких температур. Поэтому разработка метода определения ледотермических и гидравлических параметров систем подачи воды является актуальной научно-технической задачей.

Целью данной работа является разработка метода определения ледотермических и гидравлических параметров систем подачи вода. Для достижения этой цели последовательно решались следующие задачи :

1. Построение математической модели для описания неизотер-мичэского потокораспределения в системах подачи вода.

2. Разработка отвечающего указанной модели метода расчета неизотермического потокораспределения в системах подачи вода с произвольной схемой соединения.

3. Реализация построенной модели и алгоритмов в вида программного комплекса для анализа и управления режимами работы систем подачи воды.

4. Применение разработанных модели и программ для решения задач прогнозирования режимов реальных систем водоснабжения.

Б. Разработка системы диспетчерского контроля тепловых и гидравлических режимов водоводов.

Методика проведения исследований основывалась на совместном рассмотрении теории гидравлических цепей и метода тепловых балансов. Численное моделирование ледотермических и гидравлических режимов проводилось на основе алгебры гидравлических цедай и одномерной математической модели установившегося оледенения.

Научная новазна. Работа расширяет область применения методов теории гидравлических цепей на новый класс объектов - системы подачи воды, водовода которых работают в режиме оледенения. На этой основе предложены новые для данного типа систем математическая модель и метод расчета, что позволило поставить и решить новые научно-методические и практические задачи в данной области.

Практическая ценность работы. Использование разработанного методического, алгоритмического и программного обеспечения позволяет устанавливать необходимость проведения мероприятий по за-, щите водоводов от замерзания (попутный или сосредоточенный подогрев воды, теплоизоляция водоводов, обеспечение циркуляции вода, сбросы воды) и их объем при проектировании новых и эксплуатации существующих систем подачи воды в суровых климатических условиях.

Реализация работы. Разработанные модель и алгоритмы реализованы в виде программного комплекса на языке Турбо Паскаль (для IBM PC/XT или AT совместимых ЭВМ), который позволяет осуществлять расчет систем подачи воды реальной размерности. Предложенные в работе, методы и программы апробированы на реальных системах подачи воды городов и поселков'БАМа. Основные результаты работы внедрены в отделе водоснабжения БАВДД (г.-Тында).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсукдались: на секции водоснабжения, водоотведения и гидравлики 37-й научно-технической конференции ХабЮТГа (Хабаровск, 1991); на секции водоснабжения БО-й научной конференции СПбИСИ (С.-Петербург, 1993), на кафедре "Водоснабжение и водоотведение" ПЖГа (С.-Петербург, 1993).

Публикации. По теме опубликовано 4 работы, выполнено 2 научных отчета.

Объем и структура работа. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (101 наименование) и 2 приложений. Изложена на 127 страницах, содержит 13 рисунков и 2 таблицы.

в

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели, задачи и методы исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе освещаются вопросы современного состояния. действующих систем подачи воды в зоне распространения вечномерз-лых грунтов, особенности их устройства, а также существующие метода расчета, указаны затруднения, встечаициася при проектировании и эксплуатации таких систем. Современные города и поселки на Севере имеют сложные системы водоснабжения с несколькими водозаборами и разветвленной структурой водоводов. В перспективе предусматривается дальнейшее развитие этих систем, что вызеэно ограниченными дебитами источников водоснабжения в районах распространения вечномерзлых грунтов и, как следствие этого, увеличение их количества. Большая часть водоводов проложена надземно. Основные проблемы при их эксплуатации возникают, как правило, в зимнее время, что связано с возможностью частичного или полного замерзания воды в водоводах. Внутреннее оледенение в целом отрицательно сказывается на работе систем подачи воды. При этом уменьшается площадь живого сечения, возрастает гидравлическое 'сопротивление и снижается пропускная способность водовода. Для устранения оледенения водоводов применяются различные вида теплоизоляции и способы прокладки, локальный и попутный подогрев, сбросы воды и устройства обеспечивающие циркуляцию.

В связи с этим возникает необходимость оценки эффективности мероприятий по защите водоводов от замерзания на этапе проектирования этих систем и оценка работоспособности при их эксплуата-

ции.

Следует отметить, что исследованиям работы водопроводных систем на Севере на протяжении достаточно большого времени уделяется серьезное внимание. Данная проблема рассмотрена в трудах A.A. Сурина, М.М. Андрияшева, Н.Ф. Федорова, Н.М. Зенгера, A.B. Лютова, А.Л. Ястребова, О.В. Заборщикова, Н.П.Заборщиковой, Ю.И. Вдовина и др. Анализ работ по экспериментальным и математическим методам исследований ледовых режимов трубопроводов (П.А. Богословский, В.П. Стеганцев, В.М. Жидких, Ю.А. Попов, Д.А. Ну-супбекова, • Б.А. Красовицкий, Т.А.Капитонова и др.) позволил установить, что в настоящее время наиболее полно изучены вопросы определения ледотермических параметров трубопровода, при постоянном расходе воды и совместной работе системы насос-оледе-невший трубопровод. Системы подачи воды населенных пунктов на Севере имеют разветвленную структуру водоводов и несколько ' источников питания. Поэтому использование традиционных методов расчета ледового режима трубопроводов становится все более проблематичным, поскольку в их рамках невозможно учесть сетевой характер задачи.

Гидравлическому расчету многоконтурных систем также посвящена достаточно обширная литература. В этой области известны работы H.H. Абрамова, М.М. Андрияшева, В.Я. Хасилева, А.П. Мерен-кова, Н.П. Евдокимова, А.Д. Тевяшева, A.M. Курганова, Н.У. Койда и многих других. Что же касается вопроса гидравлических расчетов работы трубопроводных систем, в неизотермическом режиме, то наиболее глубоко он отражен в трудах Сибирского энергетического института (В.Я. Хасилев, А.П. Мерегасов, В.Р. Чупин, A.A. Морев, H.H. Новицкий и др.).

Моделирование систем подачи воды, работающих в условиях отрицательных температур, имеет ряд особенностей. С одной стороны, это связано со спецификой их структуры, характеризующейся большим удельным весом активных элементов. С другой, - сложностью процессов течения вода в оледеневшем трубопроводе. Перечисленные факторы определяют сложность задачи оценки работоспособности систем подачи воды в суровых климатических условиях, решение которых, в настоящее время становится невозможным без при-примонения методов математического моделирования и вычислительной техники.

Расчет систем подачи воды в режиме оледенения водоводов, таким образом, требует самостоятельных исследований, алгоритмических разработок и практических апробаций.

Во второй главе приводятся аналитические теоретические исследования лвдотермических и гидравлических режимов систем подачи воды. Формулируется общая постановка задачи и обосновываются принятые допущения: теплофизические свойства воды пренебрежимо мало зависят от температуры; не учитывается передача тепла теплопроводностью воды по сравнению с переносом его за счет конвекции, трубопровод с теплоизоляцией имеет круглое сечение и со всех сторон находится в одинаковых условиях в смысле теплопередачи, смешение потоков в узлах предполагается полное.

В отличии от других трубопроводных систем (тепло-, нефте-и газоснабкения), математические модели которых можно рассматривать как гидравлические цепи с сосредоточенными и переменными параметрами, система подачи вода , работающие в ре км о оледенения водоводов, необходимо представлять системами с распределенными параметрами. Такими параметрами являются радиус оле-

денения, температура воды, давление, распределение по длине которых вызвано процессами теплообмена движущейся води с оледеневшими стенками трубопровода и оледеневших стенок с окружающей средой.

Модель адекватно описывающую рассматриваемые системы подачи воды можно получить, исходя из следующих положений: замыкающие соотношения для ветвей составляются из условия строгого описания совместного изменения основных параметров транспортируемой среды, а сетевые уравнения должны обеспечить совпадение граничных значений соответствующих параметров на концах ветвей для всей цепи в целом.

Для установившегося неизотермического потокораспределения, с учетом узлового смешения разнотемпературннх потоков система уравнений будет иметь вид

А <7 = <3, (I)

В у = 0, (2)

Р = (А^)-'(у + </ Р), (3)

А ** А ДТП тп

у = р(0) - р(1) (4)

р(Ы = р(О) - //(•<?, р(х), г(х), х, а) ах, (5)

о

а, о ко) + Аго га) = е. (6)

гю) = А[ Т, (7)

га) = г(0) - /фСд, р(х), г(х), х, а) Ох, (8)

о

где А = {а^} - (и - 1) * п - матрица соединений линейно-независимых узлов; здесь и - количество узлов; п - количество ветвей;

1, если узел J является начальным для ветви (, а = -1, если узел J является конечным для ветви {, сг = О, если узел J не принадлежит ветви £;

Я = <?2> •••• Ч„)т- вектор расходов на ветвях; д1 ^ 0, если направление потока совпадает с ориентацией ветви {, и < О в противном случае;

Я - (0,. <Зг. 0т.1)т_ вектор расходов в узлах; В = СЬг1) - к * п - матрица инциденций выбранной системы линейно -независимых контуров и ветвей цепи; здесь Ь = 1, если ветвь I принадлежит контуру г и ее ориентация совпадает с направлением обхода контура, Ь = -1, когда ориентация входящей в контур г ветви I противоположна обходу контура, Ь = О, если ветвь не принадлежит контуру г;

У = Уг> •••• УП)Т_ вектор перепадов давлений; Р = (Р4, Рг, .... Рт.,)т- вектор узловых давлений; А - матрица инциденций ветвей и узлов выделенного на схеме дерева;

уд - вектор перепадов давлений на ветвях дерева; с£н - т-ая строка Ад, записанная как столбец; Я = {П%, Иж, .... НУ- вектор действующих напоров (напоров насосных станций);

р(0). р(Ь) - давления соответственно в начале и конце ветви; 1(0), - температуры соответственно в начале и конце ветви; О - диагональная матрица порядка п из абсолютных значений расходов;

Аа, Аг - матрицы ориентирования ветвей, они фиксируют отдельно все начальные и конечные узлы ветвей;

Т = (Г,. Т2.....Гт)т- вектор температур смешанных потоков в

узлах;

О = (9 , Ог, .... б„)т- вектор узловых расходов тепла, каждый элемент которого представляет произведение температуры притока или стока на его расход;

а - совокупность параметров элементов (диаметр трубопровода, его длина и конструктивный уклон, толщина и коэффициент теплопроводности теплоизоляции); т - знак транспонирования.

В приведенной модели подсистема (I) представляет уравнения материальных балансов в узлах цепи (аналог первого закона Кирго-фа), уравнения (2) - уравнения сохранения энергии (аналог второго закона Киргофа). Выражение (3) позволяет определять давления в узлах цепи относительно узла т с заданным давлением Рга Уравнения (6) отражают баланс теплоты бмешивающихся потоков для цепи в целом, а (7) - условия, обеспечивающие совпадение начальных' температур потоков, выходящих из общего узла. Выражения (5) и (8) описывают изменение параметров потока вдоль ветвей цепи. Вывод данных зависимостей производится по методу тепловых балансов.

Математическая модель составленная по этой методике представляет собой систему из трех уравнений: уравнения теплового баланса трубопровода с движущейся водой (Э); уравнения теплового баланса льда и стенок трубопровода (10) и уравнения движения жидкости в трубопроводе (10)

-р (3 с — + р с + - - г * рог = о. (9)

Эх 4 тс^г" _1_ 1п _г_ л л 0т

гл. л

Л пр

506 Г 2 1°'"^ + 7,84*10'*Н) + ---р а г — - О, (10)

А. Я

л пр

(II)

эг 4 те б г

где р, рЛ - плотности, соответственно вода и льда, кг/м3; О - объумшй расход воды, ма/с; с - удельная теплоемкость вода, Дж/(кг°С); í - температура воды,°С; С - коэффициент гидродинамического сопротивления; г - текущий радиус, м; 6 - температура наруиюго воздуха, °С; - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м°С); Нпр - приведенный радиус, м; ол - скрытая теплота таяния льда, Дж/кг; т - время, с; И - напор, ы; ¡к- конструктивный уклон трубопровода; g - ускорение свободного падения, м/с2.

В уравнения теплового баланса и движения входят следующие составляющие:

-рве — - изменешю теплосодержания по длине водовода; вх

о С -314 и^г3 ~ Удельная мощность объемно-распределенного дассипати-

вного источника тепла;

—% --удельный сток тепла за счет теплообмена воды с

_Lin.iL * Ч,

окружающей средой;

яг»

- 2 % р а г — - удельная мощность, обусловленная выделением л л ви

(поглощением) скрытой теплоты фазовых переходов; 2 1С 506 £ 3 ^ а + 7,84»Ю'*Н) - удельный сток тепла за счет

теплообмена вода с поверхностью льда;

С -^—_ - гидравлический уклон.

4 тгв г

Решая совместно уравнения (9) - (II) можно получить зависимости, описывающие изменения радиуса оледенения, температуры вода и напора до длине водовода, вид которых представлен на рис. I.

При движении воды по трубопроводу происходит ее остывание за счет теплообмена с окружающей средой. По мере остывания вода, до значения температуры 40, теплопотери начинают превышать приток тепла от движущейся воды. При этом на стенках водовода начинается рост ледяного слоя. На достаточном удалении от качала трубопровода теплосодержание воды исчерпывается полностью и оледенение принимает предельное состояние. Данному условию соответствует температура фазового перехода, равная

Х = -?,84*Ю'*Н.

Теплопотери водовода на этом участке компенсируются только за счет диссипативного тепла гидродинамического трения. Толщина слоя остается постоянной вплоть до изменения внешних (климатических) и внутренних (гидравлических) условий.

В третьей главе показывается практическая реализация разработанной модели для расчета систем подачи вода в неизотермическом режиме. Предложенная выше математическая модель, описывающая установившееся неизотермическое потокораспределение в произвольной системе гидравлической цепи с распределенными параметрами,

Рнс. 1 Резяиьтать решения уравнении (9) - <11); 1 - Напорная характеристика водовода; 2 - зависимость изменения температари вода по длине водовода; 3 - профиль оледенения водовода.

является смешанной системой уравнений, содержащей линейные и интегральные уравнения. Решение данной системы осуществляется методом последовательных приближений, при котором производится декомпозиция общей системы уравнений на подсистемы и их многократного решения при фиксируемых значениях коэффициентов и правых частей. Это реализуется в виде двойных циклов. Во внешнем цикле определяется очередное приближение для вектора узловых температур и подсчитываются новые значения гидравлических сопротивлений и действующих напоров. Внутренний цикл заключается в применении метода контурных расходов для очередной увязки расходов при фиксированных значениях переменных параметров. Общая схема такого процесса сводится к выполнению следующих операций:

1. Решается проблема начального приближения для вектора расходов и вектора узловых напоров.

2. Численным образом производится интегрирование уравнений (5) и (8), составленных по методу тепловых балансов.

3. Путем фиксирования значений температур в начале и конце ветвей из общей системы выделяется подсистема (I) - (4), которая решается методом контурных расходов. Ее решением является новое потокораспределение.

4. Решением подсистемы (6). - (8) находятся значения вектора узловых температур.

5. Производится анализ сходимости процесса, путем проверки векторов расхода на совпадение (с задаваемой точностью).

На основе разработанных модели и алгоритмов был составлен программный комплекс, предназначенный для расчета систем подачи воды любой конфигурации в изотермическом и неизотермическом режимах.

Программный комплекс позволяет на основании заданных конфигурации системы, конструкционных параметров водоводов, характеристик насосных агрегатов оценить работоспособность систем подачи вода во время аварий, при которых происходит отключение источников теплоснабжения или выход насосов из строя, а также определить метеорологические условия, при которых возможна работа систем подачи без подогрева воды. При этом оценивается возможность внутреннего оледенения, строится продольный профиль оледенения, находятся зависимости температуры и напора по длине водоводов, определяются производительности и напоры насосных станций.

Программный комплекс реализован на IBM PC/XT или AT совместимых ЭВМ. Язык программирования Турбо Паскаль G.O.

Работоспособность и практическая эффективность разработанных методов, алгоритмов и программного комплекса продемонстрированы на примере расчета водозабора "Новый Шахтаум" г. Тында. Установлены причины аварии, связанные с перемерзанием сборного трубопровода водозабора. На базе приведенных расчетов исследованы некоторые особенности и закономерности имеющие место при эксплуатации разветвленных систем подачи вода с большим удельным весом активных элементов в суровых климатических условиях. Обоснованы мероприятия, которые необходимо осуществить для достижения надежной и экономичной работы водозабора.

В четвертой главе проведена оценка технико-экономической эффективности предлагаемого метода расчета, возникающего за счет: предотвращения замерзания водоводов; снижения затрат на подогрев воды; сокращения объемов выброса вредных веществ в ат-моо^ру и утилизации золы, образующихся при сжигании угля в ко-

тольшх для подогрева води.

Внедрение в практику проектирования и эксплуатации предлагаемого метода расчета позволит прогнозировать режимы работы систем подачи вода. На основе этих прогнозов выбирать режимы, при которых нэ происходит перемерзание водоводов.

По статистическим данным на БАМе ежегодно по различным причинам замораживают в среднем 20 км водоводов. При восстановлении водоводов выполняются следующие работы: демонтаж участков поврежденного трубопровода; укладка трубопровода по опорам; сварка; промывка; гидравлические испытания; изоляция; теплоизоляция и покрытие теплоизоляции металлическим кожухом. Стоимость этих работ, в ценах 1991 года, равна 546 тыс.руб/год.

Эффект от снижения затрат энергии на подогрев воды получается за счет сокращения периода подогрева воды до сроков, обоснованных по результатам расчета. Расчет данного эффекта выполнен на примере системы -подачи воды "насосные станции второго подъема водозаборов "Новый Шахтаум" и "Средний Шахтаум" - водовод." В ходе расчета совместной работы насосных станций на водовод установлена температура наружного воздуха, при которой начинается процесс оледенения водовода. Продолжительность периода подогрева воды для центрального, участка БАМа можно сократить на 75Ж. Величина сокращения затрат на подогрев воды, в ценах 1991 года, составит 161 тыс.руб/год.

При сжигании твердого топлива на ряду с основными продуктами сгорания (С02, Н20, Н02) в атмосферу поступают: летучая зола с частицами не сгоревшего топлива, оксида серы, углерода и азота. Сокращение периода подогрева воды на 156 суток позволит снизить расход угля на 1567 т. Тем самым уменьшится выброс вредных

веществ: взвешенные вещества на 18,1 т/год; оксид серы на 5,6 т/год; оксид углерода на 68,1 т/год и оксид азота на 6,1 т/год. Эффект от снижения выброса вредных веществ составит 20 тыс.руб/год. Кроме того уменьшится количество утилизируемой золы на 470 т/год, стоимость размещения которой составляет 1034 тыс.руб/год. Всего, таким образом, эффект от внедрения предлагаемого метода расчета позволяет снизить расходы на 1761 тыс. руб/год г.

В пятой главе обосновывается необходимость оснащения водопроводов системами диспетчерского контроля теплового и гидравлического режимов трубопроводов (СЕК). . Описываются устройство и принцип действия разработанной система диспетчерского контроля. СДК состоит из центральной ЭШ и измерительных пунктов (Ш4-ИПго), объединенных в сеть (см. рис. 2).

В качестве центральной ЭВМ используется персональная ЭВМ совместимая с IBM PC/XT или AT. Измерительный пункт состоит из: датчиков (Д4- ); согласующих усилителей (У1- Уп); аналогого коммутатора (АК); аналого-цифрового преобразователя (АЦП); микроконтроллера (МК) и устройства согласования с линией связи (УС). Принцип работы СДК заключается в следующем: микроконтроллер управляя работой коммутатора и АЦП, периодически последовательно опрашивает датчики. В ответ на запрос центральной ЭШ измерительный пункт передает собранную информацию в последовательном коде на центральную ЭВМ.

Контролю подвергаются следующие параметры: температура наружного воздуха; температура воды; расход и давление воды и толщина льда. Количество и место установки измерительных пунктов зависит от сложности системы подачи воды, профиля водовода, на-

ИП

К -> у. ->

. . АН - АЦП МК УС

к -* У ->

г —

| ИП

» т

ЭВМ

Рис. 2 Система диспетчерского контроля теплового и гидравлического режимов водоводов.

I

личия участков с разными диаметрами, видами теплоизоляции и способами прокладки и определяется на основании комплексного теплотехнического и гидравлического расчета или опыта эксплуатации. Собранная инфордация перерабатывается на ЭВМ в удобный для диспетчера вид. Имеется возможность осуществлять прогноз работы контролируемой системы подачи вода в различных режимах и на основании этого выбрать вариант наиболее полно удовлетворяющий требованиям надежности и экономичности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

I

I. На основании изучения реальных систем водоснабжения,

эксплуатирующихся в различных регионах Северной строитолыюй климатической зоны (БАМ, Норильск и др.), а также обзора существующих методов расчета ледотермических и гидравлических параметров водоводов надземной прокладки показана невозможность прогнозирования ледовых режимов этих систем вследствие их сложной разветвленной структуры и наличия нескольких источников питания.

2. Построена новая математическая модель неизотермического потокораспределения в системах подачи воды с произвольной схемой соединения их элементов. Математическая модель представляет собой замкнутую систему уравнений материального и энергетических балансов, позволяицую находить распределение ледотермических и гидравлических параметров для каждого элемента систем подачи вода.

3. Математическая модель, численные методы и алгоритмы реализованы в виде программного комплекса. Использование разработанного программного комплекса обеспечивает возможность по заданным конфигурации системы, конструктивным параметрам водоводов, характеристикам насосных агрегатов оценивать возможность внутреннего оледенения, построить продольные профили оледенения для каждого водовода системы подачи воды, найти зависимости температуры и напора по длине водоводов, а также определить производительности и напоры насосных станций.

4. Результаты численных экспериментов, выполненные с использованием разработанного программного комплекса, на основе реальных данных систем водоснабжения, 'эксплуатирующихся в Северной климатической зоне, позволяют сделать вывод о том, что проектирование этих систем без учета влияния их сетевой структуры

на гидравлические и ледотермические параметры приводит к пере-мерзанию отдельных элементов системы при вынужденном отключении устройств подогрева воды. Это подтверждается опытом эксплуатации систем водоснабжения.

5. Предлагаемый метод расчета позволяет достигнуть технико-экономический эффект, возникающий за счет предотвращения замерзания водоводов и сокращения затрат на подогрев воды. Эффект достигнутый за счет предотвращения замерзания, в ценах 1991 года, составляет 27 тыс.руб. на I км поврежденных водоводов, затраты на подогрев снижаются в среднем на 755. Наряду с технико-экономическим достигнут экологический эффект. Выброс вредных веществ в атмосферу (летучей золы с частицами не сгоревшего топлива, оксидов серы, углерода и азота) и количества золы, направляемой в золоотвалы, уменьшается также на 75%.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Терехов Л.Д., Акимов О.В., Юдин M.D. Автоматизация теплотехнических расчетов водоводов надземной прокладки. // Передовые технологии водоснабжения и водоотведения Востока России: Межвуз, сб.науч.тр. - Хабаровск, ДГАПС,. 1993.

2. Путько A.B., Юдин М.Ю., Акимов 0.В. Расчет автоматических выпусков для защиты водоводов от замерзания. // Передовые технологии водоснабжения и водоотведения Востока России: Межвуз, сб. тр. - Хабаровск, ДГАПС, 1993.

3. Акимов О.В. Программный комплекс по расчету систем подачи воды в условиях оледенения. Информационный листок № 241-02. - Хабаровск: ЦНТИ, 1992.

4. Терехов Л.Д., Акимов О.В., Копдренко В.А. Система диспетчерского контроля теплового и гидравлических режимов трубопроводов на Севере. Информационный листок JS 240-02. - Хабаровск: ЦНТИ, 1992.

Б. Терехов Л.Д., Юдин М.Ю., Акимов O.E. оптимизация тепловых расчетов водоводов БАМа. // Тезисы докл. 37-й научно-технической конференции ХвбШЖТа. - Хабаровск: 1991.

Подписано к печати 01.07.93 г. Бесплатно Усл.п.л. 1,25 Печать офсетная Буыага для¿щд&пт. апп. Oopuas 60x84 I/I6 Т>2.ак £00 экз._ Заказ J-^Ü.________________

Тип. ПГЛ1С I9003I С-Летсрбург, Московский пр.,9