автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Влияние снегозаносимости на тепловые потери трубопроводов надземной прокладки в районах Крайнего Севера

НОВОСИБИРСКИЙ ИШЕНЕРНО-ОТРОИТЕЛЬНИЙ ИНСТИТУТ ииени Б.В.КУЙЕШЕВА

На правах.рукописи НОСОВ Владимир Леонидович

УДК 622.ЯЗа.324

ВЛИЯНИЕ СНЕГОЗАНОСШОСТИ НА ТЕПЛОЕЮ5 ПОТЕРИ ТРУБОПРОВОДОВ НА^ЗЕМНСЙ ПРОКЛАДКИ В РАЙОНАХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

(6.23,03 - Теплоснабжение, вентиляция, хондициоиироъалиэ воздуха, газоснабжение н освещение

АВТОРЕФЕРАТ диооертацик на соискание ученой степени каидндаяа технических наук

Ноаосиби^и - 1990 г,

Работа выполнена в Новосибирском инженерно-строительном институте имени В.В.Куйбышвва

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

САВДЕР А.А.

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор ИВАН® В.В,

Кандидат технических наук КАРПОВ В.И.

Ведущее предприятие ВНИНОСП Госстроя СССР г.Москва

Защита диссертации состоится " /У * __1990 года

в часов кинут на заседании специализированного совета

в Новосибирском инженерно-строительном институте имен* В.В.Куйбышева по адресу: Новосибирск, ул. Ленинградская; ИЗ.

С диссертацией ыоино ознакомиться в библиотеке НИСИ Автореферат разослан " " А^Л-Я- 1990 года,

Учёный секретарь Совета (с,т. н,!\ Л.СуХС

Узу/>.-.. 1.-.1

г ('1; | ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

г., Г. .:А1ЯУ|У1ЬНССТЬ РАБОШ. В районах Крайнего Севера нашей страны экс-плуа^и^егся и строится большое количество трубопроводов надземной про-1 • кладки'/- получивших здесь повсеместное распространенно. Обладая значительными преимуществами по сравнению с другими видами прокладок, надземная имеет существенный недостаток, заключающийся в больших тепловых потерях в зимние периоды года, что снижает экономичность и надёжность работы.

В материалах ХХУ11 съезда КПСС и XIX партконференции отмечалось, что сбережение тепла и энергии является важнейшей общегосударственной задачей, решение которой невозможно без повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Одним из рациональных способов снижения тепловых потерь трубопроводов надземной прокладки Крайнего Севера в зимние периоды является использование снежного покрова в каче стве дополнительного природного изоляционного материала. Многолетняя практика эксплуатация трубопроводов показала, что они имеют наибольшие тепловые потери в первые месяцы зимы (октябрь-ноябрь), когда снеытй покров ещё отсутствует или имеет незначительную толщину. По мерз зано-симости тепловые потери их значительно сокращаются, снижаются ветровые нагрузки, способствующие конвективным тепловым потерям, сокращаются случаи замерзания надземных трубопроводов, повышается надёжность работы сетей различного назначения. Однако, использование снега для тепловой защиты трубопроводов сдернивается из-за недостаточной изученности условий заносимости трубопроводов и, в связи с этим, отсутствия рекомендаций по прокладке надземных трубопроводов, гарантирующих их заносиыосгь. Остаются также, недостаточно изученными процессы теплообмена трубопроводов, проложенных под снеговым покровом. Решение данного вопроса являет-5Я актуальной научно-технической задачей.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Получить рекомендации по прокладке надземных трубо-гроводов с целью эффективного использования снежных заносов и разработать методику расчёта тепловых потерь снегозаносимых трубопроводов.

достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: определить наиболее вероятностную снегоэаносимость надземных трубопро-одов в натурных условиях в зависимости от условий прокладки; разрабо-ать математическую модель процесса теплообмена системы "надземный тру-олровод-снежный понров-атмосфзра"; дать количественную оценку значений егиовых потерь трубопроводов при разной степени снет'озэносимости; вывить факторы, влияющие на теплообмен системы; разработать методику

I

определения размеров воздушных прослоек, полостей к снеговодяного с; вокруг грубы при расчётном температурном режиме системы.

.УЕТСЩЫ ИССУЩС6АНИЯ. Решение поставленных задач базируется на 1 ретических и экспериментальных Ясследоваииях, натурных наблюдениях 1 на основных положениях теории теплообмена и математической статистш Исследования проводились с применением теории планирования экопернме та и использованием ЭВМ»

ДОСТОВЕРНОСТЬ. Достоверность научных положений, выводоб и рекоц даций обоснована: натуриаки наблюдениями, результатами сопоставления данных лабораторных экспериментов с теоретическими исследованиями и удовлетворительной сходимостью между собой; применением при обрабогк эьсперймонтапышх данных методов метематической статистики и использ ваниеи сог-рсмешгсй измерительно-регистрационной техники.

НЛУ^ГНЛЯ ШГ&ЗНА. В данной работе -впервые предлагается использов ть снег в качестве дополнительного изоляционного материала для сниже ния тсплоемх потерь трубопроводов надземной прокладки. Выявлены осно ные вида сцеГозапосимости и дана классификация по степени заносимое!) Разрабогшш снегозадерживающие щитки, позволяющие искусственно повнж гь естествеш!ую саегозаяосимость надземных трубопроводов. Получено в; ражение, определяющее прогнозируемую естественную и искусственную ст< пень снегозаносимост.и одиночных надземных трубопроводов, проложенных на плоских открытых рельефах на разной высоте от грунта на любом расстоянии от оси трубы по горизонтали. Определено влияние снежных занос на величину образования воздушюх прослоек и полостей вокруг труб над земной прокладки. Разработаны рекомендации'по прокладке надземных тр> бопроводов при проектировании в районах Крайнего Севера с учётом про: нозируеыой полной снегоэаносхмости. Предложена модель теплообмена сис темы "надземный грубопровод-сн&днкй покров-атмосфера" с основными при ципами её формирования. Исследованы процессы теплообмена системы с он раделением количественных соотношений тепловых потерь трубопроводов с различны.« степенями скегозаносимости. Разработаем номограммы опреде,-ния величины воздушных прослоек, полостей и снеговодяного слоя вокруг трубопровода в зависимости от степени скегозаносимости, температуры снежного покрова и поверхности трубопровода. Разработана методика рас та тепловых потерь для каждой фазы надзеыных трубопроводов с разной с пенью снегозаносимости при стационарных реяимах системы, а такяе сист мы в естественных условиях.

Г1?ДКТГч5СКАЯ ц^шссть. Обоснована целесообразность использования

о

зсного покрова для снтаения тепловых потэрь надземных трубопроводов, работами рекомендации по прокладке надзеших трубопроводов относи-ьио друг друга и грунта, прилегающего рельефа и близко расположенных рассе препятствий при проектировании в районах Крайнего Севера с тсы прогнозируемой снегозаносиысстн. Разработана методика расчёта довых потерь надзешшх трубопроводов, заносимых снегом в натурных овиях.

РЕАЛИЗАЦИЙ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. Результаты вшюя-ной работы представлены в СНиП 2.04.02-84 - Водоснабжение к нарукниз и ¡1 сооружения, М. 1985, раздолы: Водоводы и сети, общие указания в зз Еачнсмёрзлыв грунты; в "Инструкции по проектированию сетей водо-бгения -л канализации в районах распространения вечноыёрзлых грунтов*' ¡1 510-73; в научных отчетах института "ВНИ1энергоццегаети. Предлога-е рекомендации реализованы при прокладках надземных трубопроводов в онах Крайнего Севера, что позволило получить экономический эффект в церэ 75 тыс. рублей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докла-ались на: Всесоюзном научно-технической совещании "Проблеыы проклад-инженерных сетей в Северных районах страны "Красноярск,1972; Всесо-си научно-техническом совещании "Теплоснабжение прсмажниых прэдпрн-й на современном этапе "Челябинск,1975; Всесоюзном «аучно-тэхничес-совещании "Экономия энергорвсурсов на предприятиях цветной иеталлур-"Свердловск,197б; научно-технических совещаниях "Экономия и эффектов использование топливно-энергетических ресурсов, вторичных энерго» урсов и огнеупоров на НГМК" Норильск,1080,1982; научно-техническом ете института "ВНИИэнергоцветмет" Свердловск,1981; научно-техпичес-онергетических секциях норильского комбината,1980»1984; кафедре лоснабжешя НИСИ, 1979,1989,1990 годах.

ПУБЛИКАЦИИ. По тане диссертационной работы опубликовано б печатни* от, написано 4 научных отчёта.

ОБЪЁМ РАВ0П1. Диссертационная работа состоит из введения, пяти з и выводов по диссертации, изложенных на 137 страницах ыашнопчоно» текста, поясняется рисунками и таблицами на ЁО страницах, содержи* страницы приложений и библиографию из 170 наименований.

ПРЕДМЕТ ЗА1ШТЧ. На защиту выносятся: рекомендации по прокладке 1шх трубопроводов при проектировании в районах Крайнего Севера с том прогнозируемой снегззаносиыости; методика расчёта тепловых ш снегозаносимых надземных трубопроводов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ показана актуальность, определена цель исследований, приведена общая характеристика работы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ диссертации раскрываются особенности работы надземных трубопроводов Крайнего Севера в зимние периоды года.. Выявлено три основных вида эаносимости снегоы надземных трубопроводов в естественных условиях (рис.1а). Дня количественной оценки снежных заносов надземных трубопроводов введено понятие степени снегозанос.р-и о о т и - Сен , числовое значение которой равно отношению обарй высоты снежного покрова к высоте прокладки трубы, то-есть Ссн=Ьсн /нтр » Натурные исследования, проводимые в районах Крайнего Севера с 1975 г по 1984 год показали, что около 20% общей длины всех надземных трубопро' водов заносятся снегоы полностью, незаносятся снегом совершенно, а 6554 заносятся снегом частично. Обобщение результатов натурных исследований показало, что существующая снегозаносимость эксплуатируемых надземных трубопроводов Крайнего Севера страны носит чисто случайный характер, а компановка труб по трассе относительно друг друга и грунта, направления доминирующих зимних ветров к осям трасс, а также выбор самих трасс в процессе проектирования до настоящего времени ведётся без какого-либо учёта их снегозаносимости в зимнее время. Для увеличения отсутствующей и частичной естественной снегозаносимости (рис.1 Вид-1,п) до полной искусственным способом разработаны снегозадерживающие щитки (рис.1 б,в,с^), исследование эффективности работы которых проводилось в течение вышеуказанного периода на одиночных трубопроводах, проложенных на плоских открытых рельефах (где они наименее подвержены заносимо-сти) на разной высоте от грунта. Полученные в результате исследований степени снегозаносимости (линии а,г,д) цогуг быть приняты лав прогнозируемые, величина которых описывается полиномом второй степени

Ьсн= яиЧв^с , (О

где коэффициенты Я , В , С являются самостоятельными функциональными выражениями, аргументом которых является высота прокладки трубопровода над грунтом, то-есть й~/( Нтр) ; Ь ~ / ( Нтр) ; С -~ ^Г(Нтр) • Подбор коэффициентов й ,6 , С производился с поыощьв 8ВМ по специально составленной программе. Выражение (I) позволяет определять высоту снежного покрова И сн а наветренной и подветренной 4

ВиЭ I

90MUHUpyiOl4uÚ

/ / / / у / / / дг X X X X

X X X X XX X / %-у х х х X X х х х . / .0,2 м 0,5м /7/

/ ,// /// s// s// sS/ Л'-' у,v s,/ /у/

?оминирцюинии бетер

Ríe. I. Снегозаносимость надземных т [у б о про в о до в.

а - естественная снегозаносимость;

6,6,- i-образные установочные и подвесные снегозадерживающие щитки;

в - Т-образные установочные снегозадерживающие щитки;

г - искуствениая снегозаносимость с помощью i-образных щитков;

д - искуствениая снегозаносимость с помощью Т-образных щит-нов.

стороны в зависимости от высоты прокладки трубопроводов над грунтом Игр на любой расстоянии от оси трубы по горизонтали и может быть ис* пользовано при проектировании. Анализ литературных данных показывает, что исследованиями снегозаносимости надземных трубопроводов ранее ни у нас в стране ни за рубежом не занимались.

ВТСРАЯ. ГЛАВА работы посвящена теоретическим предпосылкам динамики теплообмена системы "надземный Tpj '-провод-снежный покров-атмосфера".

На рис.2 показана модель теплообмена системы с основными а з lili в её формирования. Методологически процессы теплообмена системы целесообразно рассматривать для вакдой' из них, количество которых зависит от степени снегозаносимости и температуры поверхности трубы или её изоляции, а именно;

- Теплопровода с исходной степенью снегозаносимости Сен*-"" i,О включают в себя три фазы (рис.2 -I) где: $аза-1 характеризуется компрессионной усадкой снега вокруг теплопровода, приводящей к уменьшению исходной степени снегозаносимости и образованию воздушной прослойки под трубой (рне,2. -1а) . Фаза-II характеризуется образованием зайкну г ой воздушной полости и снеговодяного слоя по периметру трубы (рис. 2 -16} . Фаза-III характеризуетсяобразованием отверстия в снежном покрове над теплопроводом, определяемого углом раскрытия¿d , с проникно*-вением в полость холодного наружного воздуха (рис.2 -1в).

- Теплопровода с исходной степенью снегозаносимости Сен =1,0 включают в себя две фазы (рис.2 -II) где: Фаза-I характеризуется усадкой снега вокруг теплопровода с оголением верхней части периметра трубы или её изоляции, определяемого углом усадки /fi , и образованием воздушной прослойки под трубой (рис.2 -Па) . Наличие оголённой поверхности изоляции теплопровода приводит к образованию воздушного зазора между поверхностью изоляции и снегом уже при начальных положительных температурах её, что объясняет отсутствие замкнутой фазы-II и начало формирования фазы-Ш.'

- Теплопровода с исходной степенью снегозаносимости Ссн*^ i>Q включают в себя одну фазу-III (рис,2 -Illa,б), начало формирования которой происходит уже при компрессионной усадке снега и заканчивается при положительных температурах поверхности теплопровода или его изрляции

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена экспериментальном исследованиям стационарного теплообмена системы "надзеыьый теплопровод-снежный покров-атмосфера". В главе приводится описание экспериментального стенда, на которой, проводились исследования тепловых потерь и методика проведения опытов с применением теории математического планирования эксперимента. В резу-6

а) ^ Фага!

•ьоС

ТазаЖ

Фат III

Рис.2. Динамика формирования процесса теплообмена снего-заноскшх надземных теплопроводов

I - пра С«" а- 1,0; Й - пра С"5Д= 1.0; Й - при Сс?^ 1,0

ч^тате исследований выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на теплообыен, выведены эмперические iзависимости для геометрических параметров систем.

На рис.3 представлены результаты экспериментальных исследований тепловых потерь 4-х теплопроводов диамегром 0,162 ы и длиной 1,0 м с разными исходными степенями снегс. чосимости, равнышСсн =0;0,8;1,0 1,52 при стационарной температуре наружного воздуха и снега по глуби; равной VTCH а-30°С. Из графика видно, что с повышением температуры поверхностей труб разность удельных тепловых потерь между открытым т< плопроводоы-I и теплопроводами-2,3,4, засыпанных снегом, сначала воз растает, достигая максимума при температурах их поверхностей, равных началу соединения замкнутых воздушных полостей с наружным воздухом(т чки а,с,е) и названных критическими -T-fp , а в дальнейшем эта разно резко уменьшается и в точках (a'.c'.ej, названных предельными -T.jp ' лежащих на линии удельных тепловых потерь открытого теплопровода-I р. на нулю, что говорит о равенстве тепловых потерь геплопровода-I с те: лопроводами-2,3,4, полностью раскрывшимися от снега. Из графика след; ет, что наименьше удельные тепловые потери имеет теплопровод-4 с на большей степенью снегозаносимости,удовлетворяющей условию Ccr причём это касается только фазы-Ii, когда воздушная полость замкнута а наибольшие - теплопровод-2 с наименьшей степенью снегозаносимости, удовлетворяющей условию CcÜ'-^i,!] . Величина этих потерь в критически: точках температуры поверхностей труб выражается количественными cooti шениями, равными

Проведенные исследования полной динамики теплообмена при Сен**": показали, что изменение "удельных тепловых потерь в разных фазах прот кает по разным законам, а в момент перехода фазы-Ii в фазу-III проис ходит резкий скачек изменения этих удельных потерь. Результаты экспе риментальшх исследований показывают, что наименьшие тепловые потери теплопроводы имеют при минимальной исходной степени снегозаносимости равной Сен ~ 1,3 и максимальной, равной Сен*—2,0 • Дальнейшее увеличе кие или уменьшение исходной степени снегозаносимости не целесообразн В общем случае, для достижения наименьших потерь тепла снегозаносимы надземных трубопроводов температура на их поверхностях должна подцер живаться в интервале Т Чр, Т"р ^Т^

Исследования закономерностей полного процесса теплообмена снегозанос ыых теплопроводофт начала функционирования до момента полного раскр

а

тия от снега проводились при разных степенях скегоэаносимости, равных Сен* в0;0,8;1,0;1,52;1,7;2,0 и температурах наружного воздуха и снега по глубине, равных Ти=Тсц =-В°С; -22°С; -30°С; -40°С.

Номограмма, представленная на (рис.4) обобщает результата экспари ментальных данных формирования геометрических разменов 81,82 , Эз для отдельных степеней сиегозаносимости, равных Сен =0,811,0;!,52 пр Гн=Тсн—30°С и сномпанована тан, что дает возможность определять величи ну воздушных прослоек и полостей не только для конкретно исследуемых степеней сиегозаносимости, - & для любых, заключённых во всём исследуемо; диапазоне СснХ=0»8*1»52 приТн=Тсн«-30°С. Дополнительно на этой ноиогра ше построены критические линии (а-в), (а-с) ((к-с , на которых легат критические температуры поверхностей труб и предельные линии (д-е-ф) и (д'-е'-ф') , на которых легат предельные тешзратуры поверхностей труб.

Одновременно предельные линия определяют предельные степени снегозано-

Спр

сн , заключенные в иг следуемом интервале.

Данная номограиыа даёт возможность по известным критическим и предельным линиям, путём обратного построения, определять размеры воздушных прослоек и полостей только для одной расчётной температуре наружного воздуха и снега по глубине (в данном случае дляТн-Тсм =-30°С) при любых исходных или предельных степенях сиегозаносимости, заключённых в любом исследуемом интервале и связанных между собой следующим соотношением: пр ^ пргуел „аСх у иск гиСХ- Сек'Лен рПР_ 1Сц ' <3 сн Сен ~ ' у исх ) сн ~ у прочел ' Сз) С сн 0 сн ^

На рис.5 представлена обобщённая расчётная номограмма определения величины воздушных прослоек и полостей и снеговодяного

слоя $1 , у2 , ёз для любых исходных степеней сиегозаносимости, лежащих в пределах С=0,8*2,0 и любых расчётных температурах наружного воздуха и снега по глубине в диапаз онс*Тн"Тск =-8°С ♦ -40°С. Данная номограмма построена на основании номограммы, приведенной на (рис.4)с использованием только критических и предельных линий, что упрощает нахождение требуемых величин. Расчётные значения, найденные по данной номограмме отличаются от экспериментальных в среднем на 3*7?6, что приемлемо для расчётов.

В ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ представлена разработка методики расчёта тепловых потерь трубопроводов системы "надземный трубопровод-снежный покров-атмосфера при ,стационарном/режиме/.Исследованиями.тепловых потерь трубопроводов, заложзвдух в: грунт,.трубопроводов с воздушыми прослойками 10

с.5. Обобщенная номограмма определения основных Геометрических параметров систем для исходам степеней сзгозаносимости заключенных в диалазонеСсТ=0,8»2,0 и стационарной тещ1з~ ратурн нартаного воздуха и снега по глубине в интервале Т„ =Гс^-ВыС»-40°С при ЦК «450*550 кг/и3 для любых диаштр<

постоянной формы и размеров, трубопроводов надземной прокладки занимались: Г.Ляме, Д.Форхгеймер, А.А.Сурин, С.В.Тоиирдиаро, В.Г.Шухов.Л.С, Лейбензон, О.Е.Вдасов, Г.Гребер, Е.П.Шубин, А.А.Ароне, С.С.Кутателадзе, В.Л.Кривошеин, Л.М.Альтщуллер, Н.И.Еелоконь, В.Д.Бояринцев, Г.В.Порхаев и многие другие, но при этом не рассматривались процессы образования . воздушных прослоек и полостей между изоляцией надземных трубопроводов и снежным покровом, а также отсутствуют рекомендации по определению тепловых потерь трубопроводов в этих условиях.

Особенностью расчётов .тепловых потерь снегозаносимых надземных трубопроводов является наличие взаимодействий нагретой поверхности трубы или её изоляции со снежным покровом, что приводит к изменению размеров воздушных прослоек, полостей, снеговодяного слоя, толщины снежного покрова, угла раскрытия и угла усадки, а следовательно и к изменению теплотехнических свойств слоев и сред, окружающих трубопровод. Учитывая изложенное, разработка методики заключается в определении термических сопротивлений образуемых слоев, которое сводится к следующему,

- Для замкнутых воздушных прослоек и полостей в зависимости от их^ величины (все фазы-1) или типоразмеров (фаза-п), выявленных в процессе экспериментальных исследований, а также взаимного расположения замкнутого ограниченного пространства относительно трубы (рис.2-1а,Па,П1а,1б} сложный процесс теплообмена рассматривается как передача тепла в замкнутом ограниченном пространстве путём теплопроводности с подбором значений нормального - Ли, эквивалентного эффективного - АЭф, коэффициентов теплопроводности воздушных прослоек и полостей и последующим определением их термических сопротивлений. Термические сопротивления других слоёв системы определяются по эмперическим и модифицированным формулам. Аналогично определяются и общие удельные тепловые потери.

- Дня полостей, соединяющихся с наружным воздухом (все фазк-ш] выбор значений коэффициентов теплоотдачи производится в зависимости от типоразмеров протаявшего отверстия в снежном покрове над трубой, зависящих в свою очередь от угла раскрытия/(Х. или от угла усадки I. для вынужденного движения воздуха при поперечном омывании труб. Нахождение общих удельных тепловых потерь в этом случае производится также по эмперическим и модифицированным формулам. При сравнении на эвм тепловых потерь, полученных экспериментально, с потерями, найденными по разработанной методике, коэффициент корреляции имеет значения не менее 0,95. Для реализации расчётов удельных тепловых потерь по представленной методике разработаны алгоритмы, по которым составлены программы расчёта этку потерь на ЭВМ.

12

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ работы представлены рекомендации по проектированию темных трубопроводов Крайнего Севера о учётом прогнозируемой снего-юсиыос.ти и расчёту их тепловых потерь в естественных условиях, ваяющие в себя: указания по прокладке надземных трубопроводов при проак» ювании с учётом снегозалосимости; методику определения прогноэируе-: снегозаносимости надземных трубопроводов, проектируемых для прокуй по одной трассе; выбор снегозанссимых трасс под прокладку надзе«-трубопроводов при проектировании; методику определения расчётной пени снегозаносимости надземных трубопроводов по длине трассы для чёта тепловых потерь; номограмму определения расчётной температуры га по глубине снежного покрова в естественных условиях; методику оп-вления расчетной температуры поверхности изоляции надземных грубо-водов для каждой фазы в зависимости от их расчётной степени снего-эсимости; методику определения величины воздушной прослойки, поло» и снеговодяного слоя вокруг снегозаносиинх надземных трубопроводов зго диаметра при разной температуре снега по глубине в йстествешшх звиях.

На рис.6 показано применение методики прокладки надземных трубо-юдов при проектировании с учётом прогнозируемой снагозаносиыооти (ого трубопровода, которое заключается в следующей. На трассе, про щей по открытому ровной/ рельефу, выбранной под прокладку трубоп-дов, выбираются попоречнш сечения, для которых производится про-:ов размещение трубопроводов относительно друг друга и грунта, но» ающее наличие свободных проходов между ними для снеговегровах по-в, обеспечивающее минимальные расстояния ыезду осями труб и грун-определящев доминирующий трубопрово д—£¡(3 ния, которым является трубопровод, расположенный в сечении выиа яьных. После этого производится определение прогнозируемой снвго-симо'сти кадцого трубопровода, которое сводится к следующему. Зная о высвту прокладки доминирующего трубопровода, равную аблице 1.1 находятся значения коэффициентов А , Ь , С , которые гавлжотся в уравнение (1) для определения значений Ьсн иа любоь знии Ьн . Ь„ от доминирующего трубопровода.'По найденным Иен на зже проектируемого сечения строятся линии (I и 2) снегозаносимости шруицего,трубопровода. Полученное графическое изображение опредв-прогнозируемуга сиеголаноеимость каждого трубопровода проектируе-сечени* трассы. Если полученная прогнозируемая сквгозаносимость шя недостаточна для полного покрытия снегом всех трубопроводов [ С(г , то на доминирующем трубопроводе необходимо установить снег'

Раз. 6, Определенна прогнозируемой снегозаноеимосги существующих: и проектируемых надземных трасс.

1ки% СреВш пмлгшивц нпружнэд КозЭуха за период иоя5»ь - апрель Тн=Тс*Д о±\ -1 -в -«о V-<\ -в на -30 -и -г\ -и -гГ-м -з^-м у 4ч чу -кг -Ь

не" -а ¿1 45 То? 55 -Я

Тамперстура снега на поверхности грунта ТснИТгр,1!

Рис.7. Номограмма определения температуры снега по глубине в зави-г сииости от высоты снежного покрова и -температуры наружного воздуха.

задерживающие щитки. Затем, длл доминирующего трубопровода со снегозадерживающим щитком при обще!» высоте его прокладки, равной ЦТр= Й^Р По таблице ТЛ и выражению (1) находятся новые линии снегозаносимости (1'и 2'), которые наносятся на чертёж проектируемого сечения. Если и .после зтого окажется, что какой-то трубопровод не заносится снегом то на нем надо установить дополнительные снегозадерживающие щитки и определить его прогнозируемую снегозаносимость аналогично ныагмэложен-ному(линии 3,4)или изменить размещение труб в проектнрур,,ом епченшг.

Ка рис.7 приведена номограмма определен!-я расчётной температуры снега по глубине сложного покрова в естественных условиях, исходными

ЬеСьЦ *Т"

сн 1 'н • номограмме через значения исходных данных проводятся прямые (а-о)и(в-о) до взаимного пересечения в точке (о). Затем, из точки (о) проводится наклон, ;:»я прямая(о-о), параллельная линиям 3*'и 3'" до пересечения с осьюТогТ^ которая показывает изменение температуры снега по глубине. Точка (о) показывает температуру снега на грунте. Находя на линии (о-е) высоту расположения оси трубопровода о1" грунта, (например точка-о!) и опуская из нее прямую (¿-Е) на осьТси~Тгр ■ получаем искомых- температуру снега на глубине заложения оси трубопровода. Аналогично находятся температуры снега на любой другой глубине снежного покрова.

основные вывода

1. Проведены исследования снегозаносимости различных трубопроводов надземной прокладки Крайнего Севера в натурных условиях с определением прогнозируемой степени снегозаносимости одиночных надземных тру бопроводов, проложенных на открытых рельефах местности и выявлены факторы, влияющие- на её величину.

2. Определено влияние снегозаносимости на образование воздушных прослоек и полостей мегду нагретой поверхностью изоляции надземного трубопровода и снежным покровом.

3. Предложена модель теплообмена системы "надзенный трубопровод-снежный покров-атмосфера" с основными принципами её формирования.

4. Проведены экспериментальные исследования стационарного тэгою-ебмеча трубопровода, злекпшшого снскнш покровом, с определением количествен;^ соотнесений тепловых потерь и построением обобщённой расчётной номограммы определения основных геометрических размеров системы.

5. Разработана методика расчёта тепловых потерь системы "надземный трубопровод-еиеззпй покрой-атмосфера" для стационарного режима при разных степенях снегогекосикости.

6. Разработаны рекомендации по проектированию надземных трубопро водов Крайнего Севера с учётом прогнозируемой снегозаносимосги и расчёту мх тепловых потерь в естественных: условиях.

7. Экономический эффект, полученный от внедрения результатов дис сертационной работы на Норильском комбинате составил 75 тыс. рублей.

Основные положения диссертационной работы опубликованы:

1. Носов В.Л. Снег и коммуникации.//Труды совещания по проблемам прокладки инженерных сетей Северных районах страны.-Красноярск, октябрь, 1972.

2. Носов Б»Л., Тишкевкч З.П. Снижение тепловых потерь надземных трубопроводов,//Основания, фундаменты и инженерные коммуникации в усж ьннх Восточной Сибири и Крайнего Севера.-Красноярск,1982.-С.106-109.

3. Носов Е„Л. Исследование влияния снежного покрова на величину тепловых потерь трубопроводов надземной прокладки.//Энергетика*-Минск,

1981.-P8. Известия вузов.

4. Носов В.Л., Белов B.C. Влияние снежного покрова на повышение.! надёжности работы надземных трубопроводов.//Цветная металлургия. -F9, £981.

5. Нос-ов В.Л. Прокладывать северные надземные трубопроводы с учётом их. снегозаносимости,//Строитбльство трубопроводов.-№9,I9S0.C.I9-2I

■6. Носов В.Л. Использование снежного покрова в качестве дополнительной теплоизоляции трубопроводов надземной прокладки.//Промышленная теплоэнергетика.-№3,1982.-С.43-44.

7. Оптимизация топливно-энергетического баланса промышленных пред приятий Норильского комбината: Отчёт о НйР/Сврдловский ВНИМзкергоивет-мет; Руководитель В.Л.Носов.-№ ГР 81064435, шифр Р 154-81-075.-Свердловск. -Этап 3 (промежуточный) ,1981,89с. - Раздел 3 (промежуточный) ,

1982, 121 е.- Раздел 3 (промежуточный) , 1983,.77 с.