Введение к работе
Актуальность темы. При эксплуатации трубопроводов, которые входят в состав Многих гидротехнических сооружений, земснарядов, деривационных ГЭС, систем водоснабжения и гидротранспортных установок, в районах с суровым климатом возникают серьезные проблемы. Это обусловлено промерзанием трубопроводов как во вреня движения по ним жидкости (в рабочем состоянии), гак и во время перерывов в работе (в нерабочем состоянии). Не-эбходимость проведения теплозащитных мероприятий, их объем, выбор способа проложения трубопроводных сетей и режимов их зимней эксплуатации с учетом условий зимнего времени года должна проводится.на стадии проектирования. Это можно сделать .олько с использованием методов ледотермических расчетов.
В любом случае для принятия эффективного решения необхо
димо знать вид внутреннего оледенения трубопроводов, форму ле-
цового канала и пропускную способность гидравлических систем в
зимних условиях. Вопрос осложняется тем, что существующие ме
тоды расчета внутреннего оледенения труб, во-первых, рассмат
ривают только простые виды оледенения, возникающие или только
з рабочем состоянии систем, или только в нерабочем, во-вторых,
іє учитывают целый ряд важных факторов, таких как расположен-
ше по трассе дополнительные ступени напора, линейные источнн-
си тепла, различные способы проложения и др.
Цель работы заключается в том, чтобы на основе 'законэмер-юстей ледового и теплового расчетов разработать метод расчет-юго обоснования объема теплозащитных мероприятий и режимов жсплуатации трубопроводных сетей с учетом таких сложных видов іледенения, которые возникают при чередовании рабочих и нера-ірчих состояний гидравлических систем в зимнее1время.
5&ЙДЯИ исследований 1. Разработать обобщенную физическую її математическую модели сложных видов оледенения трубопроводов, которые возникают при чередовании рабочих и нерабочих периодов, а также с учетом появления дополнительных ступеней набора по длине трубопровода, возможности включения линейных или локальных обогревателей труб или различных способов проложения грубенроврдоо.
-
Методом численного эксперимента на ЭВМ исследовать сложные виды оледенения, возникающие в результате чередования простых видов оледенения в процессе сиены рабочих н нерабочих периодов гидравлических снетеи.
-
Исследовать фермы оледенения трубопроводов в зависимости от скорости изменения вдоль продольной оси трех температур: фактической, температуры начала оледенения и температурь кристаллизации.
-
Методом численного эксперимента на ЭВМ установить возможное^ ь работы сифонных водосбросов при наличии оледенения Е трубопроводе (на примере ГОК "Удачнинский").
-
Разработать рекомендации по безаварийный режимам эксплуатация грубопрсводбь в условиях периодической смены рабочие И нерабочих периодов гидравлических систем.
Научная новизна работы. 1. Разработаны физическая и нате-М&тическая модели сложных видов оледенения трубопроводов, известно, что при смене технологических режимов (рабочий - нера бочий) кардинально меняются закономерности протекания ледов j: процессов. Конечный ледовый профиль для заканчивающегося пери ода является начальным для следующего. Контроль за сменой тех нологичаского реяша производится при помощи вспомогательно
величины, которая для рабочих периодов - нечетная, а для нерабочих периодов иаоб рот. Продолжительность периодов задается.
Модели предусматривают наличие дополнительных ступеней капора, линейные или локальные обогреватели труб, различные способы гтроложения тру6опроводО0 и т.д.
-
Впервые исследована взаимосвязь (формы оледенения со скоростью изменения вдоль продольной оси TJp<65f теиягратур; t фактической геипературы; t. - температури начала оледенения; tB„ - тевпературы заиерзаш»я воды при давлении отличней от ат-косфериого. Найдено количественное значение температурного ил-пора At„_ -- t - tnp > О на участке предельного оледенения.
-
Методо» численного эксперимента на ЭВМ исследоеагш сложные еиды оледенения трубопроводов, игеоцие место при перл-одической сиене рабочих и нерабочих гтеркодоа гидравлически:: систем и которые не отражены в общепринятых классификациях видов и форм оледенения: трубопроводов (П.A.So.'ооновский, Ю.А.Попов).
-
Исследована возможность работи сифонного водосброса при наличии оледенения трубопровода.
Практическая значимость работ». 1. Разработан метод расчетного обоснования необходимого объема теплозащитных мероприятий, учитывающий сложный режим эксплуатации трубопроводов гидравлических систем. Параллельно с эткн решается задача определения снижения пропускной способности трубопроводов" из-за их внутреннего оледенен"я при заданных метеорологических условиях.
.2. Создана расчетная база для определения необходимого е&ьеяз. теплоэ-зятитних мероприятий гр-пх групи:
.. 4 -
а) конструктивных (выбор диаметра труб, способа их прок
ладки и др.);
б) технологических (регулирование расхода протекающей
жидкости);
в) тепловых (попутный или локальный подогрев жидкости).
-
В связи с этим уже на стадии проектирования ножно обосновать оптимальный способ проложения и режим эксплуатации трубопроводов различного назначения.
-
Разработан графический метод оперативного прогноза форм оледенения трубопроводов без проведения большого объема вычислений на ЭВМ.
-
Конкретизированы условия работы сифонных водосбросов при наличии оледенении трубопровода.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на научно-технических конференциях НГАС в 1992-1996 г., на Всероссийской семинаре "Гидротехника-Север-гэкология-Гидро-кехаиика" г. Новосибирск в 1993 г., на научно-техническом совещании "Ледогермические аспекты экологии в гидроэнергетике" в г. Санкт-Петербурге в 1993 г.
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах.
Обьен работы. Диссертация состоит из введения, шести
глав, общих выводов, списка литературы и приложений и изложена
/%Г2 /о з9
на страницах, в той числе таблиц и рисунков. Список использованных литературных источников содержит 100 наименований трудов отечественных и зарубежных авторов.
