Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по проблемам обеспечения устойчивости оснований и эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне 9
2. Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов в криолитозоне 14
2.1 Негативные геокриологические процессы 16
2.2 Влияние геокриологических процессов на устойчивость оснований и эксплуатационную надежность магистральных газопроводов в криолитозоне 18
3. Методический подход к принятию оптимальных проектно технических решений по обеспечению устойчивости оснований для повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов с применением технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований 25
3.1 Базы данных литотехнических систем 27
3.2 Алгоритм принятия оптимальных проектно-технических решений 30
4. Тепловое и механическое взаимодействие магистральных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами 34
4.1 Тепловое взаимодействие подземных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами 36
4.2 Механическое взаимодействие подземного газопровода с многолетнемерзлыми грунтами и оценка формируемого напряженно-деформированного состояния трубопровода методом численного математического моделирования 42
4.2.1 Результаты численного моделирования 46
4.2.2 Анализ результатов численного моделирования 54
4.3 Выводы по результатам моделирования теплового и механического взаимодействия подземного газопровода с многолетнемерзлыми грунтами 55
5. Технологии и технические средства термостабилизации грунтов для обеспечения устойчивости оснований с целью повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне 58
5.1 Существующие способы регулирования температурного режима грунтов оснований 59
5.2 Технология активной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов 61
5.3 Классификация охлаждающих устройств и их назначение 65
5.4 Двухфазные термостабилизаторы 70
5.5 Физические основы применения инновационных технических средств активной термостабилизации грунтов 85
5.5.1 Эффективность работы термостабилизаторов и ее оценка 86
5.5.2 Результаты оценки эффективности функционирования термостабилизаторов и выводы 93
6. Опыт практического применения технологии и инновационных технических средств активной термостабилизации грунтов на объектах газотранспортных систем 94
Заключение 106
Список использованных источников
- Влияние геокриологических процессов на устойчивость оснований и эксплуатационную надежность магистральных газопроводов в криолитозоне
- Алгоритм принятия оптимальных проектно-технических решений
- Механическое взаимодействие подземного газопровода с многолетнемерзлыми грунтами и оценка формируемого напряженно-деформированного состояния трубопровода методом численного математического моделирования
- Классификация охлаждающих устройств и их назначение
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из наиболее актуальных проблем проектирования, строительства и эксплуатации магистральных и промысловых нефтегазопроводов в северных и восточных регионах России является обеспечение устойчивости оснований и эксплуатационной надежности трубопроводов в условиях криолитозоны. Опыт строительства и эксплуатации северных газопроводов Якутска, Ямбурга и др. показал, что во многих случаях в результате теплового и механического взаимодействия трубопроводов с окружающей средой происходит нарушение равновесия в литотехнической системе «газопровод – грунт оснований» со значительным изменением естественных ландшафтов и с активизацией негативных геокриологических процессов, приводящих к деформациям трубопроводов, потере их проектного положения и, нередко, к аварийным ситуациям. Широкое применение в условиях мерзлых грунтов получили надземные газопроводы, что обусловливает актуальность темы обеспечения устойчивости их свайных оснований.
На сегодняшний день одним из наиболее применяемых и эффективных методов инженерной защиты магистральных трубопроводов и обеспечения несущей способности фундаментов зданий и сооружений в криолитозоне является технология и технические средства активной термостабилизации грунтов оснований. Однако методически принятие оптимальных проектно-техничеких решений, а также методика оценки эффективности применения данной технологии и технических устройств не в полной мере отражены в современной научно-технической и нормативной литературе.
Поэтому решение задачи повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов (МГ) в криолитозоне с применением технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов является актуальной темой исследований как с научной, так и с практической точек зрения.
Цель исследования состоит в разработке методов повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне на основе применения технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов.
Основные задачи исследования:
анализ нормативно-технической литературы по вопросам особенностей проектирования, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов в криолитозоне, в т.ч. по проблемам инженерной защиты и термостабилизации грунтов оснований объектов газотранспортных систем; негативного влияния геокриологических процессов на устойчивость оснований и надежность МГ, а также изучение существующих методик расчета теплового и механического взаимодействия МГ с многолетнемерзлыми грунтами; анализ теоретических подходов к применению технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований;
разработка алгоритма принятия оптимальных проектно-технических решений по обеспечению устойчивости оснований и методов повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов с применением технологии и технических средств активной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов оснований;
проведение расчетов и анализ результатов прогноза теплового и механического взаимодействия подземных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами;
разработка систематизации охлаждающих устройств;
проведение сравнительных расчетов эффективности работы термостабилизаторов различных типов и разработка методики их применения;
апробация практического применения технологии и инновационных технических средств активной термостабилизации грунтов на объектах обустройства месторождений и газотранспортных систем.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые разработаны алгоритм принятия оптимальных проектно-технических решений по обеспечению устойчивости грунтов оснований и методы повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне на основе применения технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов. В соответствии с разработанными методами проведена комплексная аналитическая оценка взаимодействия в литотехнической системе «подземный газопровод – грунт основания», основывающаяся на прогнозном моделировании теплового и механического взаимодействия подземных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами.
Составлена систематизация основных типов охлаждающих устройств, а также представлено научно-методическое и нормативное обоснование их применения. Разработана методика сравнительной оценки эффективности работы и применения технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований, а также проведены расчеты и проанализированы результаты математического моделирования эффективности работы парожидкостных термостабилизаторов различных типов и конструкций.
Основные защищаемые положения:
методы повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне на основе применения технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов;
методика комплексного прогноза теплового и механического взаимодействия подземных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами, осуществляемый на основе количественного анализа с учетом эмерджентных свойств литотехнической системы;
методика сравнительной оценки эффективности технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований для оптимизации решений по разработке проектно-технических решений с применением инновационных конструкций двухфазных термосифонов разноцелевого назначения.
Практическая значимость. Проведенное исследование вопроса обеспечения устойчивости оснований для повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне с применением технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований и разработанные методы могут быть применены для выбора оптимальных проектных решений и приняты в основу разработки специальной методической и нормативной документации.
Проведенный комплексный прогноз теплового и механического взаимодействия подземных газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами необходимо учитывать при разработке оптимальных проектно-технических решений на этапах строительства, эксплуатации, а также при проведении ремонтно-восстановительных работ.
Разработанная методика оценки эффективности технологии и технических средств активной термостабилизации грунтов оснований и результаты проведенных по ней термодинамических расчетов являются теоретической и практической базой для выбора эффективных проектно-технических решений.
Результаты диссертационных исследований применены и апробированы автором при разработке проектной документации и строительстве объектов обустройства Бованенковского НГКМ п-ва Ямал.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях и семинарах:
Научно-практическая конференция молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве», ОАО «ПНИИИС», Москва, 2006 г.
Международная конференция – 7-й Минский международный семинар «Тепловые трубы, тепловые насосы, холодильники, источники энергии», Минск, Беларусь, 2008 г.
Научно-практическая конференция молодых специалистов «Инженерные изыскания в строительстве», ОАО «ПНИИИС», Москва, 2009 г.
III Международная научно-техническая конференция Газотранспортные системы: настоящее и будущее (GTS-2009), ОАО «Газпром», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Москва, 2009г.
Международная IV конференция геокриологов России, МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, 2011г.
Международный симпозиум «Проблемы инженерного мерзлотоведения» 3-7 сентября 2011г., Институт мерзлотоведения СО РАН, г. Мирный, 2011г.
Международная конференция – 8-й Минский международный семинар «Тепловые трубы, тепловые насосы, холодильники, источники энергии», Минск, Беларусь, 2011 г.
XIX Международная научно-техническая конференция в г.Севастополе «Машиностроение и техносфера XXI века», Донецк, Украина, ДонНТУ, 2012г.
Публикации. Содержание диссертационной работы достаточно полно отражено в 18-ти научных работах, в т.ч. 7 в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, изложенных на 122 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы, 38 рисунков. Список использованных источников включает 109 наименований.
Автор выражает свою благодарность научному руководителю д.т.н. В.Я. Великодневу и к.т.н. Р.М. Баясану, также за помощь в проведении механических расчетов – В.С. Каленскому.
Влияние геокриологических процессов на устойчивость оснований и эксплуатационную надежность магистральных газопроводов в криолитозоне
Согласно п. 3.8.10 «Правил технической эксплуатации магистральных газопроводов»: «Как потенциально опасные следует выделять участки трассы с наиболее сложными мерзлотными инженерно-геологическими и технологическими условиями, к которым следует относить: участки, сложенные сильно льдистыми (суммарной льдистостью более 0,4), пучинистыми грунтами и подземными льдами; участки трассы, расположенные на границе между талыми и вечномерзлыми грунтами; участки трассы с наиболее высокими эксплуатационными нагрузками и воздействиями на трубопровод...»
Одной из наиболее актуальных проблем проектирования, строительства и эксплуатации магистральных и промысловых нефте- и газопроводов в северных и восточных регионах России является обеспечение их эксплуатационной надежности в условиях криолитозоны. Освоение северных газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, строительство систем магистральных трубопроводов и других объектов развитой инфраструктуры осуществляется в основном по I принципу строительства с сохранением грунтов оснований в мерзлом состоянии. Ввиду значительной протяженности месторождений и трубопроводов с севера на юг геокриологическое строение территорий освоения крайне неоднородно. Одни сооружения располагаются в пределах островного и массивно-островного распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) с температурами от минус 0,1 С до минус 3,0 С, а другие - в зоне сплошного распространения ММГ с достаточно низкими отрицательными температурами до минус 5 С.
Изменение геокриологических условий грунтов оснований объектов, как в процессе строительства, так и в период эксплуатации оказывает существенное воздействие на стабильность оснований и соответственно, на устойчивость самих сооружений. Развитие опасных негативных инженерно - геокриологических процессов, в том числе пучения, термокарста, просадок при оттаивании мерзлых грунтов и др. начинается даже при незначительных изменениях установившегося теплового баланса в геотехнической системе «атмосфера - сооружение - ММГ».
В процессе многолетних обследований выявлены многочисленные случаи деформаций и подвижек фундаментов различных сооружений как следствие ошибок, допущенных при проектировании, отклонений от проектных решений при строительстве, так и техногенного влияния в процессе эксплуатации этих объектов.
Режимные наблюдения за температурой грунтов и сопоставления их фактического состояния с материалами инженерно-геологических изысканий прошлых лет позволили в ряде случаев выявить изменения температурных режимов грунтов, глубин сезонного промерзания (оттаивания), что и определило причины деформаций сооружений.
Наряду с оттаиванием ММГ, вмещающих свайные фундаменты, сопровождаемым осадкой свай, наиболее распространенным типом деформаций оснований является сезонное и многолетнее выпучивание свай под воздействием сил морозного пучения, возникающих в слое сезонного промерзания-оттаивания. Так, например, на месторождении Медвежье многолетнее выпучивание свай составило 150-180 мм, а на ЛЭП в районе г. Н.Уренгоя оно достигло тысяч мм [4,10].
Северные районы Тюменской области и территория п-ва Ямал характеризуются сложными климатическими и инженерно -геологическими, геокриологическими и гидрологическими условиями. Грунты оснований представлены преимущественно суглинками, глинам и органическими грунтами, широко встречаются пластовые льды и грунты с морским типом засоления. В самой верхней части минеральные грунты являются преимущественно пылеватыми и относятся к категории пучинистых и сильно пучинистых. Среднегодовая температура грунтов меняется от минус 5 С до близкой к О С [3,16,28].
Алгоритм принятия оптимальных проектно-технических решений
Согласно ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные термины и понятия» под понятием надежность понимается «свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств».
Все описанные в разделе 2.1 геокриологические процессы крайне негативно сказываются на эксплуатационной надежности магистральных газопроводов вследствие потери устойчивости литотехнической системы и зачастую приводят к следующим негативным последствиям [31,32]:
При проектировании магистральных газопроводов нормы и правила напрямую не учитывают дополнительные продольные деформации, которые зачастую возникают при прокладке и эксплуатации МГ в криолитозоне. В частности в СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы» определение продольных напряжений производится без учета продольных и поперечных перемещений связанных с просадками и пучением мерзлого грунта. В процессе эксплуатации газопровода реализуются неравномерные деформации, которые невозможно напрямую учесть при проектировании. К развитию таких деформаций приводят многочисленные геокриологические процессы. Учет таких дополнительных деформаций, а также прогноз их развития и воздействия на трубу является главной задачей геотехнического мониторинга. Такой учет и прогноз возможен только при оценке параметров основных факторов, вызывающих эти деформации.
Влияние процесса пучения грунтов. В процессе укладки газопровода зачастую происходит уменьшение плотности грунтов. При наличии отепляющего воздействия трубопровода в зоне разуплотненных грунтов возрастает миграция влаги к околотрубному пространству. При промерзании таких водонасыщенных грунтов происходит интенсивное развитие процесса пучения. Это как правило приводит к разрушению обваловки и выпучиванию газопровода (рисунок 2) [10,67,73].
Процесс пучения активизируется как при промерзании сверху в зимний период, так и при промерзании от «холодного» трубопровода при отрицательной температуре транспортируемого газа. При значительном увлажнении околотрубного пространства, наличии пучинистых грунтов и промерзании от трубы процесс пучения может приводить к нарушению проектного положения трубопровода уже в начале зимнего периода. Также процесс пучения интенсифицируется при удалении снежного и растительного покрова, вследствие понижения температуры грунтов. Силы пучения также воздействуют на свайные основания и ростверки надземных трубопроводов, а также зданий и сооружений (рисунок 3,4) [4].
В процессе сезонного промерзания-оттаивания в результате неоднородности условий среды по длине и диаметру подземного трубопровода, как правило, реализуются две опасные схемы, способствующие возникновению изгибных деформаций (рисунок 1): при промерзании сверху ледяной массив, образующийся и смерзающий с верхней образующей трубы, продавливает трубопровод в нижележащие талые слои грунта; при оттаивании в весенний период в условиях нахождения верхней образующей трубопровода в талых грунтах избыточное давление на нижнюю образующую трубы, формируемое за счет мерзлых грунтов (в т.ч. за счет промерзания снизу и суточных заморозков), приводит к выдавливанию трубопровода на дневную поверхность.
Механическое взаимодействие подземного газопровода с многолетнемерзлыми грунтами и оценка формируемого напряженно-деформированного состояния трубопровода методом численного математического моделирования
При решении комплексной задачи взаимодействия в вышеуказанных системах особо актуальной является задача моделирования механического взаимодействия, а также оценка формируемого напряженно-деформированного состояния трубы. Определение НДС как правило проводится путем численного моделирования расчетных случаев методом конечных элементов (МКЭ).
Труба моделировалась балочными конечными элементами, все воздействия на трубу задавались в виде действия на узлы элементов сосредоточенных усилий [31].
В разделе 4.1 было проведено моделирование теплового взаимодействия в литотехнической системе «подземный газопровод многолетнемерзлый грунт». По результатам моделирования были сделаны выводы о том, что подземный газопровод оказывает существенную «тепловую» нагрузку на естественное температурное поле ММГ. Изменение естественных температурных полей приводит к активизации негативных геокриологических процессов, основными из которых являются - термокарст (с обводнением) и пучение грунтов, приводящие к всплытию и выпучиванию трубопровода соответственно.
С целью оценки влияния геокриологических процессов на устойчивость оснований и эксплуатационную надежность трубопровода необходимо решить следующие типы задач: оценка потенциальной (максимальной) нагрузки и перемещения от негативных геокриологических процессов с целью анализа степени воздействия; сопоставление «прогнозного» расчетного варианта с расчетом по данным обследований эксплуатируемого газопровода.
С учетом обозначенных задач моделирование проводилось для четырех вариантов [31]: 1. Определение НДС трубопровода и перемещения от расчетной архимедовой силы (максимальное потенциальное значение). 2. Определение НДС трубопровода и перемещения от действия расчетных значений пучения грунта расчетом согласно «Рекомендации» ПНИИИС, Москва 1986г. (максимальное потенциальное значение). 3. Определение НДС трубопровода и перемещения по данным деформации трубы от всплытия трубопровода, полученным в результате изысканий. 4. Определение НДС трубопровода и перемещения по данным деформации трубы от выпучивания трубопровода, полученным в результате изысканий. При моделировании механического взаимодействия от расчетных нагрузок трубопровод не ограничен в вертикальных перемещениях и НДС трубы достигало своих возможных максимальных значений, тогда как при моделировании реальных условий (по данным изысканий) перемещения трубопровода ограничивались выходом на дневную поверхность.
Трубопровод моделировался в суглинистых грунтах. К расчетным балочным моделям прикладывалась нагрузка от архимедовой силы (плотность окружающей среды 1200кг/м ), действующей на всей длине трубы, а так же учитывался вес трубы. На краях трубопровода моделировалась жесткое защемление (труба вмерзла в грунт). Нагрузка равномерно распределялась по всем узлам модели.
Определение НДС трубопровода от действия расчетных значений пучения грунта Задача решена в балочной постановке. На трубу действует распределенная нагрузка по длине 20 метров. Задача рассматривается как симметричная относительно центра, так же учитывается вес грунта сверху со следующими характеристиками: плотность грунта 1800кг/м3; высота 0.6м; ширина 3.4м.
Определение НДС трубопровода по данным деформации трубы от всплытия трубопровода, полученным в результате изысканий Задача решена в балочной постановке по результатам изысканий. В соответствующих узлах модели было задано перемещение трубопровода. Определялось НДС деформированного трубопровода. Определение НДС трубопровода по данным деформации трубы от выпучивания трубопровода, полученным в результате изысканий
Задача решена в балочной постановке. По результатам изысканий в соответствующих узлах модели было задано перемещение трубопровода. Определялось НДС деформированного трубопровода.
Как будет видно из результатов численного моделирования наиболее негативно и интенсивно на подземный трубопровод оказывает влияние процесс криогенного пучения грунтов (таблица 1).
С целью более детального рассмотрения негативного влияния процесса пучения проведено моделирование НДС сегмента трубы при действии нагрузки от пучения грунтов. Рассматривается сегмент трубопровода длиной 0.2 метра, подвергающийся нагрузкам от морозного пучения. Рассматривается 2 случая нагружения:
Нормальная нагрузка в вертикальной плоскости действует равномерно по нижней полуокружности сечения по всей длине сегмента трубы - вариант 5. Такой вариант распределения нагрузки характерен при естественном сезонном промерзании пучинистых грунтов.
Эквивалентная случаю 1 вертикальная нагрузка действует на нижней третьей части полуокружности сечения по всей длине сегмента трубы (локальное интенсивное пучение) - вариант 6. Данный вариант характерен при дополнительном источнике «холода» в качестве отрицательной температуры газа, приводящем к «мгновенному» промерзанию и инъекционному льдовыделению.
Определение НДС проводилось путем численного моделирования методом конечных элементов. Труба моделировалась оболочечными конечными элементами. Все воздействия на трубу задавались в виде действия на узлы элементов сосредоточенных усилий. Свойства материала и геометрия трубы аналогичны описанным выше.
Граничные условия - на торцах сегмента накладывались условия продолжения трубы. Для наглядности деформационные картины сегмента трубопровода показаны в увеличенном масштабе (рисунки 16-17).
Классификация охлаждающих устройств и их назначение
Физической основой использования СОУ - термостабилизаторов для инженерной защиты сооружений в криолитозоне является зависимость свойств дисперсных пород от температуры (когда она ниже температуры начала замерзания). Их прочность (на сжатие, сдвиг, отрыв от поверхностей фундаментов) многократно возрастает с понижением температуры, а сжимаемость и влагопроницаемость - снижаются. Поэтому активное глубинное охлаждение грунтового массива приводит к значительному повышению его несущей способности и устойчивости к воздействию потоков тепла и влаги - как от возводимых сооружений, так и вследствие нарушений естественного режима тепло- и влагообмена. Эти физические эффекты реализуются, в частности, при создании с помощью термостабилизаторов мерзлотных завес, грунтовых дамб и плотин с мёрзлым ядром, мёрзлых «чехлов» в приустьевых зонах добывающих скважин и т.д. Термостабилизация весьма эффективна и как средство защиты от морозного пучения. Кроме того термостабилизация грунтов посредством СОУ - мощное средство нейтрализации негативного влияния случайной изменчивости климатических факторов на устойчивость сооружений. Экономический эффект от их применения может многократно превышать их собственную стоимость. Никакие пассивные средства (теплоизоляционные покрытия и экраны, вентилируемые подполья, подсыпки и пр.) не могут дать такого эффекта [18,19,20].
В физической основе использования ДТ, как автономных теплопередающих устройств с фазовым превращением промежуточного теплоносителя (хладагента), лежит использование для своего функционирования в качестве побудителя движения находящейся в них жидкости гравитационных сил. ДТ представляет собой герметично закрытую трубу, полость которой частично заполняется теплоносителем. Отметим, что обычно все ТС являются вакуумированными закрытыми ДТ.
В полости ДТ происходят термодинамические процессы, совершается парорефрижераторный цикл: кипение (испарение), в результате которого образуется 2 фазы - паровая и жидкая, конденсация и свободно - конвективный тепломассоперенос между участками кипения и конденсации ДТ. При этом принято выделять в ДТ 3 зоны - нагрева (испаритель), транспортную и конденсации (конденсатор). Хотя деление это несколько условно, так как перенос жидкости и пара происходит по всей полости ДТ.
Функционирует ДТ следующим образом: при подводе теплоты к испарителю теплоноситель (хладагент) начинает кипеть, образующийся пар движется (поднимается) в конденсатор ДТ и конденсируется на его внутренних стенках, отдавая при этом теплоту фазового перехода охлаждающей среде (например, холодному воздуху). Конденсат под действием гравитационных сил движется (опускается) в испаритель, отдавая при этом холод охлаждаемой среде (например, грунту). Процессы тепломассопереноса в ДТ протекают непрерывно и это обеспечивает эффективную теплопередачу от одной среды к другой.
Эффективность (хладопроизводительность) ТС - ДТ определяется их тепловой мощностью и зависит, в основном, от общего термического сопротивления в системе «грунт - ТС - атмосфера». ДТ, применяемые для стабилизации температурного режима ММГ в основании сооружений в криолитозоне, имеют, как правило, протяженную (до 10 и более метров) зону испарения (ЗИ) с относительно низкой плотностью теплового потока (q 0,1 Вт/см2), что обусловлено термическим сопротивлением грунта [20].
В идеальном случае теплоноситель в ДТ, испарившийся в подземной зоне и сконденсировавшийся в надземном теплообменнике, стекает вниз в виде тонкой кольцевой пленки по всему внутреннему периметру корпуса ДТ. В реальной ситуации (при отсутствии внутренней капиллярной структуры ДТ) конденсат стекает в виде локального «ручья», что обуславливается отсутствием строгой осевой симметрии геометрических и тепловых параметров ДТ, а также всегда имеющим место (большим или меньшим) отклонением оси корпуса ДТ от вертикали (после установки термостабилизатора в предварительно пробуренную скважину). В этом случае на части внутренней поверхности корпуса в ЗИ образуется сухой участок, что может существенно влиять на теплотехнические характеристики гладкостенных (без капиллярной структуры) ТС. Степень этого влияния зависит от того, из какого материала изготовлен корпус ТС - ДТ [20].
Капиллярные структуры выполняются по всей внутренней поверхности ЗИ корпуса ДТ в виде проволочных сеток, пружин, канавок и т.д.
Решение о целесообразности и (или) необходимости применения того или иного типа ТС (гладкостенного или с размещенным в ЗИ конструктивом с капиллярной структурой) принимается на основе аналитической оценки.
