Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы.

Расчет трубчатой охлаждающей системы.

Трубчатые охлаждающие системы включают вентилируемые наружным воздухом трубы, жидкостные и парожидкостные термосифоны, прокладываемые горизонтально в подсыпке из крупноскелетного материала, по которой устраивается пол здания. Трубчатая охлаждающая система обычно применяется в промышленных зданиях, когда требуется передать на пол первого этажа большие нагрузки от транспорта и оборудования, а также во многих сельскохозяйственных зданиях. Преимуществом трубчатых систем является их низкая стоимость, недостатком – невысокая надежность работы. Последнее, прежде всего, относится к трубам, вентилируемым наружным воздухом, где вследствие выпадения и замерзания конденсата может происходить закупорка системы. Повышение надежности достигается двойным или тройным резервированием (прокладкой дополнительного по сравнению с расчетным количества Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. труб).

При проектировании трубчатых систем устанавливается требуемый радиус труб rтр, м, глубина их заложения от поверхности пола hтр, м, шаг расстановки в bтр, м, мощность подсыпки из крупноскелетного материала Нn.м, кроме того в системах вентилируемых наружным воздухом – расход воздуха V, м3/ч, и перепад температуры воздуха на входе и выходе из трубы ∆t, 0С.

Расчет ведется методом последовательных приближений. Вначале задаются частью параметров: rтр, hтр, bтр, ∆t, U. (U – скорость воздуха в трубах, м/ч).


При необходимости параметры корректируются. Затем вычисляются недостающие параметры tо’, Нn и для воздушных систем – V. Расчетная схема показана на рис. 10.1.

Рис.10.1. Схема к расчету трубчатой Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. охлаждающей системы

Рекомендуется в качестве первого приближения принимать следующие значения параметров:

rтр = 0,1 - 0,3 м; hтр = 1,0 - 1,5 м; bтр = 1,0-4,0 м; ∆t= 50С;

U= 1,5 - 3,0 м/с = 5400 - 10800 м/ч (U – скорость воздуха в трубах).

Расчет начинают с определения условной глубины заложения труб по формуле 10.1.

h0 = hтр + λпт. Rо (10.1)

где hо – условная глубина заложения труб, м;

λпт – коэффициент теплопроводности материала подсыпки в талом состоянии, Вт/(м.0С);

Rо– термическое сопротивление пола здания, м2.0С/Вт.

Если расстояние между трубами задано правильно, то должно выполняться следующее предельное условие, свидетельствующее о том, что происходит смыкание льдогрунтовых цилиндров вокруг труб, представленное формулой 10.2.

Th(n) < m, (10.2)

где m, n Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. – безразмерные параметры, определяемые по формулам 10.3 и 10.4.

Примечание: Th(х) – гиперболический тангенс, равный:

Th(х) = ,

, (10.3)

, (10.4)

где β – безразмерная температура, определяемая по формуле 10.5;

А– безразмерный параметр, определяемый по формуле 10.6;

Вi – критерий Био, безразм, вычисляется по формуле 10.7.

, (10.5)

где λпм– коэффициент теплопроводности материала подсыпки в мерзлом состоянии, Вт/(м . 0С);

tв.з – среднезимняя температура наружного воздуха, 0С;

остальные обозначения указаны выше.

, (10.6)

Примечание: arth(x) – гиперболический арктангенс, равный:

,

, (10.7)

где Кг – безразмерный коэффициент, учитывающий снижения тепловосприятия термосифонов в результате их горизонтального расположения, определяется по данным табл.10.1 для вентилируемых труб принимается Кг =1.



Таблица 10.1. Значение Кг

Рабочее тело термосифона При Rт, м2 . 0С/Вт
0,09 0,04 0,028 0,022 0,017 0,015 0,012 0,01 0,009
Аммиак 1,0 0,85 0,80 0,75 0,68 0,65 0,60 0,57 0,50
Хладон12 0,75 0,50 0,35 0,32 0,30 0,27 0,24 0,20 0,18

RТ – термическое сопротивление трубы теплообмену Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы., м2 . 0С/Вт, для парожидкостных термосифонов определяется по формуле 10.8, для вентилируемых труб – по формуле 10.9.

, (10.8)

где αн – коэффициент теплообмена между воздухом и поверхностью конденсатора термосифона, м2.0С/Вт; определяется по данным таблицы 10.2;

Fu, Fк – поверхность испарителя и конденсатора термосифона, м2.

, (10.9)

где U – скорость воздуха в трубе, м/ч.

Таблица 10.2. Значения aнк для стальных гладких (числитель) и оребренных (знаменатель) труб конденсатора парожидкостного термосифона, Вт/(м2.0С)

Радиус трубы, мм Скорость ветра, м/с
6,9/8,7 21/24,4 33/37,1 45/48,7 55/59,2
6,5/9,2 20/24,4 21/38,3 42/49,9 51/60,3
28,5 6,0/11,0 17/30,2 29/47,6 38/61,5 48/74,2
36,5 5,3/11,2 16/30,2 27/47,6 36/61,5 44/74,2
44,5 4,9/10,3 15/26,7 26/41,8 34/54,5 41/65,0
4,4/8,2 15/23,2 24/36 3147,6 38/56,8
63,5 4,1/11,8 14/33,6 23/53,4 30/68,4 37/83,5
3,6/10,6 14/29 22/45,2 29/59,2 36/71,9
3,4/10,0 13/25,5 21/39,4 28/52,2 35/62,6

Если условие 10.2 не выполняется, то следует уменьшить расстояние между трубами bтр и расчет повторить.

Следующим этапом вычислений является определение условной мощности талой зоны к концу зимнего Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. периода над трубами у, м по формуле 10.10.

, (10.10)

где m,n – то же, что и в формуле 10.2.

Далее проверяется условие 10.11, свидетельствующее о том, что при заданной глубине заложения труб hтр обеспечивается нормируемый температурный перепад между температурой поверхности пола и температурой воздуха в помещении ∆tн. Для производственных зданий, где этот перепад не нормируется, проверка условия 10.11 не проводится:

, (10.11)

где ∆tн – нормальный температурный перепад между температурой пола и воздуха в помещении, принимается равным 2,50С;

αb – коэффициент теплоотдачи от поверхности пола к воздуху в помещении, принимается равным 6,5 м2 . 0С/Вт;

Остальные обозначения даны выше.

Завершающий этап вычислений – определение среднегодовой температуры грунта под зданием tо Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы.’ 0С, и мощности подсыпки Нn, м по формулам 10.12 и 10.13.

, (10.12)

, (10.13)

где tср – средняя температура грунта на глубине заложения труб к концу зимнего периода, 0С, вычисляется по формуле 10.14;

λпт – коэффициент теплопроводности материала подсыпки в талом состоянии, Вт/(м . 0С);

τз , τл , τг – продолжительность зимнего, летнего и годового периодов, ч;

qf – удельные затраты тепла на оттаивание подсыпки, Вт ч/м3, рассчитывается по формуле 10.15;

μ – коэффициент, учитывающий отток тепла в мерзлую зону:

μ = 1- 0,033 . tо’.

Остальные обозначения даны выше.

, (10.14)

qf = q . γпс . Wпс+ 0,5 Спт. tзд. - 0,5 . Спм. tср, (10.15)

где q – удельная теплота таяния льда, 93 Вт ч/кг;

γпс – плотность сухого материала подсыпки, кг/м3;

Wпс – суммарная влажность материала Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. подсыпки, дол. ед;

Спт, Спм – объемная теплоемкость материала подсыпки в талом и мерзлом состояниях, Вт ч/м3 . 0С.

Остальные обозначения даны выше.

Для вентилируемых труб дополнительно по формуле 10.16 определяется расход воздуха в одной трубе:

V = π . r2тр. U (10.16)

Этот расход должен быть не меньше минимально допустимого расхода, иначе трубчатая система не обеспечит требуемый отток тепла от здания. Указанное предельное условие записывается в следующем виде, представленном формулой 10.17.

V > , (10.17)

где qтр – удельный теплоприток к трубе, Вт/м, определяется по формуле 10.18;

γвз – плотность воздуха, кг/м3;

Свз – удельная теплоемкость воздуха, равная 0,279 Вт ч/(кг . 0С);

bзд– ширина здания, м;

∆t Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. – разность температур воздуха на входе и выходе в трубу, принимается равным 50С.

qтр = , (10.18)

где А – то же,что и в формуле 10.4;

tтр – температура поверхности трубы, 0С, определяется по формуле 10.19.

tтр = , (10.19)

где Вi – то же, что и в формуле 10.4.

Если условие 10.17 не выполняется, то следует увеличить скорость потока воздуха в трубах или уменьшить расстояние между трубами и весь расчет повторить вновь, начиная с проверки условия 10.2.

Литература

1. Руководство по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтов. Стройиздат., М., 1980.

2. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Стройиздат., М., 1985.

3. СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Стройиздат., М., 1990.

4. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений. Стройиздат., М., 1995.

5. СНиП Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы. 2.02.03-85 Свайные фундаменты. Стройиздат., М., 1995.

6. Хрусталев Л.Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. Наука, М., 1971.

7. Цытович Н.А. Механика грунтов. Высшая школа, М., 1973.


documentbbszwaj.html
documentbbtadkr.html
documentbbtakuz.html
documentbbtasfh.html
documentbbtazpp.html
Документ Контрольная работа № 2. Расчет трубчатой охлаждающей системы.