---

Значение коэффициента Ко предварительно находится по графику рис. 35 по величине средней годовой температуры грунта to.

Теплота таяния льда в грунте q вычисляется по формуле (69) при значении wн, определенной для t = to.

Величины коэффициентов теплопроводности и объемные теплоемкости грунта принимаются по табл. 4 для значений влажности, указанных в п. 12.14.

Надземные водопроводы

12.18. В зависимости от условий эксплуатации и диаметра водопровода возможны следующие случаи его работы:

образование ледяной корки на внутренних стенках труб не допускается;

образование ледяной корки на внутренних стенках труб допускается.

12.19. Если образование ледяной корки на внутренних стенках трубопровода не допускается, то расчетом надлежит определять или начальную температуру воды tí, или толщину теплоизоляции ??и при заданной начальной температуре воды.

Температура воды в начале расчетного участка трубопровода (сети или водовода) tн и толщина теплоизоляции ??и связаны соотношением

tн (18)

гае tв — минимальная среднесуточная температура наружного воздуха, °С;

е — экспонент (показательная функция). Значения приведены в прил. 3;

; (19)

(20)

(21)

aв — коэффициент теплоотдачи от воды к внутренним стенкам трубы, Вт/м2????С), определяемый по формуле

aв = 1415 (22)

ан — коэффициент теплоотдачи от поверхности трубопровода и наружному воздуху, Bт/(м2??°C), определяемый в зависимости от наружного радиуса (с изоляцией) и скорости ветра

ан = 37 (23)

v — скорость ветра, м/с.

Значения v0,8, (2r)0,2 и [2(r + ??и]0,2 определяются по графикам рис. 36, 37.

Рис. 36. График для определения величины v0,8

Рис. 37. График для определения величины ??

Рис. 38. График для определения коэффициента

Толщина теплоизоляции ??и при заданной температуре воды в начале расчетного участка трубопровода определяется подбором из формулы (18).

Выбор наиболее целесообразного сочетания начальной температуры воды и толщины теплоизоляции определяется теплотехническим и технико-экономическим расчетами.

12.20. При заданной температуре воды в конце расчетного участка трубопровода и толщине теплоизоляции ??и, температура воды в начале расчетного участка tн должна быть не менее

tн =(tк tв)e ??з + tв, (24)

где ??з и tв — то же, что и в формуле (18).

12.21. При заданной температуре воды в начале tн и конце tк расчетного участка трубопровода, требуемую толщину теплоизоляции ??и надлежит определять подбором из формулы

. (25)

12.22. Если на внутренней поверхности трубопровода допускается образование ледяной корки (в периоды резкого похолодания), то толщина ледяной корки ??л определяется по формуле

??л = 1,2 (26)

откуда S =

где ??л — коэффициент теплопроводности льда, Вт/м????С);

??м — продолжительность расчетного периода с температурой воздуха самого холодного месяца, ч;

tм — температура воздуха в расчетный период ??м, °С.

Значения tм и ??м принимаются по таблице Справочника по климату СССР Госкомгидромета («Число дней со средней суточной температурой в различных пределах»), при этом величина (tм — tв)?? по абсолютной величине должна быть наибольшей.

Трубопроводы в тоннелях или каналах

12.23. В случае когда трубопроводы укладываются в тоннеле или канале, расчетом надлежит определять:

глубину оттаивания грунта в основании тоннеля или канала в летнее время;

температуру воздуха в тоннеле или канале в зимнее время, необходимую для промораживания слоя грунта, оттаявшего под каналом за летний период;

расход воздуха для вентилирования тоннеля или канала в летнее и зимнее время;

толщину теплоизоляции труб;

изменение температуры теплоносителя по длине трубопровода, уложенного в тоннеле или канале.

12.24. Устойчивость вентилируемого тоннеля или канала и уложенных в нем трубопроводов при наличии льдонасыщенных грунтов в основании обеспечивается при соотношении

Нт = Нм. (27)

где Hт — глубина оттаивания грунта в летнее время в основании тоннеля или канала, равная толщине слоя замененного грунта или предварительно оттаянного и уплотненного, м;

Нм — глубина промерзания грунта основания тоннеля или канала в зимнее время, м.

12.25. Расчет глубины оттаивания и промерзания грунта надлежит производить по средним температурам воздуха за летний и зимний периоды.

12.26. Глубину оттаивания грунта в основании вентилируемого тоннеля или канала следует определять по формуле

(28)

где ?? — коэффициент, определяемый по графику рис. 38 в зависимости от параметра J:

(29)

(30)

где ??к — толщина стенки тоннеля или канала, м;

??к — коэффициент теплопроводности стенки тоннеля или канала, Вт/(м??°С);

b — ширина тоннеля или канала, м;

tл — среднелетняя температура наружного воздуха, °С;

??л — продолжительность периода года с положительной средне-суточной температурой, ч.

12.27. Расход воздуха на вентилирование в расчете на 1 м тоннеля или канала в летний период Gл , кг/ч, следует определять по формуле

(31)

где Св — теплоемкость воздуха, кДж/кг????С);

tпр — температура теплоносителя в прямой трубе теплопровода, °С;

tоб — температура теплоносителя в обратной трубе теплопровода, °С;

U — внутренний периметр тоннеля или канала.

Коэффициент теплопередачи К определяется по формулам: для прямой труби

(32)

для обратной трубы

(33)

где rпр и rоб — наружные радиусы прямой и обратной труб теплопровода, м;

ан — коэффициент теплоотдачи от поверхности теплоизоляции труб теплопровода к воздуху в тоннеле или канале, Вт/(м2??°С).

Если в тоннеле или канале кроме теплопровода укладываются другие трубопроводы (водопровод, канализация и пр.), то расход воздуха на вентилирование определяется только исходя из теплопотерь теплопровода.

12.28. Средняя температура воздуха в тоннеле или канале за период года с отрицательной температурой воздуха определяется по формуле

(34)

где J — определяется по формуле (29);

??з — продолжительность периода года с отрицательной средне-месячной температурой воздуха (зимний период), ч.

12.29. Расход воздуха на вентилирование в расчете на 1 м в тоннеле или канале в зимний период Gз, кг/ч, следует определять по формуле

, (35)

где ??з — среднезимняя температура наружного воздуха, °С;

(36)

h0 — расстояние от поверхности земли до верха канала, м.

12.30. Толщину теплоизоляции труб в тоннеле или канале ??и надлежит определять предварительно по величине допустимых среднегодовых теплопотерь по формуле

(37)

где tт — температура теплоносителя в трубе, °С;

qср — допустимая среднегодовая величина теплопотерь, Вт/м.

12.31. Перепад температуры теплоносителя ??t в самый холодный месяц следует рассчитывать по формуле

??t = (tт - tз.к ) (1 - е??). (38)

12.32. Если перепад температуры теплоносителя в трубах в самый холодный месяц окажется больше допустимого, то окончательная толщина теплоизоляции определяется по формуле

??и = r (е??1 - 1), (39)

где ??1 =

12.33. Тепловой расчет вводов в здания, принятых к прокладке в тоннеле или канале, производится так же, как и для магистральных тоннелей или каналов.

12.34. Размеры зоны оттаивания грунтов вокруг тоннелей или каналов определяются для положительной средней годовой температуры воздуха в канале.

12.35. Предельная глубина оттаивания грунтов под тоннелями или каналами определяется по формуле

hп = (??п m 1)r. (40)

Предварительно вычисляется значение ??:

?? = (41)

В расчетах принимается эквивалентное значение радиуса тоннеля или канала, вычисляемое по формуле

.(42)

где U — внутренний периметр тоннеля или канала; значение т вычисляется по формуле

(43)

По значениям ?? и т по номограмме (рис. 39) находится значение коэффициента ??п.

Рис. 39. Номограмма для определения коэффициента ??п

12.36. Глубина оттаивания грунта под тоннелем или каналом за время ?? следует определять по формуле для значений ?? ?? 0,1

h?? = (??0 m 1)r. (44)

Коэффициент ??0 находится по номограммам рис. 40 по значениям ??, т и параметру J, вычисляемому по формуле

(45)

Глубина оттаивания для промежуточных значении ?? и т определяется по интерполяции.

При значениях ?? > 0,1 расчет производится по формуле (40).

Рис. 40. Номограмма для определения коэффициента ??0

12.37. Предельное оттаивание грунта ln в горизонтальном направлении (от оси трубопровода) при ?? > 0,1 надлежит определять по формуле

ln = 0,5 ??п r, (46)

где ??п — коэффициент, определяемый по номограмме рис. 39 по значениям ?? по формуле (41) при

12.38. Оттаивание грунта в горизонтальном направлении l?? при ?? ?? 0,1 за время ?? следует определять по формуле

l?? = 0,5??оr, (47)

где ??о — коэффициент, определяемый по номограмме рис. 41 по значениям ?? по формуле (41) при и J формула (45).

Рис. 41. Номограмма для определения коэффициента ??о

Для значений ?? > 0,1 расчет производится по формуле (46).

12.39. При заданной глубине оттаивания грунта под серединой тоннеля или канала Нз среднегодовую допустимую температуру воздуха в тоннеле или канале tдоп

в зависимости от значения

?? = . (48)

надлежит определять по формулам:

при ?? ?? 0,1

tдоп = . (49)

при ?? > 0,1

tдоп = . (50)

Предварительно следует задаваться приближенным значением среднегодовой допустимой температуры воздуха в тоннеле или канале tдоп и определять значение ?? по формуле (48), после чего определять значение т по формуле (43) и значение ??0, равное:

??0 = + т + 1. (51)

при ?? ?? 0,1 по значениям ??0, ?? и т по номограмме рис. 40 находится значение J. По формуле (49) вычисляется значение tдоп. В случае расхождения предварительно заданного значения tдоп и вычисленного по формуле (49) более чем на 5?? расчет повторяется.

При ?? > 0,1 по значениям ??0 = ??п и т по номограмме рис. 39 находится значение ??. При расхождении предварительно заданного значения tдоп и вычисленного по формуле (50) более чем на 2?? расчет повторяется.

12.40. При заданной величине оттаивания грунта от оси тоннеля или канала в горизонтальном направлении Lз определение допустимой среднегодовой температуры воздуха в канале tдоп следует производить способом, аналогичным изложенному в п. 12.39.

По заданному оттаиванию грунта в сторону от тоннеля или канала Lз находится значение ?? по формуле

?? = , (52)

после чего задается приближенное значение tдоп и по формуле (48) вычисляется значение ??.

при ?? ?? 0,1 по значениям ??, ?? и т по номограмме рис. 41 находится значение J и по формуле (49) вычисляется значение tдоп.

При расхождении предварительно заданного значения tдоп (предварительно заданного и полученного расчетом) более чем на 5?? расчет повторяется при полученном расчетом значении tдоп.

При ?? > 0,1 вычисляется ??п = (53) и по значению ??п и т по номограмме рис. 39 находится значение ??, по которому по формуле (50) определяется значение tдоп.

Подземные водопроводы

12.41. Температуру воды в конце tк и в начале tн расчетного участка трубопровода (сети или водовода), если не учитывается нагрев за счет трения воды о стенки трубопровода, следует определять по формулам:

(54)

(55)

(56)

где v — коэффициент, зависящий от степени заполнения трубопровода (для напорных трубопроводов v = l); для самотечных трубопроводов, работающих неполным сечением, определяется по табл. 2;

К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м??°С), определяемый по формулам:

для трубопроводов без теплоизоляции

(57)

где R0 — определяется по графику рис. 42 в зависимости от отношения

для трубопроводов с теплоизоляцией

(58)

где Rи — термическое сопротивление теплоизоляции трубопровода, м????С/Вт.

Таблица 2

Рис. 42. Номограмма для определения вспомогательной величины R0

12.42. При подогреве трубопровода электрическим кабелем, уложенным вдоль трубопровода, не рекомендуется полностью срабатывать талую зону грунта, окружающего трубопровод, даже во время аварий. За минимальную толщину слоя грунта сверху трубы принимается слой, равный по величине радиусу трубопровода (рис. 43).

Рис. 43. Схема для расчета талика вокруг трубопровода

1 — поверхность грунта; 2 — трубопровод; 3 — нулевая изотерма; 4 — талик

12.43. Температуру воды в трубопроводе, °С, необходимую для образования над верхней образующей трубы талика толщиной rн, надлежит определять по формуле

(59)

где dн — наружный диаметр трубопровода, м.

12.44. Уравнение нулевой изотермы вокруг неизолированного трубопровода выражается зависимостью

(60)

где Q — тепловые потери трубопровода при подземной прокладке, Вт/м;

??r — приведенный коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м??°С);

(61)

где yi — расстояние от поверхности земли до верха талика, м, рис. 43;

х, у — координаты пулевой изотермы.

При x = 0, y1 = h — dн

(62)

12.45. Тепловые потери трубопровода, для x = 0, y1 = h — dн равны, Вт/м,