ТУННЕЛИ В НАРУЖНОЙ ПОЧВЕ

Возьмем эскиз туннеля (рис. 83) иод заводским двором и проследим способ расчета теплопотерь.

а) Теплопотерн боковых стенок. В точках. х по внешней боковой поверхности туннеля при отсутствии притока теплоты от него в почву имелся бы зимой лишь естественный поток теплоты в почве снизу вверх. Величина его для заданных климатических условий опре­деляется, как сказано выше, иа основании таблиц почвенных температур.

Этим потоком и обусловливается естественное распределение темпе­ратур в почве, т. е. их градиенты по глубине (соответственно изме­няющимся термическим сопротивлениям в сторону наружного воздуха). Мы будем принимать эго распределение, как в установившемся состоя­нии, по наклонной прямой, т. е. рост температур от поверхности вниз по наклонной прямой, соединяющей точку нулевой температуры на глубине промерзания с точкой поверхностной температуры почвы (см. эскиз слева); последняя (/0) для свободного грунта определится из уравнения теплового баланса для точек поверхности земли под снегом,

как это было показано выше в § 1, или по климатологическим данным
с помощью экстраполяции.

Тогда на любой глубине k м температура почвы будет равна:

, И — h
[о „ •

Перейдем к точкам х при прогреве от туннеля в установившемся
состоянии этого прогрева. Так как воздействие туннеля на все точки х
по вертикали одинаково, то надо полагать, что температурные разности
между этими точками почти не изменятся сравнительно с естественным
состоянием, т. е. в каждой точке будет иметь место приток снизу,
равный приблизительно Q.

В самом деле, точки х внизу меньше получают теплоты от туннеля
(в силу меньшей разности температур с его воздухом), но зато лучше

аккумулируют ее (под защитой более
толстого слоя почвы), следователь-
но примерно одинаково прогреваются
сравнительно с более высокими точ-
ками X.

Исходя из этого, найдем темпе-
ратуру tx для некоторой точки X,
находящейся в глубине h м, со-
ставив для нее уравнение тепло-
вого баланса. Точка х будет полу-
чать теплоту слева и снизу, а отда-
вать ее вверх (к наружному возду-
ху) н вправо, к следующим слоям
холодной почвы. Разделим мысленно
эти последние слои на равные части

вертикальными плоскостями с промежутками Д м и будем учитывать тем-
пературы в серединах этих слоев х,, х„, д:3 и т. д. Тогда упомянутый
тепловой баланс для точки х выразится следующим образом:

Приток слева будет равен —tx), где ks———

например толщину кладки ек — 0,6 м и ее коэфициент ^ = 1.Q (с поч­венной влажностью), Т = -{-10° и ав = 7,5, имеем &g=l,37, а приток от туннеля будет 1,37 (10 — tx); вместе же с естественным притоком снизу имеем Q -{— 1,37 (10 — tx).

Расход теплоты вверх будет равен: к0 (х-

І—г;

>г+>,:+7г

при h — 1,0 Хп == 1,5, вс = 0,20, Хо = 0,55, ан = 20 это дает k0 —0,9, а расход будет 0,9 (х—7" ).

Наконец расход вправо, в сторону холодного грунта, будет:

приняв

1

+ £■

7"), причем

если примем Д = 0,5 м. Таким образом имеем уравнение:

<?+ 1.37 (10 _ Q — 0,9 (tx — Г ) + G (tx — tj.

Из пего определим іг в функции от tx. Имеем вообще:

Далее составим уравнение теплового баланса для точки хг Она будет получать теплоту слева от точки х и снизу в виде нормального по­тока, а терять вверх и вправо.

Аналогично предыдущему уравнение будет:

Q+ь4"л — У = <*„ — т’н) -1- — х У — У ■

где < известно в функции от t ; отсюда # = о (/ ).

Я/; ** л Я/о з ^ 3/

Для точки х, имеем уравнение:

УтР,-у=*; у — y-f-r у-у-

откуда tx = ©, (7г).

Таким же образом получим f = ®5С^е) н т — д-

На достаточном удалении от туннеля можем принять соответствую­щую температуру слоя земли хп равной естественной температуре ее

rj ^

без влияния подогрева от туннеля, т. е. равной величине t0 • —,

/У — h

и таким образом приняв vn (tx) = t0 —jj—, найти tx.

Разумеется, чем больше слоев возьмем в расчет, тем будет точнее решение.

Таким образом можем определить теплопотерю в любой точке боко­вой поверхности по’формуле k3 (Г, — t ).

б) Теплопотерн- днища. На крайней внешней точке (угле) днища температура і совпадает с определенной для того же пункта боковой стены. Определим температуру tx под серединой днища. Для составления уравнения теплового баланса обратим внимание на то, что приток теплоты имеется только сверху от туннеля, а расход — в обе боковые стороны, к точкам с температурой t поровну и кроме того еще потеря вниз. Последняя ниже предыдущих; но можем при­нять ее с некоторым запасом в расчете равной с ними. Тогда имеем уравнение:

/г4 (10 — tx) = (4 — О»

где L — ширина туннеля и /г, ■—коэфициеит теплопередачи пола.

Отсюда найдем температуру tx, а попей к по t—среднюю темпера­туру подполья, следовательно и теплопотерю пола.

в) Теплопотерн верхним перекрытием. Для правильного выбора коэфициентов X надо прежде всего узнать, в каком состоянии буду’т грунт н снег над перекрытием — в талом или замерзшем. Для этого определим температуру tx в разделительной плоскости между бетоном перекрытия и землей. Для этого пишем уравнение теплового баланса для этого уровня:

А5(10-/*) = Ав(*,— Та),

где

и •

/г!—————————————-

С 1 . е е

+ Т <ГРУНТ) + Г (спег)

Найдя tm увидим агрегатное состояние грунта (точнее — влаги в грунте) п выберем для него соответствующий коэфициент X. После этого рассчитываем теплопотерю перекрытием, как стенкой в воздуш­ной "среде.

Рассмотренный вопрос о теплопотерях туннеля дает нам возмож­ность определять степень изоляции его трубопроводов для обеспечения желаемой в нем температуры 7". Очевидно, то же количество теплоты Q, которое теряет туннель при этой температуре, должно быть выделяемо трубопроводами при искомой их изоляции. Взяв уравнение (8) из части I, главы 1, легко проверим по заранее найденному Q любую предположенную изоляцию.

Posted in ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *