Innovaciones en la tecnología de instalación de estabilizadores de calor verticales del suelo. Ejemplos de tecnologías utilizadas en la construcción de la parte lineal de gasoductos. Dispositivo de lastre de contenedor de polímero: diseño mejorado dual pcbu-mks
La invención se refiere a la construcción en zonas de permafrost, y en particular a estabilizadores de calor del suelo para congelar cimientos. El estabilizador térmico del suelo contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en las partes superior e inferior de las cuales se encuentran las zonas de intercambio de calor. Además, en al menos una zona de intercambio de calor, se instala un inserto anular que tiene un área superficial específica aumentada. La superficie externa del inserto está en contacto con la superficie interna de la carcasa en la zona de intercambio de calor. El área de la sección transversal del inserto anular no excede el 20% del área de la sección transversal de la cavidad corporal. El resultado técnico consiste en aumentar las características de transferencia de calor al tiempo que se mantiene la compacidad del estabilizador de calor, así como en aumentar la eficiencia del estabilizador de calor del suelo. 5 cp f-ly, 3 enfermos.
La invención se refiere a la construcción en zonas de permafrost, por ejemplo, cerca de pilas de soportes de líneas de transmisión de energía, oleoductos y gasoductos y otros objetos de construcción, a saber, estabilizadores térmicos del suelo para congelar cimientos.
Se conoce un termosifón de dos fases, que contiene al menos una carcasa sellada parcialmente llena de refrigerante con zonas de evaporación y condensación y un radiador con aletas longitudinales ubicadas en la última zona (Termopozos en construcción en el norte. - L.: Stroyizdat, 1984, p. 12).
También se conoce un termosifón de dos fases, que contiene al menos una caja sellada parcialmente llena de refrigerante con zonas de evaporación y condensación y un radiador con aletas longitudinales ubicadas en la última zona (Patente rusa 96939 IPC F28D 15/00 del 18/02/2010).
Una desventaja de los termosifones conocidos es su eficiencia relativamente baja, por lo que se requiere un gran aumento en las características de masa y tamaño de un termosifón de dos fases para la transferencia de grandes flujos de calor.
El diseño descrito en el artículo publicado en Internet en http://iheatpipe.ru/doc/termostab.pdf fue elegido como prototipo. El artículo dice que “en los casos de cualquier acero, es necesario crear una estructura capilar en la zona de evaporación (rosca, espiral, ranuras, malla, etc.). Cabe señalar que en un vehículo (estabilizador térmico) hecho de aleaciones de aluminio (TMD-5 de todos los modelos, ТТМ y ДУУ-1), si es necesario, en la superficie interna de la zona de evaporación, y en los vehículos restantes, casi siempre se usan resortes o espirales. Entonces, por ejemplo, en los vehículos de tipo TSG-6, VT y TSN, la estructura capilar está hecha en forma de bobinas en espiral de alambre inoxidable con un diámetro de (0.8-1.2) mm con un paso en espiral de 10 mm en la superficie interna del ZI DT ”. Sin embargo, las opciones estructurales propuestas (roscado, ranuras, malla, etc.) son muy difíciles de fabricar en la superficie interna de las tuberías, razón por la cual se propone la versión en espiral. Además, las dimensiones dadas en el artículo (una espiral de un alambre con un diámetro de 0.8-1.2 mm con un paso de 10 mm) no nos permiten hablar sobre la capilaridad de la estructura en la zona de evaporación. La espiral o resorte propuesto aumenta ligeramente el área de transferencia de calor y tiene una eficiencia insuficiente.
El objetivo de la invención es la creación de un estabilizador térmico del suelo, hecho en forma de un tubo de calor con una orientación positiva, con un área de transferencia de calor aumentada para aumentar las características de transferencia de calor.
El resultado técnico es aumentar la eficiencia del estabilizador térmico del suelo, aumentar las características de transferencia de calor y mantener su compacidad.
El problema está resuelto y el resultado técnico se logra por el hecho de que el estabilizador térmico del suelo contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante. En las partes superior e inferior de la carcasa hay zonas de intercambio de calor. Además, en al menos una zona de intercambio de calor, se instala un inserto anular que tiene un área superficial específica aumentada. La superficie externa del inserto anular está en contacto con la superficie interna del alojamiento en la zona de intercambio de calor, mientras que el área de la sección transversal del inserto anular no excede el 20% del área de la sección transversal de la cavidad interna del alojamiento.
El inserto en forma de anillo puede estar hecho de un metal esponjoso, un alambre metálico enredado al azar o un conjunto de mallas planas de malla fina y metálica.
Un inserto anular en un extremo puede estar provisto de un anillo cónico corrugado. Además, el diámetro del orificio interno del anillo cónico es menor que el diámetro interno del inserto anular. En la superficie externa del anillo cónico, se hacen salientes para el contacto con la superficie interna de la carcasa.
La solución propuesta en la invención permite aumentar el área de transferencia de calor en el estabilizador térmico del suelo en más de 15 veces sin aumentar las dimensiones externas del dispositivo.
La invención se ilustra adicionalmente mediante una descripción detallada de ejemplos específicos, pero no limitativos de la presente solución, de su implementación y los dibujos adjuntos, que representan:
la figura 1 es una realización de un estabilizador de calor del suelo con un inserto anular de un conjunto de mallas planas de metal fino de malla fina;
la figura 2 es una realización de un estabilizador de calor del suelo con un inserto anular de alambre de metal enredado aleatoriamente;
la figura 3 - anillo corrugado.
El estabilizador térmico del suelo con un inserto anular de un conjunto de mallas planas finas de malla fina se muestra esquemáticamente en la FIG. 1. El termoestabilizador consiste en una carcasa sellada 1 ubicada verticalmente, hecha, por ejemplo, en forma de un cilindro hueco. Los extremos de la carcasa 1 en ambos lados están sellados herméticamente con cubiertas 2. Dentro de la carcasa 1 hay dos zonas de intercambio de calor en sus partes superior e inferior. La carcasa 1 en la región de la zona superior de intercambio de calor está equipada con un radiador, cuyos elementos de liberación de calor son placas 3 montadas en la superficie exterior de la carcasa 1. Se vierte un refrigerante en la cavidad interna de la carcasa 1, para lo cual se puede usar freón o amoníaco o algún otro refrigerante conocido.
El inserto anular según la invención puede instalarse tanto en la zona superior de intercambio de calor como en la zona inferior. Sin embargo, es preferible instalar un inserto anular en ambas zonas. Estructuralmente, el inserto anular se puede hacer en forma de cartucho 4, como se muestra en la FIG. 1. El cassette 4 consta de un conjunto de anillos hechos de malla, o de un conjunto de placas con muchos agujeros. El cassette 4 consta de dos placas finales 7, que se unen mediante varillas longitudinales 6 con tuercas 5. Entre las placas finales 7 hay un conjunto de anillos de malla o placas con agujeros. El diámetro exterior del cartucho 4 es igual al diámetro interior de la carcasa 1. El cartucho 4 en la carcasa 1 se instala con un ajuste de interferencia, para lo cual la carcasa 1 se calienta y el cartucho se enfría, después de lo cual el cartucho se instala en la carcasa 1. Esta instalación le permite lograr un ajuste perfecto del inserto a la carcasa 1. Además es posible instalar el anillo corrugado 8 que se muestra en la FIG. 3. El anillo corrugado 8 tiene un diámetro interno más pequeño que el diámetro interno del inserto anular, lo que le permite atrapar las gotas enfriadas de refrigerante que caen libremente dentro de la cavidad del inserto, y dirigirlas a la superficie interna del alojamiento 1, lo que permite aumentar el grado de enfriamiento del alojamiento en esta zona.
Un diseño similar puede tener un inserto anular de metal con una estructura esponjosa con poros abiertos.
En la fig. 2 muestra la construcción de un estabilizador de calor del suelo, en el alojamiento 1 del cual está instalado un inserto anular de alambre de metal enredado aleatoriamente. El inserto se instala en la zona superior de intercambio de calor. El termoestabilizador consiste en una carcasa 1 hecha en forma de cilindro hueco. Los extremos del alojamiento 1 en ambos lados están sellados por las cubiertas 2 (la segunda cubierta en la Fig. 2 no se muestra). La carcasa 1 en la zona superior de intercambio de calor está equipada con un radiador, cuyos elementos de eliminación de calor son las placas 3 montadas en la superficie exterior de la carcasa 1.
Estructuralmente, el inserto anular de alambre metálico enredado aleatoriamente también se puede hacer en forma de un cartucho 9, como se muestra en la FIG. 2. El cassette 9 consiste en un alambre metálico enredado (no indicado en la figura 2) ubicado entre dos placas finales 7, que están apretadas por varillas longitudinales 6 con tuercas 5. Un inserto anular hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente tiene la forma de un cilindro. Dentro del cilindro de alambre metálico enredado, se encuentra un resorte espiral espaciador 10. Después de instalar el cartucho en el cuerpo estabilizador de calor 1, el resorte espiral espaciador 10 se comprime apretando las tuercas 5. En este caso, el resorte espiral espaciador 10 se expande y presiona el lado exterior del cilindro de alambre metálico enredado en la superficie interna de la carcasa 1 El diseño del casete 9 le permite presionar con fuerza el inserto desde un cable de metal enredado al azar hasta la pared interna de la carcasa 1, que proporciona un máximo calor mal.
El termoestabilizador funciona de la siguiente manera. El estabilizador de calor es un tubo de calor con una orientación positiva según GOST 23073-78, es decir. La región de condensación se encuentra por encima de la región de evaporación del tubo de calor.
En la temporada de invierno, el refrigerante, que cae en la zona superior de intercambio de calor, se enfría. Esto se ve facilitado por las bajas temperaturas ambientales. El refrigerante enfriado en forma de gotas bajo la acción de la gravedad cae en la zona inferior de intercambio de calor. Para una mayor eficiencia de enfriamiento, la zona superior de transferencia de calor está equipada con un radiador hecho en forma de placas 3 montadas en la superficie exterior de la carcasa 1. La invención puede mejorar significativamente la eficiencia de enfriamiento al aumentar el área de transferencia de calor debido al uso de un inserto que tiene un área superficial específica más alta.
En la zona de intercambio de calor inferior del estabilizador de calor, el calor se intercambia entre el refrigerante con una temperatura reducida y el suelo que tiene una temperatura superior a la temperatura del líquido refrigerante. El líquido refrigerante se calienta, pasa a un estado gaseoso y sube por el orificio central de la carcasa 1 y el inserto anular, mientras que el suelo del exterior de la carcasa 1 se congela. Cuando se usa un inserto anular que tiene una superficie específica aumentada, la eficiencia de transferencia de calor aumenta, sin embargo, el área transversal del inserto anular no debe exceder el 20% del área de la sección transversal de la cavidad interna de la carcasa 1. Cuando la ocupación es de hasta el 20% del área de la sección transversal de la cavidad de la carcasa 1 del inserto, la velocidad no disminuye El movimiento del vapor de refrigerante, que no afecta la eficiencia de transferencia de calor. Si el área de la sección transversal del inserto excede el 20%, entonces la tasa de aumento del refrigerante se reduce significativamente y la eficiencia de transferencia de calor se reduce.
También es posible usar un anillo corrugado 8 para aumentar la eficiencia del termoestabilizador, lo que le permite dirigir el refrigerante en forma de gotas desde la zona axial central del termoestabilizador hasta la pared de la carcasa 1, lo que también aumenta la eficiencia del trabajo.
El uso del estabilizador térmico del suelo propuesto según la invención puede aumentar significativamente la eficiencia de su trabajo, mientras que sus dimensiones externas no cambian.
1. El estabilizador térmico del suelo que contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en las partes superior e inferior de las cuales hay zonas de intercambio de calor, mientras que al menos una zona de intercambio de calor tiene un inserto anular que tiene una superficie específica aumentada, la superficie externa del inserto está en contacto con la superficie interna de la carcasa en zona de intercambio de calor, y el área de la sección transversal del inserto anular no excede el 20% del área de la sección transversal de la cavidad del cuerpo.
2. El estabilizador térmico del suelo según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular está hecho de metal con una estructura esponjosa con poros abiertos.
3. El estabilizador térmico del suelo según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular está hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente.
4. El estabilizador térmico del suelo según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular es un conjunto de mallas planas de malla fina y metálica.
5. El estabilizador térmico del suelo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular está hecho en forma de cartucho.
6. El estabilizador de calor del suelo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto en forma de anillo está provisto de un anillo cónico corrugado en un extremo, el diámetro del orificio interno del anillo es menor que el diámetro interno del inserto, y las protuberancias para contactar la superficie interna del alojamiento están hechas en la superficie externa del anillo.
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La invención se refiere a la construcción de instalaciones industriales y civiles en la zona de permafrost para garantizar su fiabilidad. El termosifón incluye un condensador, un evaporador y una sección de tránsito entre ellos en forma de una tubería amortiguada redonda en ambos lados, instalada verticalmente e inmersa en el suelo hasta la profundidad del evaporador, el aire se bombea fuera de la cavidad de la tubería, en cambio, la cavidad se llena con amoníaco, parte de la cavidad se llena con amoníaco líquido, el resto está saturado vapor de amoniaco.
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La invención se refiere a la ingeniería de calor en el campo de la construcción, y en particular a la estabilización térmica de los cimientos del suelo de cimientos de pilotes de tuberías y tuberías subterráneas ubicadas en suelos de permafrost. El método de estabilización térmica de los suelos de los cimientos de los cimientos de los soportes de tuberías y tuberías subterráneas consiste en excavar suelos helados en las bases de los cimientos de los soportes de tuberías, tuberías subterráneas y colocar material compuesto en las muescas, instalando al menos dos estabilizadores de suelo a lo largo de los bordes de la excavación, Este material compuesto tiene una composición con una relación de componentes, peso. %: suelo arenoso con grava 60-70, polímero espumado modificado 20-25, refrigerante líquido 5-20 o suelo arenoso grueso 70-80, polímero espumado modificado 10-15, refrigerante líquido 5-20. Para la impregnación de polímeros, se selecciona un refrigerante líquido, caracterizado por una alta capacidad térmica y una baja temperatura de congelación de hasta -25 ° C. El resultado técnico consiste en aumentar la fiabilidad de la estructura durante la construcción de cimientos de pilotes de soportes de tuberías y tuberías subterráneas ubicadas en suelos de permafrost, asegurando la operación segura de las tuberías de petróleo en condiciones de diseño durante un período de tiempo específico en el territorio de distribución de permafrost. 5 cp cristales, 1 il., 1 pestaña.
La invención se refiere al campo de la construcción de tuberías de tendido subterráneo y puede usarse para proporcionar estabilización térmica de suelos durante la colocación subterránea de tuberías en permafrost y suelos blandos. El dispositivo para la estabilización térmica de los suelos de permafrost contiene al menos dos estabilizadores de calor del suelo basados \u200b\u200ben termosifones de dos fases, que incluyen una parte del condensador por encima del suelo y partes de transporte y evaporación subterráneas, y al menos un elemento conductor de calor hecho en forma de una placa de material de disipación de calor con una conductividad térmica de al menos 5 W / m⋅K. Al menos dos estabilizadores de calor del suelo están instalados en ambos lados de la tubería de colocación subterránea, y al menos un elemento conductor de calor está instalado debajo del material aislante del calor que separa la tubería de colocación subterránea del techo de los suelos de permafrost, y tiene aberturas para conectarse con las partes de evaporación de al menos dos estabilizadores térmicos del suelo. . El resultado técnico consiste en aumentar la eficiencia de conservación de los suelos de permafrost o congelar los suelos débiles de los cimientos de los objetos del sistema de tuberías para garantizar la seguridad durante el período designado de operación en condiciones de diseño. 2 n. y 6 z.p. cristales, 2 il., 1 tableta, 1 ave.
La invención se refiere al campo de la construcción y operación de edificios en áreas con condiciones complejas de ingeniería y geocryológicas, a saber, estabilización térmica de permafrost y suelos blandos. Un método para instalar estabilizadores de calor en un subsuelo ventilado de edificios operados incluye perforar al menos un pozo vertical en un subsuelo ventilado sin perturbar los pisos del edificio. Instalación en el pozo de un estabilizador de calor que contiene una tubería de evaporador cargada con refrigerante y un condensador, la tubería está hecha con la posibilidad de doblarse, cuyo radio no excede la altura del subsuelo ventilado. La profundidad de instalación del termoestabilizador es tal que el condensador se encuentra por encima del nivel del suelo en un subsuelo ventilado. El resultado técnico consiste en simplificar la instalación de termoestabilizadores debajo del edificio operado, mejorar la capacidad de mantenimiento del sistema de enfriamiento del suelo y simplificar su mantenimiento, aumentar la capacidad de carga de los suelos base enfriándolos en toda el área del subsuelo ventilado del edificio operado mientras reduce la cantidad de termoestabilizadores utilizados y libera el área circundante debido a colocando elementos de enfriamiento en un subsuelo ventilado. 3 s.p. f-ly, 3 enfermos.
La invención se refiere al campo de la construcción de estructuras en condiciones complejas de ingeniería y geológicas del permafrost. La invención está dirigida a la creación de termosifones profundos con evaporadores subterráneos ultra profundos, del orden de 50-100 mo más, con una distribución de temperatura uniforme en la superficie del evaporador ubicado en el suelo, lo que permite un uso más eficiente de su potencia potencial para eliminar el calor del suelo y aumentar la eficiencia energética del dispositivo utilizado. . Según la primera realización, el termosifón junto con el manguito se sumerge verticalmente en el suelo a una profundidad de 50 m. El termosifón contiene un cuerpo tubular sellado con zonas de evaporación, condensación y una zona de transporte entre ellos. El condensador en la zona de condensación está hecho en forma de una tubería central de gran diámetro y ocho tuberías de menor diámetro con un aleteo externo de aluminio ubicado alrededor de la tubería central. Las boquillas están conectadas a las aberturas en él, y se coloca un separador con boquillas pasantes en la parte inferior del tubo central para pasar una mezcla de refrigerante con gotitas de vapor (amoníaco en la primera realización o dióxido de carbono en la segunda) desde el evaporador al condensador y el drenaje de condensado de amoníaco desde el condensador. A través de las tuberías se montan en la placa del tubo. Se conecta una tubería interna de polietileno a la parte inferior de la tubería de drenaje de condensado ubicada en el centro de la placa, que se baja a la parte inferior de la tubería del cuerpo del evaporador. En la parte inferior de la tubería de polietileno, se hacen agujeros para el flujo de refrigerante líquido en el espacio entre anillos formado por las paredes de las tuberías del cuerpo del evaporador y la tubería interna. Según la primera opción (refrigerante - amoníaco), el termosifón se sumerge en una manga llena con 25-30% de agua con amoníaco. El grado de llenado del termosifón con amoníaco líquido ε \u003d 0,47-0,52 a 0ºC. Según la segunda opción, el termosifón se llena con dióxido de carbono y se sumerge verticalmente en el suelo sin una manga, el grado de llenado con dióxido de carbono líquido es ε \u003d 0.45-0.47. 2 n. y 2 z.p. f-ly, 5 ill., 2 ave.
La invención se refiere al campo de la construcción en áreas con condiciones difíciles de ingeniería y geocryológicas, donde se usa la estabilización térmica de permafrost y suelos congelados con plástico, y puede usarse para mantener su estado congelado o congelado, incluso en pozos que son inestables en paredes y propensos a resbalarse. y colapso El método incluye perforar un pozo vertical con una cadena de barrena hueca (PS) hasta la elevación de diseño, seguido de quitar la broca central extraíble, instalar un cabezal de cementación con una manguera de la bomba de cemento en la parte superior de la PN, extraer la PN con el suministro simultáneo de mortero de cemento a través de la PN para llenar el pozo e instalar un dispositivo de enfriamiento con Una carcasa aislante del calor en el condensador (a temperaturas negativas del aire atmosférico), que se retira después de endurecer el mortero de cemento. La solución técnica propuesta permite garantizar la capacidad de fabricación de la instalación de dispositivos de enfriamiento, la eficiencia del proceso de enfriamiento del suelo y la durabilidad de las estructuras de enfriamiento enterradas en la masa del suelo. 2 s.p. f-ly, 6 enfermos.
La invención se refiere a sistemas para enfriar y congelar suelos en ingeniería minera en las áreas de distribución de permafrost (zona de permafrost), caracterizados por la presencia de salmueras naturales con temperaturas negativas (cryopegs). El resultado técnico de la invención es aumentar la eficiencia, la fiabilidad y la estabilidad. El resultado técnico se logra por el hecho de que el sistema para enfriar y congelar los suelos, incluida la instalación de intercambiadores de calor subterráneos con un líquido refrigerante con una temperatura de congelación inferior a cero grados centígrados (salmuera), se caracteriza por el hecho de que los cryopegs se usan como líquido refrigerante, y el criopago se suministra a las columnas de congelación desde criolitozonas en intercambiadores de calor. Los cryopegs gastados se pueden descargar por la fuerza en la matriz de cryolithozone. La parte exterior del circuito de circulación puede estar aislada térmicamente. EFECTO: se logra una mayor eficiencia por la ausencia de máquinas de refrigeración que consumen energía y por la ausencia de la necesidad de preparar una solución de enfriamiento especial. EFECTO: se logra una mayor confiabilidad al reducir el número de componentes del sistema, la probabilidad de falla de cada uno de ellos difiere de cero. EFECTO: el aumento de la estabilidad del trabajo se logra mediante la estabilidad de la temperatura del criopago, cuya cantidad total excede significativamente la cantidad de criogoma utilizado durante la temporada. La invención puede aplicarse con éxito en la construcción de estructuras industriales y civiles. 2 s.p. f-ly, 1 enfermo.
El dispositivo propuesto se refiere a la construcción de edificios de un piso en suelos de permafrost con enfriamiento artificial del suelo de la base del edificio usando una bomba de calor y calentamiento simultáneo del edificio usando una bomba de calor y una fuente de calor adicional. El resultado técnico es la creación de un diseño de base que proporciona calefacción completa al edificio al tiempo que preserva los suelos de la base en estado congelado, independientemente del cambio climático, y al mismo tiempo no causa un enfriamiento excesivo de los suelos de permafrost, lo que puede provocar su agrietamiento, sin relleno. El resultado técnico se logra por el hecho de que los cimientos de la superficie de un edificio de un piso en suelos de permafrost consisten en un conjunto de módulos de cimientos listos para usar que están conectados a la bomba de calor en paralelo utilizando colectores con aislamiento térmico de los circuitos de calefacción y enfriamiento de la bomba de calor, mientras que el colector con aislamiento térmico del circuito de calefacción tiene una fuente de calor adicional compensar la falta de calor de bajo grado bombeado desde el suelo por la bomba de calor para calefacción del edificio, cuya intensidad se regula automáticamente dependiendo de la pérdida de calor del edificio y la cantidad de calor de bajo grado bombeado por la bomba de calor. 2 s.p. f-ly, 2 enfermos.
La invención se refiere a medios para enfriar el suelo, que funcionan según el principio de tuberías de calor por gravedad y termosifones vapor-líquido, y están destinados para su uso en la construcción de estructuras en la zona de permafrost. El resultado técnico es simplificar el diseño de la instalación en su conjunto, lo que permite reducir el número de tuberías que emergen en la superficie que conectan la zona de evaporación con la zona de condensación, sin reducir la eficiencia de estas zonas. El resultado técnico se logra por el hecho de que la instalación tiene una zona de evaporación con varias boquillas y una zona de condensación con varios condensadores conectados a través de una zona de transporte. Las características de la instalación consisten en la implementación de la zona de condensación en forma de una estructura monobloque que tiene un accesorio para purgar el aire, y su conexión con la zona de evaporación a través de un solo canal de transporte en forma de tuberías superior e inferior conectadas a través de una válvula de cierre, así como la presencia de un colector en la zona de evaporación a la cual Se adjuntan tuberías derivadas. Ambas conexiones de tubería son desmontables. La tubería y las tuberías están hechas de material fácilmente deformable, y el fluido de transferencia de calor usado tiene vapores más pesados \u200b\u200bque el aire. El kit para la instalación de la instalación incluye el primer producto, un condensador monobloque, el segundo producto, la tubería de transporte superior y el tercer producto en forma de válvula, tubería y colector conectados en serie con tuberías. El tercer producto en la fabricación se llena con refrigerante, su tubería y tuberías se doblan en bobinas alrededor del colector. El diseño de la instalación y su configuración proporcionan un resultado técnico, que consiste en un transporte más conveniente y la posibilidad de diversidad en el tiempo de la colocación de piezas subterráneas y aéreas en el lugar de operación futura. La conexión de estas partes a través de un solo canal especificado y la posibilidad de doblar su parte inferior facilita la colocación de la instalación en presencia de otros objetos en construcción en las inmediaciones. Después de conectar sus partes, la instalación no requiere repostar con un refrigerante en condiciones adversas de construcción y se activa abriendo la válvula con la posterior purga de aire a través de la boquilla. 2 n. y 4 z.p. f-ly, 5 enfermos.
La invención se refiere a la construcción en zonas de permafrost, y en particular a estabilizadores de calor del suelo para congelar cimientos. El estabilizador térmico del suelo contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en las partes superior e inferior de las cuales se encuentran las zonas de intercambio de calor. Además, en al menos una zona de intercambio de calor, se instala un inserto anular que tiene un área superficial específica aumentada. La superficie externa del inserto está en contacto con la superficie interna de la carcasa en la zona de intercambio de calor. El área de la sección transversal del inserto anular no excede las 20 áreas de la sección transversal de la cavidad corporal. El resultado técnico consiste en aumentar las características de transferencia de calor al tiempo que se mantiene la compacidad del estabilizador de calor, así como en aumentar la eficiencia del estabilizador de calor del suelo. 5 cp f-ly, 3 enfermos.
Dispositivos de enfriamiento estacionalmente activos (SOU) Diseñado para mantener el suelo en estado congelado, lo que garantiza la estabilidad de los edificios y estructuras sobre pilotes, y también preserva el suelo congelado alrededor de las torres y tuberías de transmisión de energía, a lo largo de los terraplenes de ferrocarriles y carreteras. La tecnología de los dispositivos de enfriamiento de acción estacional se basa en un dispositivo de transferencia de calor (termosifón), que en invierno extrae el calor del suelo y lo transfiere al medio ambiente. Una característica importante de esta tecnología es que actúa de forma natural, es decir, No necesita fuentes externas de energía.
El principio de funcionamiento de todos los tipos de dispositivos de enfriamiento de acción estacional es el mismo. Cada uno de ellos consiste en una tubería sellada, en la que hay un refrigerante, un refrigerante: dióxido de carbono, amoníaco, etc. La tubería consta de dos secciones. Una sección se encuentra en el suelo y se llama evaporador. La segunda sección del radiador de la tubería se encuentra en la superficie. Cuando la temperatura ambiente cae por debajo de la temperatura de la tierra donde se encuentra el evaporador, el vapor de refrigerante comienza a condensarse en la sección del radiador. Como resultado, la presión disminuye y el refrigerante en la parte del evaporador comienza a hervir y evaporarse. Este proceso se acompaña de transferencia de calor desde el evaporador al radiador.
Transferencia de calor usando un termosifón
Actualmente, existen varios tipos de diseños de dispositivos de enfriamiento de acción estacional:
1) Estabilizador térmico. Son un tubo de termosifón vertical alrededor del cual se congela el suelo.
2) Es una pila vertical con un termosifón integrado. Una pila térmica puede transportar algo de carga, como un soporte para un oleoducto.
3) Unidad de enfriamiento de acción estacional en profundidad. Es una tubería de termosifón larga (hasta 100 metros) con un diámetro aumentado. Dichos dispositivos de enfriamiento se utilizan para estabilizar la temperatura de los suelos a grandes profundidades, por ejemplo, para la estabilización térmica de presas y presas.
4) Este tipo de dispositivo de enfriamiento difiere del estabilizador de calor en que la instalación de la tubería de evaporación se lleva a cabo en una pendiente de aproximadamente 5%. En este caso, existe la posibilidad de instalar una tubería de evaporación inclinada directamente debajo de los edificios construidos sobre losas de concreto.
5) Dispositivo de enfriamiento horizontal. Una característica del dispositivo de enfriamiento estacional de acción estacional es que se instala completamente horizontalmente al nivel de la base a granel preparada. En este caso, el edificio se erige directamente sobre suelo no subsuperficial ubicado en la capa de aislamiento y las tuberías de evaporación. La ventaja de los dispositivos de enfriamiento horizontal es la posibilidad de su uso en dos configuraciones: en losas y cimientos de pilotes.
6) Sistema de enfriamiento vertical. Este tipo de dispositivo de enfriamiento de acción estacional es similar a un dispositivo de enfriamiento horizontal, pero en contraste con él, además de las tuberías de evaporación horizontal, puede contener hasta varias decenas de tuberías de evaporación vertical. La ventaja de este sistema es un mantenimiento más eficiente del suelo en estado congelado. La desventaja de los sistemas de enfriamiento vertical es la dificultad de su reparación y mantenimiento.
Los termoestabilizadores de suelos se utilizan en la construcción de cimientos en permafrost, lo que reduce la inversión en un 20% a 50% al aumentar la capacidad de carga, reduce el tiempo de construcción en un 50% y el área de construcción en un 50%, y también garantiza la seguridad de cualquier construcción compleja.
Descripción general:
Los termoestabilizadores de suelos están representados por cuatro tipos principales de dispositivos de enfriamiento de acción estacional (SOU):
– sistemas tubulares horizontales naturales (HET),
– sistemas verticales de tubos naturales (BET),
– estabilizadores de calor individuales,
– profundo SOU.
Video:
Los estabilizadores térmicos de suelos tienen ventajas:
El uso de estas tecnologías en la construcción de cimientos le permite:
- mantener la temperatura de diseño requerida de la base del suelo,
– reducir la inversión del 20% al 50% al aumentar la capacidad de carga,
- reducir el tiempo de construcción en un 50%,
– reducir el área de construcción hasta un 50%,
- garantizar la seguridad de cualquier construcción compleja,
– el amoniaco o el dióxido de carbono se usa como refrigerante,
– Horario de trabajo de octubre a abril.
Aplicación:
– objetos linealmente extendidos: tuberías de productos petrolíferos, tuberías de gas, tuberías de proceso, carreteras, ferrocarriles, soportes de puentes y acueductos, torres de transmisión de energía, soportes de tuberías de proceso, conductos de agua,
– estructuras de ingeniería: parques de depósitos de tanques, bocas de pozos de gas, bocas de pozos de petróleo, bengalas abiertas, pozos de lodos, vertederos de desechos sólidos, parques de reactivos químicos, pasos elevados técnicos,
– edificios: estaciones de bombeo de petróleo, estaciones de compresión de gas, bases de soporte de campos petroleros, complejos residenciales, edificios industriales, edificios públicos,
– estructuras hidráulicas: secciones inclinadas de oleoductos y gasoductos, protección de bancos, represas, obras hidráulicas, represas, antifiltración, cortinas de permafrost.
Sistemas tubulares horizontales naturales (HET):
El sistema Get es un dispositivo de transferencia de calor sellado herméticamente que funciona automáticamente en invierno debido a la gravedad y a una diferencia de temperatura positiva entre el suelo y el aire exterior.
El sistema Get consta de dos elementos principales: 1) tuberías de enfriamiento (parte de evaporación), 2) condensador bloque Enfriamiento tubos colocado en la base de la estructura. Sirve para la circulación de un refrigerante y la congelación del suelo. La unidad condensadora está ubicada sobre la superficie del suelo y está conectada a la parte de evaporación. La unidad de condensador se puede extraer de la instalación hasta 100 m.
Obtener el sistema funciona sin electricidaden modo natural automático. En invierno, la transferencia de calor del suelo al refrigerante se realiza en las tuberías de enfriamiento. El refrigerante pasa de la fase líquida a la fase de vapor. El vapor se mueve hacia la unidad del condensador, donde nuevamente pasa a la fase líquida, transfiriendo calor a la atmósfera a través de las aletas. El refrigerante enfriado y condensado nuevamente fluye hacia el sistema evaporativo y repite el ciclo de movimiento. La unidad del condensador se carga en la fábrica con la cantidad necesaria de refrigerante, suficiente para llenar todo el sistema. La presión de funcionamiento en los sistemas no es más de 4 atm.
Sistemas tubulares verticales naturales (BET):
El sistema BET es un análogo del sistema Get reforzado por tuberías verticales. Las tuberías verticales se colocan en los puntos de diseño requeridos y se conectan a la unidad condensadora.
Una característica de los sistemas BET y Get es la capacidad de congelar los suelos en los lugares más inaccesibles o en aquellos lugares donde la colocación de elementos sobre el suelo es indeseable / imposible. Todos los elementos de enfriamiento se encuentran debajo de la superficie del suelo.
Los sistemas BET y Get están diseñados para mantener de manera efectiva el régimen de temperatura especificado de los suelos de permafrost bajo los cimientos de varias estructuras: tanques de hasta 100,000 m3, carreteras y ferrocarriles, edificios de hasta 120 m de ancho.
Estabilizadores de suelo individuales:
El termoestabilizador individual está diseñado como una construcción soldada de una pieza sellada de plena preparación de fábrica, cargada con un refrigerante, con una parte evaporativa subterránea y un condensador sobre el suelo.
El termoestabilizador se instala vertical u oblicuamente en un ángulo de hasta 45 grados con respecto a la vertical, en la vecindad inmediata del extremo inferior de las pilas en las bases. La parte evaporativa del termoestabilizador está en el suelo y tiene un revestimiento protector de zinc.
Diseñado para enfriar suelos descongelados y plásticamente congelados debajo de edificios con y sin ventilación subterránea, debajo de bastidores tuberías y para otras estructuras con el fin de aumentar su capacidad de carga. También se usan para evitar el pandeo de las pilas.
La longitud total del termoestabilizador individual es de 6-21 m, la profundidad de la parte subterránea es de hasta 20 m, la altura de la parte del condensador en superficie con aluminio aleteo - hasta 3 m.
Dispositivos de enfriamiento estacionales de profundidad:
La unidad de enfriamiento estacional de profundidad (SDA) es una estructura hermética de una pieza soldada cargada con refrigerante.
El dióxido de carbono se usa como refrigerante para SOA profundos. Llena toda la altura de congelación de la JMA. La circulación intensiva se garantiza mediante el uso de dispositivos internos especiales.
La profundidad de la parte subterránea, dependiendo del objeto de congelación, puede alcanzar los 100 m. La altura de la parte del condensador sobre el suelo es de hasta 5 m.
Las SOU profundas están diseñadas para la congelación y la estabilización de la temperatura de suelos de presas, cabezas de pozo con el fin de garantizar su confiabilidad operativa, carreteras y zonas de descongelación locales.
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Estabilización térmica de suelos.
Las últimas décadas han visto un aumento en la temperatura de los suelos de permafrost. Esto causa riesgos de estados de tensión de deformación más allá del diseño de suelos de cimientos, cimientos, edificios y estructuras erigidos en dichos suelos.
Este grave problema afecta cada año a un número cada vez mayor de instalaciones operadas en cimientos compuestos de permafrost (precipitación desigual, hundimiento de cimientos, destrucción de elementos estructurales, etc.).
La construcción de edificios y estructuras en permafrost se lleva a cabo de acuerdo con dos principios:
El primer principio se basa en mantener el estado de permafrost de los suelos durante todo el período de operación de un edificio o estructura;
El segundo principio implica el uso de suelos como bases en un estado de descongelación o descongelación (se permite la descongelación preliminar a la profundidad calculada antes de que comience la construcción o la descongelación durante la operación;
La elección del principio depende del entorno de ingeniería geocryological. Es necesario considerar y comparar la idoneidad de los principios. El primer principio implica que es más rentable mantener el suelo en estado congelado que fortalecer el suelo descongelado.
El segundo principio es más adecuado cuando la descongelación de suelos conduce a deformaciones de los suelos de los cimientos, que se encuentran en el rango de valores aceptables para un edificio o estructura en particular. Este principio, por ejemplo, es adecuado para suelos rocosos y congelados, cuyas deformaciones son pequeñas en estado descongelado.
Estabilización térmica de suelos.
Estabilización térmica de suelos congelados. diseñado para proporcionar la posibilidad de construir edificios y estructuras según el segundo principio.
Se aplican varias medidas para mantener el suelo congelado. Uno de los métodos efectivos y económicamente viables es bajar la temperatura del suelo con termoestabilizadores.
Termoestabilizador de suelos (TSG) es un sifón líquido-vapor. Esta carga de refrigerante es un dispositivo de enfriamiento estacionalmente activo para bajar la temperatura del suelo.
El TSG se sumerge en pozos perforados cerca de la base para reducir la temperatura de la masa del suelo, que es la base de la base. Parte del dispositivo es un evaporador que toma calor del suelo y un condensador que transfiere calor a la atmósfera circundante.
En el estabilizador térmico, se produce una circulación de convección natural del refrigerante, que pasa de un estado de agregación a otro: de gas a líquido y viceversa.
El refrigerante condensado (amoníaco licuado o dióxido de carbono) cae naturalmente bajo la influencia de la diferencia de temperatura en la parte inferior de la TSH hasta el suelo. Después de quitarles el calor, se convierte en vapor y, al evaporarse, regresa a la superficie, donde nuevamente transfiere calor al aire circundante a través de las paredes del radiador-condensador, se condensa. Después se repite el ciclo nuevamente.
La circulación del refrigerante puede ser natural por convección-gravedad o forzada. Depende del diseño del termoestabilizador.
El tipo, diseño y número de estabilizadores térmicos se seleccionan en base a cálculos individuales para cada objeto.
Los termoestabilizadores han demostrado su eficacia: con su ayuda es posible mantener el suelo en estado de permafrost y garantizar la resistencia e inmutabilidad de la placa de hielo-suelo debajo de la estructura.
La circulación del refrigerante por convección se basa en el gradiente de temperatura del suelo y del aire exterior.
Durante el verano como
solo la temperatura del condensador, la parte superior del termoestabilizador en la atmósfera,
se vuelve más alta que la temperatura del refrigerante,
la circulación se detiene y el proceso se detiene con el deshielo inercial parcial de la capa superior del suelo hasta el próximo enfriamiento.
Diagramas de instalación según el método y diseño de instalación:
Termoestabilizador de pozo simple (OST)
El dispositivo más simple que permite el trabajo de instalación tanto para la construcción como para los edificios existentes. Se permite instalar OST tanto verticalmente como en un ángulo de inclinación de 45 grados con respecto a la superficie;
Sistema horizontal de estabilizadores térmicos (GTS)es un sistema de tuberías de evaporador ubicado en un plano horizontal en una matriz de suelo, que es la base de los cimientos. El refrigerante de las tuberías del evaporador se transfiere a un condensador ubicado en la superficie. El dispositivo GTS es aconsejable para una nueva construcción, cuando el dispositivo de excavación es posible;
Sistema vertical de estabilizadores térmicos (VST)combina un sistema horizontal para tuberías de evaporador, al que se conectan tuberías de evaporador verticales, que se extienden profundamente en la masa del suelo. Este diseño le permite congelar el suelo a una profundidad mayor que el esquema GTS. El dispositivo VST es aconsejable para una nueva construcción, cuando es posible un dispositivo de pozo;
Sistema termoestabilizador,instalado en la base de un edificio o estructura existente con perforación direccional.
El último método no requiere el desarrollo de pozos, zanjas y fortificaciones; permite preservar la estructura natural de los suelos. Es permisible instalar un sistema de estabilización térmica de suelos en paralelo con la construcción del edificio o estructura en sí, lo que acelera el proceso de construcción.
Indicadores técnicos y económicos al aplicar estabilización térmica de suelos.
La estabilización térmica de los suelos usando varios sistemas TSG puede reducir el costo de construcción hasta en un 50% y reducir el tiempo de construcción de las instalaciones en casi 2 veces.
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