Innovaciones en la tecnología de instalación de estabilizadores térmicos de suelos verticales. Ejemplos de tecnologías utilizadas en la construcción de la parte lineal de gasoductos. Dispositivo de lastre de contenedores de polímero: diseño modernizado, doble pkbu-mks
La invención se refiere a la construcción en áreas permafrost, concretamente a los estabilizadores térmicos del suelo para cimientos congelados. El estabilizador térmico del suelo contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en cuyas partes superior e inferior hay zonas de intercambio de calor. En este caso, en al menos una zona de intercambio de calor está instalado un inserto en forma de anillo con una superficie específica aumentada. Superficie exterior el inserto está en contacto con superficie interior carcasas en la zona de intercambio de calor. El área de la sección transversal del inserto en forma de anillo no excede el 20% del área de la sección transversal de la cavidad de la carcasa. El resultado técnico consiste en aumentar las características de transferencia de calor manteniendo la compacidad del estabilizador térmico, así como en aumentar la eficiencia del estabilizador térmico del suelo. 5 salario mosca, 3 enfermos.
La invención se refiere a la construcción en zonas de permafrost, por ejemplo cerca de pilotes de soportes de líneas de transmisión de energía, oleoductos y gasoductos y otros proyectos de construcción, en concreto a estabilizadores térmicos del suelo para cimientos congelados.
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 nervaduras longitudinales ubicado en la última zona (Termopilas en construcción en el norte. - L.: Stroyizdat, 1984 , pág.12).
También 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 nervaduras longitudinales ubicado en la última zona (Patente rusa 96939 IPC F28D 15/00 del 18/02/ 2010).
La desventaja de los termosifones conocidos es su eficiencia relativamente baja, razón por la cual la transferencia de grandes flujos de calor requiere un aumento significativo en las características de peso y tamaño de un termosifón de dos fases.
Como prototipo se eligió el diseño descrito en el artículo publicado en Internet en: http://iheatpipe.ru/doc/termostab.pdf. El artículo dice que “en cajas de cualquier acero, es necesario crear una estructura capilar en la zona de evaporación (rosca, espiral, ranuras, malla, etc.). Cabe señalar que en vehículos (estabilizadores térmicos) fabricados en aleaciones de aluminio (TMD-5 de todos los modelos, TTM y DOU-1), si es necesario, en la superficie interior de la zona de evaporación, y en otros vehículos, resortes o espirales. casi siempre se utilizan. Así, por ejemplo, en los vehículos del tipo TSG-6, TN y TSN, la estructura capilar se realiza en forma de espiras en espiral de alambre inoxidable con un diámetro de (0,8-1,2) mm con un paso de espiral de 10 mm en la superficie interior del ZI DT”. Sin embargo, las opciones estructurales propuestas en el artículo (roscas, ranuras, malla, etc.) son muy difíciles de fabricar en la superficie interior de las tuberías, por lo que se propuso la opción con espiral. Además, las dimensiones indicadas en el artículo (una espiral de alambre con un diámetro de 0,8-1,2 mm con un paso de 10 mm) no nos permiten hablar de la capilaridad de la estructura en la zona de evaporación. La espiral o resorte propuesto aumenta ligeramente el área de transferencia de calor y no es suficientemente eficiente.
El objetivo de la presente invención es crear un estabilizador térmico de suelo, fabricado en forma de tubo de calor con orientación positiva, con un área de intercambio de calor aumentada para mejorar 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 manteniendo su compacidad.
El problema se resuelve 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. Las zonas de intercambio de calor están ubicadas en las partes superior e inferior de la carcasa. En este caso, en al menos una zona de intercambio de calor está instalado un inserto en forma de anillo con una superficie específica aumentada. La superficie exterior del inserto en forma de anillo está en contacto con la superficie interior de la carcasa en la zona de intercambio de calor, mientras que el área de la sección transversal del inserto en forma de anillo no excede el 20% del área de la sección transversal. de la cavidad interna de la carcasa.
El inserto en forma de anillo puede estar hecho de metal con una estructura esponjosa, enredada al azar. cable metálico o ser un conjunto de mallas planas metálicas finas de malla fina.
El inserto anular puede estar equipado en un extremo con un anillo ondulado en forma de cono. Además, el diámetro del orificio interno del anillo en forma de cono es menor que el diámetro interno del inserto en forma de anillo. En Superficie exterior El anillo en forma de cono tiene proyecciones para el contacto con la superficie interior de la carcasa.
La solución propuesta en la invención permite aumentar más de 15 veces la superficie de intercambio de calor en el estabilizador térmico del suelo sin aumentar las dimensiones exteriores del dispositivo.
La invención se ilustra además Descripción detallada Ejemplos específicos, pero no limitativos, de esta solución, ejemplos de su implementación y dibujos adjuntos, que representan:
higo. 1 - una realización de un estabilizador térmico del suelo con un inserto en forma de anillo hecho de un conjunto de mallas planas metálicas delgadas de malla fina;
higo. 2 - una realización de un estabilizador térmico del suelo con un inserto en forma de anillo hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente;
higo. 3 - anillo corrugado.
En la figura 1 se muestra esquemáticamente un estabilizador térmico de suelo con un inserto en forma de anillo hecho de un conjunto de mallas planas metálicas delgadas de malla fina. 1. El estabilizador térmico consta de una carcasa 1 sellada situada verticalmente, realizada, por ejemplo, en forma de cilindro hueco. Los extremos de la carcasa 1 están sellados herméticamente por ambos lados con tapas 2. En el interior de la carcasa 1 hay dos zonas de intercambio de calor en sus partes superior e inferior. La carcasa 1 en el área de la zona superior de intercambio de calor está equipada con un radiador, cuyos elementos de eliminación 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, que puede ser freón o amoníaco o algún otro refrigerante conocido.
El inserto anular propuesto según la invención se puede instalar tanto en la zona superior de intercambio de calor como en la zona inferior. Sin embargo, es preferible instalar un inserto en forma de anillo en ambas zonas. Estructuralmente, el inserto en forma de anillo puede realizarse en forma de casete 4, como se muestra en la Fig. 1. El casete 4 consta de un conjunto de anillos de malla o un conjunto de placas con muchos agujeros. El casete 4 consta de dos placas terminales 7, que se aprietan mediante varillas longitudinales 6 mediante tuercas 5. Entre las placas terminales 7 hay un conjunto de anillos de malla o placas con orificios. El diámetro exterior del casete 4 se hace igual al diámetro interior de la carcasa 1. El casete 4 se instala en la carcasa 1 con un ajuste de interferencia, para lo cual se calienta la carcasa 1 y se enfría el casete, después de lo cual el casete está instalado en la carcasa 1. Esta instalación permite lograr un ajuste perfecto del inserto a la carcasa 1. Además, es posible instalar un anillo corrugado 8, como se muestra en la Fig. 3. El anillo corrugado 8 tiene un diámetro interno más pequeño que el diámetro interno del inserto en forma de anillo, lo que permite atrapar gotas enfriadas de refrigerante que caen libremente dentro de la cavidad del inserto y dirigirlas a la superficie interior de la carcasa 1. , lo que permite aumentar el grado de refrigeración de la carcasa en esta zona.
Un inserto en forma de anillo hecho de metal con una estructura esponjosa con poros abiertos puede tener un diseño similar.
En la Fig. La figura 2 muestra el diseño de un estabilizador térmico de suelo, en el cuerpo 1 del cual está instalado un inserto en forma de anillo hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente. El inserto se instala en la zona superior de intercambio de calor. El estabilizador térmico consta de una carcasa 1 realizada en forma de cilindro hueco. Los extremos de la carcasa 1 están sellados herméticamente por ambos lados con tapas 2 (la segunda tapa no se muestra en la Fig. 2). La carcasa 1 en la zona superior de intercambio de calor está equipada con un radiador, cuyos elementos de eliminación de calor son placas 3 montadas en la superficie exterior de la carcasa 1.
Estructuralmente, el inserto en forma de anillo hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente también se puede fabricar en forma de casete 9, como se muestra en la Fig. 2. El casete 9 consta de un alambre metálico enredado (no indicado en la Fig. 2) ubicado entre dos placas extremas 7, que se aprietan mediante varillas longitudinales 6 usando tuercas 5. El inserto en forma de anillo hecho de alambre metálico enredado aleatoriamente tiene la forma de cilindro. Dentro del cilindro de alambre metálico enredado hay un resorte en espiral espaciador 10. Después de instalar el casete en el cuerpo 1 del estabilizador térmico, el resorte en espiral espaciador 10 se comprime apretando las tuercas 5. Al mismo tiempo, el resorte en espiral espaciador 10 expande y presiona el lado exterior del cilindro de alambre metálico enredado contra la superficie interior del cuerpo 1. El diseño del casete 9 permite que el inserto hecho de alambre metálico enredado caóticamente se presione con bastante firmeza contra la pared interior de la carcasa 1, lo que Garantiza la máxima transferencia de calor.
El termoestabilizador funciona de la siguiente manera. El estabilizador térmico es un tubo de calor con orientación positiva según GOST 23073-78, es decir. La región de condensación está ubicada encima de la región de evaporación del tubo de calor.
EN horario de invierno año, el refrigerante que ingresa a la zona superior de intercambio de calor se enfría. Esto se ve facilitado por las bajas temperaturas ambientales. El refrigerante enfriado cae en forma de gotas por gravedad a la zona inferior de intercambio de calor. Para una mayor eficiencia de enfriamiento, la zona de intercambio de calor superior está equipada con un radiador hecho en forma de placas 3 instaladas en la superficie exterior de la carcasa 1. La invención puede aumentar significativamente la eficiencia de enfriamiento al aumentar el área de intercambio de calor debido al uso de un inserto que tiene una superficie específica aumentada.
En la zona inferior de intercambio de calor del termoestabilizador, se produce el intercambio de calor entre el refrigerante de baja temperatura y el suelo, que tiene una temperatura superior a la temperatura del refrigerante líquido. El líquido refrigerante se calienta, pasa a estado gaseoso y sube por el orificio central de la carcasa 1 y el inserto anular, mientras que el suelo afuera El edificio 1 está congelado. Cuando se utiliza un inserto en forma de anillo con una superficie específica aumentada, la eficiencia de la transferencia de calor aumenta; sin embargo, el área transversal del inserto en forma de anillo no debe exceder el 20% del área de la sección transversal del interno. cavidad de la carcasa 1. Cuando hasta el 20% del área de la sección transversal de la cavidad de la carcasa 1 está ocupada por el inserto, no hay reducción en la velocidad movimiento del vapor refrigerante, lo que no perjudica la eficiencia de la transferencia de calor. Si el área de la sección transversal del inserto supera el 20%, la tasa de aumento del refrigerante se reduce significativamente y se reduce la eficiencia de la transferencia de calor.
Además, para aumentar la eficiencia operativa del estabilizador térmico, es posible utilizar un anillo corrugado 8, que permite dirigir el refrigerante en forma de gotas desde la zona axial central del estabilizador térmico a la pared de la carcasa 1. , lo que también aumenta la eficiencia operativa.
El uso del estabilizador térmico de suelo propuesto según la invención puede aumentar significativamente la eficiencia de su funcionamiento, mientras que sus dimensiones externas no cambian.
1. Un estabilizador térmico del suelo que contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en cuyas partes superior e inferior hay zonas de intercambio de calor, y en al menos una zona de intercambio de calor se instala un inserto en forma de anillo, que tiene una mayor específica área de superficie, la superficie exterior del inserto está en contacto con la superficie interior de la carcasa en la zona de intercambio de calor, y el área de la sección transversal del inserto en forma de anillo no excede el 20% del área de la sección transversal de la cavidad de la carcasa.
2. Estabilizador térmico de suelos según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular está fabricado de metal con una estructura esponjosa con poros pasantes abiertos.
3. Estabilizador térmico del suelo según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto en forma de anillo está fabricado de alambre metálico enredado aleatoriamente.
4. Estabilizador térmico de suelos, según reivindicación 1, caracterizado porque el inserto con forma de anillo es un conjunto de mallas planas metálicas finas de malla fina.
5. Estabilizador térmico de suelos según la reivindicación 1, caracterizado porque el inserto anular está realizado en forma de casete.
6. Estabilizador térmico de suelo según la reivindicación 1, caracterizado porque en un extremo el inserto en forma de anillo está equipado con un anillo en forma de cono corrugado, y el diámetro del orificio interior del anillo es menor que el diámetro interior del inserto, y en la superficie exterior del anillo hay protuberancias para el contacto con la superficie interior de la carcasa.
Patentes similares:
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 un tubo redondo tapado en ambos lados, instalado verticalmente y sumergido hasta la profundidad del evaporador en el suelo, el aire se bombea desde la cavidad de la tubería, en su lugar la cavidad se llena con amoníaco, parte de la cavidad se llena con amoníaco líquido y el resto con vapor de amoníaco saturado.
La invención se refiere al campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería complejas y puede usarse para la estabilización térmica del permafrost y la congelación de plástico débil. suelos congelados.
La invención se refiere al campo de la construcción sobre suelos de permafrost con enfriamiento artificial. suelos de cimentación y calentamiento simultáneo de la estructura mediante bomba de calor.
La invención se refiere a dispositivos para el intercambio de calor en sistema de drenaje, así como en el sitio de construcción. Un dispositivo de intercambio de calor en un sistema de drenaje incluye un componente de intercambio de calor que tiene un canal exterior y un canal interior, estando situado el canal interior dentro del canal exterior.
La invención se refiere al campo de la construcción en zonas donde se distribuyen suelos de permafrost y, en concreto, a dispositivos que aseguran el estado congelado de los suelos de las cimentaciones de estructuras a un valor de diseño de temperatura negativa.
La invención se refiere a la construcción de estructuras hidráulicas y se puede utilizar para crear una estructura envolvente diseñada para proteger una plataforma de producción flotante en las condiciones del hielo de la plataforma ártica.
La invención se refiere a la construcción, concretamente a dispositivos utilizados para la recuperación térmica de suelos de cimentación de estructuras construidas en áreas de permafrost y permafrost estacional. El dispositivo de enfriamiento para la estabilización térmica de los suelos de cimentación de edificios y estructuras contiene un estabilizador térmico vertical de dos fases, cuya parte subterránea se coloca en una caja llena con un líquido conductor de calor y se fija mediante cojinetes radiales y de empuje, asegurando una libre rotación. del cuerpo del estabilizador térmico alrededor de un eje vertical debido a la fuerza del viento que fluye sobre las palas de la rueda de viento, montadas en la parte aérea del termoestabilizador en un ángulo de 120 grados entre sí. El resultado técnico consiste en asegurar una distribución uniforme del flujo de calor en el sistema suelo-caja-termoestabilizador asegurando el flujo de refrigerante desde la zona de condensación a la zona de evaporación en forma de una fina película anular a lo largo del perímetro interior del cuerpo termoestabilizador. además de crear convección forzada del refrigerante en la carcasa, aumentando eficiencia operativa dispositivos. 2 enfermos.
La invención se refiere al campo de la construcción en las regiones del norte y está destinada a la construcción de estructuras de ingeniería de hielo, acumulación de frío y la formación de estructuras de hielo abovedadas para su almacenamiento en hielo (no) flotante o plataformas portadoras de hielo en plataformas marinas. El resultado técnico es un aumento en la confiabilidad de la estructura de hielo, que se logra por el hecho de que en el método de construcción de una estructura de hielo, incluido el desarrollo de un sitio en el que se instalan estructuras inflables, seguido de su desmantelamiento y traslado como necesario, llenándolos con aire, congelando capa por capa de piquerita mediante pulverización o riego capa por capa de pulpa de agua. Contiene aserrín o algún otro tipo de pulpa de madera, además, antes de congelar la pikerita, las estructuras inflables se recubren con geomaterial en forma de un material geosintético permeable: geomalla o geomalla. 1 salario mosca, 3 enfermos.
La invención se refiere a la ingeniería térmica en el campo de la construcción, concretamente a la estabilización térmica de cimientos del suelo. cimientos de pilotes soportes de tuberías y tuberías subterráneas ubicadas en suelos de permafrost. Un método para la estabilización térmica de suelos en las bases de cimientos de pilotes de soportes de tuberías y tuberías subterráneas implica excavar suelos helados en las bases de cimientos de pilotes de soportes de tuberías, tuberías subterráneas y colocar material compuesto en la excavación, instalando al menos dos estabilizadores térmicos del suelo. a lo largo de los bordes de la excavación, cuando En este caso, el material compuesto tiene una composición con una proporción de componentes, peso. %: suelo arenoso con grava 60-70, polímero modificado espumado 20-25, refrigerante líquido 5-20 o suelo arenoso grueso 70-80, polímero modificado espumado 10-15, refrigerante líquido 5-20. Para impregnar el polímero, se selecciona un líquido refrigerante que se caracteriza por una alta capacidad calorífica y un bajo punto de congelación de hasta -25°C. El resultado técnico consiste en aumentar la confiabilidad de la estructura durante la construcción de cimentaciones de pilotes para soportes de tuberías y tuberías subterráneas ubicadas en suelos de permafrost, asegurando operación segura principales oleoductos en los modos de diseño para un período determinado en el territorio del permafrost. 5 salario archivos, 1 ill., 1 mesa.
La invención se refiere al campo de la construcción de tuberías subterráneas y puede usarse para garantizar la estabilización térmica de suelos durante la instalación subterránea de tuberías en permafrost y suelos blandos. El dispositivo para la estabilización térmica de suelos de permafrost contiene al menos dos estabilizadores térmicos del suelo basados en termosifones de dos fases, que incluyen una parte condensadora aérea y partes subterráneas de transporte y evaporación, y al menos un elemento conductor de calor realizado en forma de Placa de material disipador de calor con un coeficiente de conductividad térmica de al menos 5 W/m⋅K. A ambos lados de la tubería subterránea se instalan al menos dos estabilizadores térmicos del suelo y debajo se instala al menos un elemento conductor de calor. material de aislamiento térmico, que separa la tubería subterránea del techo de suelos de permafrost, y tiene orificios para conectar a las partes evaporativas de al menos dos estabilizadores térmicos del suelo. El resultado técnico es aumentar la eficiencia de la conservación del permafrost o la congelación. suelos débiles bases de objetos sistema de tuberías para garantizar la seguridad durante la vida útil designada en las condiciones de diseño. 2 n. y 6 salario mosca, 2 ill., 1 tab., 1 pr.
La invención se refiere al campo de la construcción y operación de edificios en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería complejas, es decir, a la estabilización térmica de permafrost y suelos blandos. Un método para instalar estabilizadores térmicos en un subsuelo ventilado de edificios operados implica perforar al menos un pozo vertical en un subsuelo ventilado sin alterar los pisos del edificio. Instalación en el pozo de un estabilizador térmico que contiene un tubo evaporador y un condensador lleno de refrigerante, siendo el tubo curvable, cuyo radio no excede la altura del subsuelo ventilado. La profundidad de instalación del estabilizador térmico es tal que el condensador se encuentra sobre el nivel del suelo en un lugar subterráneo ventilado. El resultado técnico consiste en simplificar el procedimiento de instalación de estabilizadores térmicos debajo del edificio en uso, mejorar la mantenibilidad del sistema de enfriamiento del suelo y simplificar su mantenimiento, aumentando capacidad de carga suelos de cimentación debido a su enfriamiento en toda el área del subsuelo ventilado del edificio en uso, al mismo tiempo que se reduce el número de estabilizadores térmicos utilizados y se libera el área circundante mediante la colocación de elementos de enfriamiento en el subsuelo ventilado. 3 salario mosca, 3 enfermos.
La invención se refiere al campo de la construcción de estructuras en condiciones geológicas y de ingeniería complejas de la zona de permafrost. La invención tiene como objetivo crear termosifones profundos con evaporadores subterráneos ultraprofundos, de unos 50-100 mo más, con una distribución uniforme de la temperatura sobre la superficie del evaporador ubicado en el suelo, lo que permite utilizar de manera más efectiva su potencia potencial. para eliminar el calor del suelo y aumentar la eficiencia energética del dispositivo utilizado. Según la primera opción, 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 ellas. El condensador en la zona de condensación se realiza en forma de un tubo central de gran diámetro y ocho ramales de menor diámetro con aletas externas de aluminio, ubicadas alrededor del tubo central. Las tuberías están conectadas a orificios en el mismo, y en la parte inferior de la tubería central hay un separador con tuberías pasantes para el paso de una mezcla de refrigerante con gotas de vapor (amoniaco en la primera opción o dióxido de carbono en la segunda) desde el evaporador al condensador y el drenaje del condensado de amoníaco del condensador. Los tubos pasantes se montan en la placa de tubos. Al tubo de drenaje de condensado ubicado en el centro del tablero, desde abajo, se conecta un tubo interno de polietileno, que desciende hasta el fondo del tubo de la carcasa del evaporador. En la parte baja tubo de polietileno Se realizan orificios para el flujo de refrigerante líquido hacia el espacio interanual formado por las paredes de las tuberías de la carcasa del evaporador y la tubería interior. Según la primera opción (refrigerante - amoníaco), el termosifón se sumerge en una manga llena con un 25-30% de agua con amoníaco. El grado de llenado del termosifón con amoníaco líquido ε=0,47-0,52 a 0°C. Según la segunda opción, el termosifón se llena con dióxido de carbono y se sumerge verticalmente en el suelo sin manguito, el grado de llenado con dióxido de carbono líquido es ε = 0,45-0,47. 2 n. y 2 salario mosca, 5 enfermos, 2 pr.
La invención se refiere al campo de la construcción en áreas con condiciones geocriológicas y de ingeniería complejas, donde se utiliza la estabilización térmica del permafrost y suelos plásticamente congelados, y puede usarse para mantener su estado congelado o congelado, incluso en pozos que son inestables en las paredes. y propensos a la formación de deslizamientos y deslizamientos de tierra. El método incluye perforar un pozo vertical con una columna de barrena hueca (AS) hasta el nivel de diseño, seguido de retirar una broca central removible, instalar un cabezal cementador con una manguera de una bomba de cemento en la parte superior del ES, retirar el ES con alimentación simultánea mortero de cemento a través del PS hasta el llenado del pozo y la instalación de un dispositivo de refrigeración con carcasa termoaislante en el condensador (a temperaturas ambiente negativas), que se desmonta una vez endurecido el mortero de cemento. Propuesto solución técnica nos 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 salario mosca, 6 enfermos.
La invención se refiere a sistemas de enfriamiento y congelación de suelos en construcción minera en zonas de permafrost (zona de permafrost), caracterizados por la presencia de salmueras naturales con temperaturas negativas (criopegs). El resultado técnico de la invención propuesta es aumentar la eficiencia, confiabilidad y estabilidad de operación. El resultado técnico se logra porque el sistema para enfriar y congelar suelos, incluida la instalación de intercambiadores de calor subterráneos con un refrigerante líquido con un punto de congelación por debajo de cero grados Celsius (salmuera), se caracteriza por el hecho de que los criopegs se utilizan como líquido. refrigerante, y el criopeg se suministra a las columnas de congelación desde las criolithozonas a los intercambiadores de calor. Los criopegs gastados pueden descargarse por la fuerza en la zona de permafrost. La parte exterior del circuito de circulación se puede aislar térmicamente. Resultado técnico: se logra una mayor eficiencia gracias a la ausencia de consumo de energía. máquinas de refrigeración y por la ausencia de la necesidad de preparar una solución refrigerante especial. Resultado técnico: se logra una mayor confiabilidad reduciendo la cantidad de componentes del sistema, cuya probabilidad de falla de cada uno de los cuales es diferente de cero. Resultado técnico: se logra una mayor estabilidad de funcionamiento mediante la estabilidad de la temperatura del criopeg, cuya cantidad total excede significativamente la cantidad de criopeg utilizado por temporada. La invención se puede utilizar con éxito en la construcción de estructuras industriales y civiles. 2 salario mosca, 1 enfermo.
El dispositivo propuesto se refiere a la construcción de edificios de una planta sobre suelos de permafrost con enfriamiento artificial del suelo de los cimientos del edificio mediante una bomba de calor y calentamiento simultáneo del edificio mediante una bomba de calor y una fuente de calor adicional. El resultado técnico es la creación de una estructura de cimientos que garantiza completamente el calentamiento del edificio y al mismo tiempo mantiene los suelos de los cimientos en estado congelado, independientemente del cambio climático, y al mismo tiempo no causa un enfriamiento excesivo de los suelos de permafrost, que puede conducir a su fisuración, sin necesidad de instalación de relleno. El resultado técnico se consigue porque la cimentación superficial de un edificio de una planta sobre suelos de permafrost se compone de un conjunto de módulos de cimentación completamente prefabricados, que se conectan en paralelo a la bomba de calor mediante colectores aislados térmicamente de los circuitos de calefacción y refrigeración. de la bomba de calor, mientras que el colector aislado térmicamente del circuito de calefacción dispone de una fuente de calor adicional, que compensa la falta de calor de baja calidad bombeado por una bomba de calor desde el suelo para calentar el edificio, cuya intensidad se ajusta automáticamente en función de la pérdida de calor del edificio y de la cantidad de calor de baja calidad bombeado por la bomba de calor. 2 salario mosca, 2 enfermos.
Las invenciones se refieren a medios para enfriar el suelo, que funcionan según el principio de tubos de calor gravitacionales y termosifones de vapor-líquido, y están destinadas a 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, permitiendo reducir el número de tuberías que llegan a la superficie conectando la zona de evaporación con la zona de condensación, sin reducir la eficiencia de estas zonas. El resultado técnico se consigue porque la instalación dispone de una zona de evaporación con varios tubos y una zona de condensación con varios condensadores, conectados a través de una zona de transporte. Las características de la instalación son que la zona de condensación se realiza en forma de estructura monobloque, que dispone de un racor para purga de aire, y su conexión con la zona de evaporación a través de un único canal de transporte en forma de tuberías superior e inferior conectadas mediante un válvula de cierre, así como la presencia en la zona de evaporación de un colector al que están conectadas las tuberías. Ambas conexiones de tubería son desmontables. Las tuberías y los conductos están hechos de un material fácilmente deformable y el líquido refrigerante utilizado tiene vapores más pesados que el aire. El kit para construir 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 con ramales conectados en serie. Durante la fabricación, el tercer producto se llena con refrigerante, sus tuberías y tubos se doblan formando espirales alrededor del colector. El diseño de la instalación y su equipamiento proporciona un resultado técnico que consiste en un transporte más cómodo y la posibilidad de escalonar los trabajos de colocación de las partes subterráneas y aéreas en el lugar de futura operación. La conexión de estas piezas a través de un único canal específico y la posibilidad de doblar su parte inferior facilita la colocación de la instalación si hay otros objetos en construcción en sus inmediaciones. La instalación, una vez conectadas sus piezas, no requiere recarga de refrigerante en condiciones constructivas desfavorables y se pone en funcionamiento abriendo la válvula y luego purgando el aire a través del racor. 2 n. y 4 salario mosca, 5 enfermos.
La invención se refiere a la construcción en zonas de permafrost, concretamente a estabilizadores térmicos del suelo para cimientos helados. El estabilizador térmico del suelo contiene una carcasa sellada ubicada verticalmente con un refrigerante, en cuyas partes superior e inferior hay zonas de intercambio de calor. En este caso, en al menos una zona de intercambio de calor está instalado un inserto en forma de anillo con una superficie específica aumentada. La superficie exterior del inserto está en contacto con la superficie interior de la carcasa en la zona de intercambio de calor. El área de la sección transversal del inserto en forma de anillo no excede 20 veces el área de la sección transversal de la cavidad de la carcasa. El resultado técnico consiste en aumentar las características de transferencia de calor manteniendo la compacidad del estabilizador térmico, así como en aumentar la eficiencia del estabilizador térmico del suelo. 5 salario mosca, 3 enfermos.
Dispositivos de enfriamiento estacional (SCU) están diseñados para mantener el suelo congelado, lo que garantiza la estabilidad de los edificios, estructuras sobre pilotes y también preserva el suelo congelado alrededor de soportes de líneas eléctricas y tuberías, a lo largo de terraplenes de vías férreas y carreteras. La tecnología de los dispositivos de refrigeración estacional se basa en un dispositivo de transferencia de calor (termosifón), que periodo de invierno extrae calor del suelo y lo transfiere al medio ambiente. Una característica importante de esta tecnología es que es natural, es decir. No requiere fuentes de energía externas.
El principio de funcionamiento de todos los tipos de dispositivos de refrigeración que funcionan estacionalmente es el mismo. Cada uno de ellos consta de un tubo sellado que contiene un refrigerante: dióxido de carbono, amoniaco, etc. El tubo consta de dos secciones. Una sección se coloca en el suelo y se llama evaporador. La segunda sección del tubo, la del radiador, se encuentra en la superficie. cuando la temperatura ambiente cae por debajo de la temperatura del suelo donde se encuentra el evaporador, el vapor del 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 va acompañado de la transferencia de calor desde la parte del evaporador a la parte del radiador.
Transferencia de calor mediante termosifón.
Actualmente, existen varios tipos de diseños de dispositivos de refrigeración que funcionan estacionalmente:
1) Estabilizador térmico. Son un tubo termosifón vertical alrededor del cual se congela el suelo.
2). Es una pila vertical con termosifón integrado. El pilote térmico puede soportar cierta carga, como por ejemplo soportar un oleoducto.
3) Dispositivo de enfriamiento estacional profundo. Se trata de un tubo de termosifón largo (hasta 100 metros) de mayor diámetro. Estos dispositivos de enfriamiento se utilizan para la estabilización de la temperatura de los suelos en gran profundidad, por ejemplo para la estabilización térmica de presas y presas.
4). Este tipo de dispositivo de enfriamiento se diferencia de un estabilizador térmico en que la tubería del evaporador se instala con una pendiente de aproximadamente el 5%. En este caso, es posible instalar un tubo evaporador inclinado directamente debajo de edificios construidos sobre losas de hormigón.
5) Dispositivo de enfriamiento horizontal. Una característica especial del dispositivo de enfriamiento estacional horizontal es que se instala completamente horizontal al nivel de la base a granel preparada. En este caso, el edificio se construye directamente sobre un suelo que no se hunde, ubicado sobre una capa aislante y tuberías de evaporación. La ventaja de los dispositivos de enfriamiento horizontal es la posibilidad de usarlos en dos configuraciones: sobre cimientos de losas y pilotes.
6) Sistema de enfriamiento vertical. Este tipo de dispositivo de enfriamiento estacional es similar a un dispositivo de enfriamiento horizontal, pero a diferencia de él, además de los tubos de evaporador horizontales, puede contener hasta varias docenas de tubos de evaporador verticales. La ventaja de este sistema es un mantenimiento más eficiente del suelo en estado congelado. La desventaja de los sistemas verticales de dispositivos de refrigeración es la dificultad de su reparación y mantenimiento.
Los estabilizadores térmicos del suelo se utilizan en la construcción de cimientos en condiciones de permafrost, lo que reduce las inversiones de capital del 20% al 50% al aumentar la capacidad de carga, reduce el tiempo de construcción hasta en un 50% y el área de construcción hasta en un 50%, y también garantiza la seguridad de cualquier estructura compleja.
Descripción general:
Los estabilizadores térmicos del suelo están representados por cuatro tipos principales de dispositivos de enfriamiento (SCU) que funcionan estacionalmente:
– sistemas tubulares naturales horizontales (HET),
– sistemas tubulares naturales verticales (VET),
– termoestabilizadores individuales,
– cañones autopropulsados profundos.
Video:
Los estabilizadores térmicos del suelo tienen las siguientes ventajas:
El uso de estas tecnologías en la construcción de cimentaciones permite:
– mantener la temperatura de diseño requerida de los suelos de cimentación,
– reducir las inversiones de capital del 20% al 50% aumentando la capacidad de carga,
– reducir el tiempo de construcción hasta en un 50%,
– reducir el área de construcción hasta en un 50%,
– garantizar la seguridad de cualquier estructura compleja,
– se utiliza amoníaco o dióxido de carbono como refrigerante,
– Horario de apertura: Octubre a abril.
Solicitud:
– objetos extendidos linealmente: oleoductos, gasoductos, oleoductos tecnológicos, carreteras, ferrocarriles, soportes de puentes y acueductos, soportes de líneas eléctricas, soportes de oleoductos tecnológicos, tuberías de agua,
– estructuras de ingeniería: parques de tanques, bocas de pozo de gas, bocas de pozo pozos de petróleo, antorchas a cielo abierto, fosas de lodos, vertederos de residuos sólidos, parques de reactivos químicos, pasos superiores técnicos,
– edificios: estaciones de bombeo de petróleo, estaciones compresoras de gas, bases de apoyo de campo, complejos residenciales, edificio industrial, edificios públicos y civiles,
– Estructuras hidráulicas: tramos de pendiente de oleoductos y gasoductos, protección de riberas, presas, obras hidráulicas, diques, antifiltración, cortinas antihielo.
Sistemas tubulares naturales horizontales (HET):
El sistema HET es un dispositivo de transferencia de calor herméticamente cerrado que funciona automáticamente en invierno debido a la gravedad y la diferencia positiva de temperatura entre el suelo y el aire exterior.
El sistema HET consta de dos elementos principales: 1) tuberías de refrigeración (parte de evaporación), 2) condensador bloquear. Enfriamiento tubería ubicado en la base de la estructura. Sirven para hacer circular el refrigerante y congelar el suelo. bloque de condensadores Ubicado sobre la superficie del suelo y conectado a la parte de evaporación. La unidad de condensador se puede retirar del objeto hasta una distancia de 100 m.
El sistema GET funciona sin electricidad en modo natural automático. En invierno, el calor se transfiere desde el suelo al refrigerante a través de las tuberías de refrigeración. El refrigerante cambia de la fase líquida a la fase de vapor. El vapor avanza hacia la unidad condensadora, donde vuelve a entrar en fase líquida, liberando calor a través de las aletas a la atmósfera. El refrigerante enfriado y condensado regresa a sistema de evaporación y repite el ciclo de movimiento. La unidad de condensación se carga en fábrica con la cantidad necesaria de refrigerante suficiente para llenar todo el sistema. La presión de funcionamiento en los sistemas no supera las 4 atm.
Sistemas tubulares naturales verticales (VET):
El sistema VET es un análogo del sistema GET, reforzado con tubos verticales. Se colocan tuberías verticales en los puntos de diseño requeridos y se conectan a la unidad condensadora.
Una característica de los sistemas VET y GET es la capacidad de realizar una congelación profunda de suelos en los lugares más inaccesibles o en aquellos lugares donde la colocación de elementos aéreos es indeseable/imposible. Todos los elementos de refrigeración están ubicados debajo de la superficie del suelo.
Los sistemas VET y GET están diseñados para mantener eficazmente un determinado régimen de temperatura de los suelos de permafrost bajo los cimientos de diversas estructuras: tanques de hasta 100.000 m3, automóviles y vias ferreas, edificios de hasta 120 m de ancho.
Estabilizadores térmicos de suelo individuales:
El estabilizador térmico individual se fabrica como una estructura soldada de una pieza sellada, completamente lista para usar en fábrica, cargada con refrigerante, con una parte subterránea del evaporador y una parte aérea del condensador.
El estabilizador térmico se instala vertical u oblicuo en un ángulo de hasta 45 grados con respecto a la vertical, muy cerca del extremo inferior de los pilotes en los cimientos. La parte evaporativa del termoestabilizador está ubicada en el suelo y tiene una capa protectora de zinc.
Diseñado para enfriar suelos descongelados y congelados plásticamente debajo de edificios con y sin subsuelo ventilado, debajo de pasos elevados. tuberías y para otras estructuras con el fin de aumentar su capacidad portante. También se utilizan para evitar el pandeo de los pilotes.
La longitud total del termoestabilizador individual es de 6 a 21 m, la profundidad de la parte subterránea es de hasta 20 m, la altura de la parte aérea del condensador es de aluminio aletas - hasta 3 m.
Dispositivos de enfriamiento estacional profundo:
Un dispositivo de enfriamiento estacional profundo (SDU) es una estructura soldada de una sola pieza sellada cargada con refrigerante.
El dióxido de carbono se utiliza como refrigerante para sistemas de control de gases profundos. Llena toda la altura congelada de la SOU. La circulación intensiva se garantiza mediante el uso de dispositivos internos especiales.
La profundidad de la parte subterránea, dependiendo del objeto a congelar, puede alcanzar los 100 m, la altura de la parte aérea del condensador es de hasta 5 m.
Las SOU profundas están diseñadas para congelar y estabilizar la temperatura de suelos de presas y bocas de pozo con el fin de garantizar su confiabilidad operativa. autopistas, congelación de zonas locales descongeladas.
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Instalación de estabilizadores térmicos del suelo cerca de cámaras térmicas de la red de calefacción.
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Estabilización térmica de suelos.
En las últimas décadas se ha producido un aumento de la temperatura de los suelos de permafrost. Esto provoca riesgos de que se produzcan estados de tensión-deformación superiores al diseño en los suelos de bases, cimientos, edificios y estructuras erigidas sobre dichos suelos.
Este grave problema afecta cada año a un número cada vez mayor de instalaciones que funcionan sobre cimientos compuestos por suelos de permafrost (precipitaciones desiguales, hundimientos de cimientos, destrucción de elementos estructurales, etc.).
La construcción de edificios y estructuras sobre suelos de permafrost se lleva a cabo según dos principios:
El primer principio se basa en mantener el estado de permafrost del suelo durante todo el período de funcionamiento del edificio o estructura;
El segundo principio implica el uso de suelos como cimientos en estado descongelado o descongelado (el descongelamiento preliminar se lleva a cabo a la profundidad calculada antes del inicio de la construcción o se permite el descongelamiento durante la operación;
La elección del principio depende de la situación geocriológica y de ingeniería. Es necesario tener en cuenta y comparar la idoneidad de los principios. El primer principio implica que es más rentable mantener los suelos congelados que fortalecer los suelos descongelados.
El segundo principio es más adecuado cuando la descongelación del suelo provoca la deformación de los suelos de cimentación que se encuentran en la zona. valores aceptables para un edificio o estructura específica. Este principio es adecuado, por ejemplo, para suelos rocosos y muy congelados, cuyas deformaciones son pequeñas en estado descongelado.
Estabilización térmica de suelos.
Estabilización térmica de suelos congelados. está diseñado para garantizar la posibilidad de construir edificios y estructuras de acuerdo con el segundo principio.
Se utilizan varias medidas para mantener los suelos en estado congelado. Uno de los métodos efectivos y económicamente viables es bajar la temperatura del suelo utilizando estabilizadores de calor.
Estabilizador térmico de suelos (TSG) Es un sifón vapor-líquido. Este es un dispositivo de enfriamiento estacional cargado con refrigerante para reducir la temperatura del suelo.
TSG se sumerge en pozos perforados cerca de los cimientos para reducir la temperatura de la masa de suelo, que es la base de los cimientos. Parte del dispositivo es un evaporador, que toma calor del suelo, y un condensador, que libera calor a la atmósfera circundante.
En el termoestabilizador se produce la circulación por convección natural del refrigerante, que pasa de un estado de agregación a otro: de gas a líquido y viceversa.
El refrigerante condensado (amoniaco licuado o dióxido de carbono) naturalmente, bajo la influencia de las diferencias de temperatura, cae al suelo desde la parte inferior del TSG. Luego, tomando calor de ellos, se convierte en vapor y, evaporándose, regresa a la superficie, donde nuevamente transfiere calor al aire circundante a través de las paredes del radiador-condensador y se condensa. Luego el ciclo se repite nuevamente.
La circulación del refrigerante puede ser natural, por convección-gravitacional o forzada. Esto depende del diseño del estabilizador térmico.
El tipo, diseño y cantidad de estabilizadores térmicos se seleccionan en función de cálculos individuales para cada objeto.
Los estabilizadores térmicos han demostrado su eficacia: con su ayuda es posible mantener los suelos en estado de permafrost y garantizar la resistencia e inmutabilidad de la losa de suelo de hielo debajo de la estructura.
La circulación por convección del refrigerante se basa en el gradiente de temperatura del suelo y el aire exterior.
Durante el verano, como
solo la temperatura del condensador, la parte superior del termoestabilizador ubicado en la atmósfera,
se vuelve más alta que la temperatura del refrigerante,
la circulación se detiene y el proceso se suspende con descongelación inercial parcial de la capa superior del suelo hasta la próxima ola de frío.
Diagramas de instalación por método de instalación y diseño:
Estabilizador térmico de pozo único (OST)
El dispositivo más simple que permite trabajo de instalación tanto para edificios y estructuras en construcción como para los ya existentes. OST se puede instalar tanto verticalmente como en un ángulo de 45 grados con respecto a la superficie;
Sistema estabilizador térmico horizontal (HST) Es un sistema de tuberías evaporadoras ubicadas en un plano horizontal en la masa de suelo, que es la base de la cimentación. El refrigerante de los tubos del evaporador se transfiere al condensador ubicado en la superficie. La instalación de un GTS es aconsejable para construcciones nuevas, cuando sea posible construir un foso;
Sistema estabilizador térmico vertical (VST) combina un sistema horizontal con tubos de evaporador, al que se conectan tubos de evaporador verticales, que se adentran profundamente en la masa del suelo. Este diseño permite congelar el suelo a una mayor profundidad que bajo el esquema GTS. La instalación de VST es aconsejable para construcciones nuevas, cuando es posible construir un foso;
Sistema estabilizador térmico, instalado en la base de un edificio o estructura existente utilizando perforación direccional.
Este último método no requiere la construcción de fosos, zanjas ni refuerzos y permite preservar la estructura natural del suelo. Está permitido instalar un sistema de estabilización térmica del suelo en paralelo con la construcción del edificio o estructura en sí, lo que acelera el proceso de construcción.
Indicadores técnicos y económicos al utilizar la estabilización térmica del suelo.
La estabilización térmica de suelos mediante varios sistemas TSG puede reducir los costos de construcción hasta en un 50% y reducir el tiempo de construcción de las instalaciones casi 2 veces.
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