МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМОЭРОЗИИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ, ИСХОДНЫЕ И ИССЛЕДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

Данная работа была посвящена физическому моделированию техногенной термоэрозии при наличии модели магистрального трубопровода. Выбран метод горизонтального размыва и модели мерзлых слоистых грунтов как наиболее приближенные к реальным условиям среды.

Металлические трубки были выполнены по заказу: взяты за основу параметры магистрального трубопровода (ГОСТ 20295-85) с соблюдением коэффициента подобия для диаметра и толщины трубы. Исходными параметрами являются плотность сухого грунта, пористость, водонасыщение, а также начальная температура образцов мерзлого грунта, температура воды и температура газа, подаваемого компрессором. В ходе эксперимента фиксировалась температура грунта, время и глубина размыва. Далее рассчитывались интенсивность размыва, тепловая энергия и энергия диссипации, коэффициент теплообмена между потоком воды и мерзлым грунтом.

ИСХОДНЫЕ И ИССЛЕДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Таблица 2.1.1 Гранулометрический состав

Гранулометрический состав

Пористость

Плотность

0,5 мм

7%

;

0,9

,

1388 кг/м3

0,25 мм

29,75%

0,2мм

16,25%

0,125 мм

31%

0,1 мм

8,75%

0,08 мм

3,75%

0,04 мм

3,25%

>0,04 мм

0,25%

Где М0 - масса пустого мерного стаканчика, М1 - масса стаканчика, заполненного до метки грунтом, М2- масса стаканчика с насыщенным водой грунтом.

Водонасыщенность талого грунта принимается равной пористости. Весовая влажность грунта определяется как отношение веса воды к весу сухого грунта, т. е. к весу твердых частиц грунта:

;

Плотность водонасыщенного грунта определяется по формуле:

.

Льдистость мерзлого грунта согласно [ГОСТ 25100-95] определяется как отношение содержащегося в нем массе льда к массе мерзлого грунта:

,

Где сЛ - плотность льда, равная 0,9 г/см3; сF - плотность мерзлого грунта. Теплота таяния грунта согласно [СНИП 2.02.04-88], принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда в единице объема грунта. Значение этой величины в Дж/м3 определяется по формуле: , где Q0=3.35*105 Дж/кг - удельная теплота фазовых переходов вода-лед, W - суммарная влажность мерзлого грунта, сГр - плотность сухого грунта.

В ходе эксперимента проводились прямые и косвенные измерения таких параметров термоэрозии, как: глубина и интенсивность размыва; поток тепла из воды в мерзлый грунт, через талую прослойку; коэффициент теплообмена; механическая энергия потока воды; поток тепла из воды в мерзлый грунт, через талую прослойку; противоэрозионная устойчивость.

Таблица 2.1.2. Расчетные параметры термоэрозии

Глубина размыва, м, где глубина размыва за интервал времени.

Интенсивность размыва, м/с, где - плотность воды, (кг/м3), Q - расход воды (м3/с), S - поперечное сечение потока воды (м2)

Поток тепла из воды в мерзлый грунт, через талую прослойку, Дж/м2-с, где СВ- удельная теплоемкость воды, ТВ - температура воды, определяемая как среднеарифметическая температура на входе и выходе, ТФ = 273 К

,

Коэффициент теплообмена, Вт/м2-К

Противоэрозионная устойчивость, R

Механическая энергия потока воды, Дж

Тепловой поток, расходуемый на плавление мерзлого грунта, Вт/м2, где G - льдистость грунта, сЛ - плотность льда, L - удельная теплота плавления льда.

,

Похожие статьи




МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМОЭРОЗИИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ, ИСХОДНЫЕ И ИССЛЕДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

Предыдущая | Следующая