Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

Третья вечная проблема

Опубликовал Сергей 21 февраля 2011 в рубрике Изобретения.

Третья вечная проблемаПрошедший XX в. к двум извечным российским проблемам — дураки и дороги — добавил третью: трубопроводы...

Каждую зиму в России происходят многочисленные чрезвычайные ситуации замерзают системы централизованного теплоснабжения, из которых при этом не успевают слить воду. В жилых помещениях лопаются чугунные радиаторы, стальные стояки и разводные трубы, но самое страшное — лопаются проложенные в промерзшей земле стальные трубы теплотрасс.

Почему они лопаются, известно каждому — вода при замерзании увеличивается в объеме на 10%, и помешать ей в этом невозможно. Чугунные стенки радиаторов толщиной более 5 мм и стальные стенки труб такой же гол шины лопаются при замерзании в них воды, как яичная скорлупа.

Разрушившиеся в результате замораживания элементы внутри домовой разводки (радиаторы, стояки и разводные трубы) с большим трудом, но все- таки можно относительно быстро заменить на новый комплект. Что же касается теплотрасс, замурованных в промерзшем грунте, то их перекладку, как правило откладывают на лето, а оставшуюся часть зимнего отопительного сезона жители аварийного поселка проводят уже без централизованного теплоснабжения (а заодно и без централизованного водоснабжения и канализации если, конечно, они были в этом поселке! Легко представить, что такое в условиях российских холодов жить без современных атрибутов цивилизации.

Можно ли избежать такого нежелательного развития событий? Конечно. Финляндия, а за ней и другие страны уже более десяти леи назад предложили для прокладки теплотрасс и водопроводов в северных условиях толстостенные полиэтиленовые грубы (труба с диаметром условного прохода 110 мм имеет стенки толщиной 50 мм). В них из-за упругости полиэтилена замерзание воды уже не приводит к непоправимому разрушению. Упругие полиэтиленовые стенки, распираемые изнутри льдом, растягиваются, и труба не теряет своей герметичности. Для оперативного выхода в рабочий режим после ЧП внутри таких труб прокладывают так называемый тепловой шнур — линейный электронагревательный элемент, который при пропускании через него электрического тока заранее известной величины нагревается и начинает плавить окружающий его лед. Если котельная может начать подавать в замороженную теплотрассу с включенным тепловым шнуром горячую воду, процесс приведения этой трассы в рабочее состояние займет по длительности не месяцы, а минуты, при этом не требуется вскрытия промерзшего грунта.

Почему же аварии продолжаются? А для наших скудно финансируемых поселков переход на полиэтиленовые трубы — достаточно дорогое удовольствие (стоимость толстостенной полиэтиленовой трубы, более чем на порядок выше стоимости стандартной водогазовой трубы того же диаметра). Из-за ограниченности средств, приходится жертвовать надежностью теплоснабжения. Однако представляется, что существует другой выход из положения.

Исходя из мирового опыта использования гибких трубопроводов и российских реалий, монтаж теплотрасс диаметром 100-200 мм предлагаю вести не из стандартных водогазовых, а из тонкостенных (менее 1 мм) стальных, оцинкованных, холодно тянутых гофрированных труб, только гофры их должны быть ориентированы не в привычном поперечном, а в продольном направлении.

Расчеты показывают, что площадь поперечного сечения трубы должна при замерзании в ней воды увеличиться на 15,5% (с учетом 5% раздутия под рабочим давлением теплотрассы). Для этого достаточно, чтобы радиус вершин гофров был всего в 1,075 раза больше чем радиус впадин.

Нормальная работа трубы, включая и ее замораживание, должна проходить только в области упругих деформаций металла. Для этого профиль гофра должен быть таким, чтобы намерзающий лед из него выдавливался, то есть, чтобы внутренний угол между оболочкой гофра и цилиндрической поверхностью с радиусом R был не больше угла между плоскостью дна и образующей конической поверхности обыкновенного конического ведра (эти ведра не разрушаются при замораживании в них воды).

Это условие выполняется при числе гофров N меньшем 64 и их высоте (а0) — 0,1R0 (или N < 32 при а0 = 0,2 R0).

Соединение секций продольно гофрированных труб должно вестись пайкой или склеиванием  внахлест концов соединяемых труб вставляемых друг в друга на расстоянии, требуемом технологией пайки или склеивания соответственно. Ни куда не деться и от фланцевых соединений, хотя они и менее желательны. Снаружи гофрированные трубы должны обматываться традиционной теплоизоляцией. Конечно с точки зрения надежности теплоснабжения, лучше делать гофрированные трубы из легированной стали, но это пожелание — из области фантастики.

Представляется что стоимость тонкостенных продольно гофрированных труб будет сопоставима со стоимостью стандартных водогазовых.

График уравнения гофрированной поверхности

Слева: график уравнения гофрированной поверхности: r = R + а Sin (Nj),

где r радиус-вектор между точкой поперечного сечения трубы и началом (полюсом) координат;

J — угол между радиус-вектором и полярной осью;

R - радиус условного прохода трубы;

а — глубина продольных гофр (0.1 < а/R < 0.2);

N- число гофр.

Справа: paсширяющийся след рвет обычную трубу но лишь деформирует гофрированную...

Читайте также:

Три в одном.
ВОЗРОДИМ РОССИЮ! ЛИБО ПОГРЯЗНЕМ В НИЩЕТЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ, ИННОВАЦИИ, ВНЕДРЕНИЕ — КЛУБОК ПРОТИВОРЕЧИЙ ИЛИ ВЗАИМОСВЯЗАННАЯ СИСТЕМА?
КОМУ ПОДРАЖАЛ АЛЬФРЕД НОБЕЛЬ, УЧРЕЖДАЯ ПРЕМИИ СВОЕГО ИМЕНИ?

Похожие записи:

  1. Третья ветвь кибернетики

Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.