Abstract

The process of thawing and freezing of the host soil of an underground polyethylene heat supply pipeline with thermal insulation, operated in areas of permafrost distribution, is considered. The task is to determine the thickness of the thermal insulation of the pipeline and the size of its depth based on the analysis of the temperature field in the ground during long-term cycle. The temperature field in the "insulated pipe-ground" system, which changes over time, is proposed to be determined by solving the heat conduction equations in polar coordinates. In this case, a bundle of pipes is considered as one pipe of equivalent radius. This approach allows to simplify the interface conditions of the pipe, thermal insulation, polyethylene shell and the host soil, as well as to use a simple numerical method for solving the equation – the finite difference method. The results of calculations of the maximum depth of soil thawing from the depth of the heat supply pipe at different thicknesses of thermal insulation are presented. It is proposed to determine the optimal depth of the underground heat supply pipeline from the condition of annual establishment of the zero isotherm of the host soil at the level of the boundary of the active soil layer by the beginning of the heating season. The possibility of finding a zero isotherm at this level is illustrated by calculations of isotherms by the beginning of the heating season (September) at various depths and thicknesses of thermal insulation. Based on the results of calculations the method of estimation the insulation thickness and depth of the pipeline from the condition of minimizing the functional that characterizes the measure of deviation of the ordinates of the zero isotherm on the left-hand boundary of the region from the depth of the active soil layer at the beginning of the heating season.

Highlights

  • Для цитирования: Акимов М.П., Мордовской С.Д., Старостин Н.П

  • The task is to determine the thickness of the thermal insulation of the pipeline and the size of its depth based on the analysis of the temperature field in the ground during long-term cycle

  • The temperature field in the "insulated pipeground" system, which changes over time, is proposed to be determined by solving the heat conduction equations in polar coordinates

Read more

Summary

2Институт проблем нефти и газа СО РАН

Приведены результаты расчетов максимальной глубины оттаивания грунта от величины заглубления трубы теплоснабжения при различных толщинах теплоизоляции. По результатам расчетов предложена методика расчетного определения толщины слоя теплоизоляции и величины заглубления трубопровода из условия минимизации функционала, характеризующего меру уклонения ординаты нулевой изотермы на левой границе области от уровня глубины деятельного слоя грунта в момент времени начала отопительного сезона. При котором за температуру окружающей среды берется среднегодовая температура грунта на глубине заложения трубопровода, не пригоден для расчетов толщины теплоизоляции теплопроводов, прокладываемых в регионах распространения многолетнемерзлых грунтов. При проектировании тепловых сетей в районах распространения многолетнемерзлых грунтов толщину слоя теплоизоляции необходимо определять в комплексе с величиной заглубления теплопровода, основываясь на анализе динамики границы оттаивания грунта. Целью данной работы является разработка методики определения толщины теплоизоляции и величины заглубления подземного трубопровода теплоснабжения, прокладываемого в регионах с многолетнемерзлыми грунтами на основе анализа динамики нулевой изотермы (изотермы 0 °С) в области вмещающего грунта. В таблице 1 приведены значения теплофизитеплоснабжения изложим на примере расчета ческих характеристик материалов, принятые в температурного режима вмещающего грунта при расчетах [17,18]

Мерзлый грунт
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Information about the authors
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call