ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Расчетные методы определения тепловых потерь и фактического состояния теплотрасс основаны на использовании тепловизионной съемки, которая является простым и дешевым способом оценки тепловых потерь и средством наблюдения за состоянием теплотрасс.

Тепловизор регистрирует распределение темпера­туры на поверхности грунта над трубопроводом, кото­рое несет информацию о состоянии теплотрассы. Ре­гистрируемое температурное поле зависит от целого ряда факторов, связанных как с конкретными услови­ями проведения тепловизионной съемки, так и с ха­рактеристиками грунта и параметрами прокладки. Представленная методика на основе анализа проект­ных и экспериментальных данных совместно с резуль­татами компьютерного моделирования позволяет по­лучать оценку искомых параметров, характеризующих фактическое состояние теплотрассы.

Путем сравнения расчетного температурного поля поверхности грунта и температурного поля, получен­ного путем тепловизионной съемки, можно сделать выводы о состоянии теплотрассы. Для получения со­ответствующих расчетных данных необходимо решить задачу о тепловом режиме подземной двухтрубной теплотрассы, проложенной бесканальным способом. Модель такой теплотрассы выбрана как базовая, так как соответствует наиболее распространенному типу тепловых сетей.

Решение поставленной задачи проводится анали­тическими и численными методами. Аналитическое решение позволяет получить функциональную зави­симость искомой характеристики от ряда параметров, а численное дает возможность более гибко учитывать неоднородности грунта и теплообмена на его поверх­ности.

Постановка задачи.

Две параллельные теплоизолированные трубы с одинаковым диаметром и неограниченной длиной на­ходятся в однородном массиве грунта на одинаковой глубине от его плоской поверхности. Трубы являются источником теплового воздействия на грунт, на поверхности грунта происходит теплообмен со сре­дой. Требуется найти стационарное распределение тем­ператур в массиве и на поверхности грунта, а также определить теплопотери от теплотрассы.

При численном решении в постановку задачи мо­гут быть включены дополнительные факторы: неодно­родность грунта, наличие на поверхности грунта сне­га, воды и др.

Аналитическое решение.

В упрощенной постановке представляется возмож­ным аналитическое решение поставленной задачи. При решении проводится интегрирование уравнения Лапла­са, применяются методы источников и суперпозиции.

Результатом решения являются аналитические за­висимости для определения теплопотерь с погонного метра прямой и обратной труб, а также для нахожде­ния температурного поля как в массиве, так и на по­верхности грунта.

Численное решение.

Основой для решения служит компьютерная мо­дель. На ее основе производится расчет теплооб­мена в системе теплотрасса-грунт-окружающая сре­да, а также моделирование различного рода дефектов теплотрассы. Результатом расчета по компьютерной модели являются температурное поле в поперечном се­чении грунта тепловые потери на теплотрас­се, температурное поле на поверхности грунта над теп­лотрассой.

Конечным итогом является сравнение расчетного температурного поля поверхности грунта и темпера­турного поля, полученного путем тепловизионной съемки. Прибегая к вариации исходных дан­ных, необходимо добиться оптимального совпадения этих температурных полей и при наилучшем вариан­те совпадения исходные данные, принятые при дан­ном варианте, могут считаться истинными и припи­сываются исследуемому участку теплотрассы.

Выводы.

Предложенная методика, используя в качестве ис­ходных данных результаты тепловизионного обследо­вания теплотрассы и решая обратную задачу, позволя­ет определить качество тепловой изоляции, наличие протечек и теплопотери обследованной теплотрассы.