ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Расчётные методы определения тепловых потерь и фактического состояния теплотрасс основаны на использовании тепловизионной съёмки, которая является простым и дешёвым способом оценки тепловых потерь и средством наблюдения за состоянием теплотрасс.

Тепловизор регистрирует распределение температуры на поверхности грунта над трубопроводом, который несёт информацию о состоянии теплотрассы. Регистрируемое температурное поле зависит от целого ряда факторов, связанных как с конкретными условиями проведения тепловизионной съёмки, 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 состояние теплотрассы.

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

Решение поставленной задачи проводится аналитическими и численными методами. Аналитическое решение позволяет получить функциональную зависимость искомой характеристики от ряда параметров, а численное даёт 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 упрощённой 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 её основе производится расчёт теплообмена в системе теплотрасса-грунт-окружающая среда, а также моделирование различного рода дефектов теплотрассы. Результатом расчёта по компьютерной модели являются температурное поле в поперечном сечении грунта над теплотрассой.

Конечным итогом является сравнение расчётного температурного поля поверхности грунта и температурного поля, полученного путём тепловизионной съёмки. 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.