Дата публикации: 2024

Дата публикации в реестре: 2024-08-05T14:50:27Z

Аннотация:

Для предотвращения обрушения зданий и сооружений в условиях криолитозоны из-за протаивания вечномерзлого грунта вследствие тепловой нагрузки от этих объектов необходимо использовать термостабилизаторы. Широкое распространение среди них получили двухфазные пассивные термосифоны, основными преимуществами которых являются высокая степень автономности и отсутствие дополнительных экономических затрат на компрессоры. Для повышения эффективности работы устройства впервые предлагается конструкция с распределенным подводом хладагента к внешней поверхности за счет сегментирования трубы, разделяющей нисходящий и восходящий поток теплоносителя. Определение оптимальных параметров работы такого термостабилиза­тора невозможно без этапа моделирования процессов тепломассопереноса. Всё выше­перечисленное обуславливает цель исследования – расчет распределения температуры в грунте при использовании термостабилизатора с распределенным подводом хладагента к внешней поверхности. Такой расчет проводится с использованием физико-математической модели термостабилизатора с выделением трех связанных задач: 1) описания движения жидкого хладагента по внутренней трубе термосифона под действием гравитационных сил; 2) расчета восходящего потока хладагента в зазоре между внешней трубой термостабилизатора и сегментами разделителя потоков; 3) расчета кондуктивного теплообмена в сис­теме «термостабилизатор – грунт». В основе моделирования лежат подходы неизотермической многофазной механики и теплофизики. Система уравнений для первой задачи решается аналитически, для остальных – численно. Проведен расчет температурного профиля в зазоре между устройством, разделяющим потоки и состоящим из четырех сегментов, и трубой термостабилизатора, а также в грунте на удалении 1 м от поверхности термосифона. Предложенная модель позволяет определить радиальное распределение температуры, согласующееся с практическими данными с точностью 90%. В результате исследования установлено, что использование такого разделяющего устройства позволяет увеличить эффективность снижения температуры грунта на 20%.

Тип: Article