Пример теплотехнического расчета трубопровода при подземном переходе железной дороги.

4.5. Пример теплотехнического расчета трубопровода при подземном переходе железной дороги. Проектируется переход железной дороги теплопроводом под путями 2 класса во II климатическом районе. Многолетняя средняя сумма градусо-суток отрицательных температур воздуха  = 1500 °С сутки. Рабочий трубопровод диаметром d₁ = 200 мм располагается в защитной трубе диаметром 1200 мм. По данным инженерно-геологического обследования земляное полотно сложено суглинками. Грунтовые воды располагаются глубоко. Расчетная величина пучения составляет P_p = 50 мм.

Температура теплоносителя в рабочем трубопроводе t_T = 95 °С. Он изолирован минеральной ватой слоем 160 мм и асбоцементным покрывающим слоем 20 мм, который армирован металлической сеткой.

Определим суммарное термическое сопротивление изоляции и поверхности рабочего трубопровода по формуле (2), приняв расчетную теплопроводность изоляции по Приложению 14 title="Тепловые сети" «Тепловые сети»,

 м·ч·°С/ккал

Принимаем первоначально глубину заложения трубопровода h = 5 м. Температура грунта на уровне оси защитной трубы (h + D/2) равна 4,4 °С (см. табл. 1).

Из формулы (3) найдем коэффициент теплопередачи K при h/d = 4,17 и критерии Био Bi = 0,55, определенном по графику рис. 2

Из уравнения баланса тепла (1) температура воздуха в защитной трубе

 °С

При глубине заложения трубопровода h = 5 м в соответствии с табл. 4 для P_p = 50 мм температура воздуха в защитной трубе должна составлять 10,8 °С. Расхождение с полученной расчетом из уравнения теплового баланса величиной t_k = 11,3 °С составляет менее 5 %.

Таким образом, проектом принимают глубину заложения трубопровода от верха балластного слоя до верха защитной трубы h = 5 м.

При невозможности устройства подземного перехода на расчетной глубине предусматривают отвод избыточного тепла из защитной трубы вентиляцией или выводят пучинистые грунты земляного полотна из зоны сезонного промерзания-оттаивания в соответствии с требованиями Технических указаний ЦП/4369.

Источник: Переходы железных дорог трубопроводами