
- •Содержание
- •Введение
- •1 Техническая диагностика подземных прокладок наружных тепловых сетей. Оценка состояния качества тепловой изоляции
- •1.1 Физико-техническая постановка задачи
- •1.2 Анализ современных способов тепловых испытаний подземных прокладок тепловых сетей
- •1.3 Экспресс-метод проведения тепловых испытаний на основе решения обратной задачи теплопроводности
- •1.4 Рекомендации по проведению тепловых испытаний по методу неразрушающего контроля
- •2 Оценка сверхнормативных теплопотерь подземной прокладки теплосети в аварийном (затопленном) состоянии
- •2.1 Физико-техническая постановка задачи
- •2.2 Алгоритм построения компьютерной программы. Основные расчетные зависимости определения теплопотерь
- •2.3 Алгоритм расчета изменения температуры теплоносителя по длине аварийного (затопленного) участка теплотрассы
- •2.4 Пример расчетов и анализ результатов
- •3 Экспериментально-расчетная оценка потокораспределения теплоносителя в системе теплопотребления здания на основе температурно-манометрической съемки
- •3.1 Физико-техническая постановка задачи
- •3.2 Алгоритм построения компьютерной программы. Основные расчетные зависимости определения потокораспределения между отдельными системами теплопотребления
- •4 Компьютерное моделирование теплового режима отопительной системы здания в нерасчетных условиях эксплуатации
- •4.1 Физико-техническая постановка задачи
- •4.2 Алгоритм построения компьютерной программы. Основные расчетные зависимости и построение основного функционала решаемой задачи
- •4.3 Результаты компьютерных расчетов и их анализ. Оценка эффективности различных мероприятий по нормализации теплового режима здания
- •Список использованных источников
1.2 Анализ современных способов тепловых испытаний подземных прокладок тепловых сетей
Перечисленные выше недостатки типовой методики побудили поиск новых эффективных путей технической диагностики тепловых потерь и состояния тепловой изоляции наружных теплопроводов [12,13,14].
Так в Ростовском государственном строительном университете предложен метод дистанционного контроля теплового состояния наружных теплотрасс, заключающийся в том, что на поверхности грунта по оси теплотрассы производится сканирование температуры поверхности с помощью портативного пирометра суммарного излучения «Икар – 4», позволяющего производить неразрушающий тепловой контроль поверхности грунта. Таким образом, в любом поперечнике зоны прокладки возможно построение термограмм, которые в дальнейшем подвергаются теплофизической интерпретации в лабораторных условиях.
Интерпретация заключается в том, что для рассматриваемой зоны прокладки разрабатывается математическая модель теплового процесса и параметры модели многовариантными расчетами на ЭВМ подгоняются под полученные результаты. В результате в какой-то мере становится возможным оценить тепловое состояние рассматриваемой прокладки теплосети без ее вскрытия.
К недостатку данного метода следует отнести следующее:
- многозначность полученных результатов, которые могут существенно отличаться от действительности (данная неоднозначность заложена в самом методе интерпретации);
- разорванность во времени процесса измерения температуры поверхности зоны прокладки и компьютерной интерпретации полученных результатов;
- как показывает практика решения задач неразрушающего контроля, измерение параметров именно поверхности изучаемого тела зачастую вносит существенную ошибку в искомое решение, поэтому возникает необходимость измерений необходимых параметров в глубине массива, что существующей тепловизионной аппаратурой сделать невозможно.
1.3 Экспресс-метод проведения тепловых испытаний на основе решения обратной задачи теплопроводности
Перечисленные выше недостатки исключены в предлагаемом проекте прибора для технической диагностики подземных прокладок наружных тепловых сетей. В основе прибора заложен метод неразрушающего теплового контроля, основанный на решении обратной теплофизической задачи для подземной теплосети.
Данный метод разработан на основе научно-исследовательских работ, выполненных на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция” Красноярской государственной архитектурно-строительной академии (КрасГАСА) по заявке АО “Красноярскэнерго» [13,14].
Использование метода предполагает выполнение следующих операций:
1. На поверхности и внутри исследуемого объекта (подземной теплосети, ограждающей конструкции сооружения) в определенных точках размещаются контактные датчики температуры (теплового потока) и производится снятие режимных параметров.
2. Для рассматриваемой области составляется математическая модель теплового процесса.
3. На ПЭВМ по специально разработанной программе численным методом решается обратная задача теплопроводности, в результате чего находится комплекс величин, характеризующих тепловое состояние объекта (теплопроводность материалов, входящих в конструкцию, коэффициенты теплообмена на границах, тепловые потери трубопроводов и др.).
Числовые значения искомых параметров определяются из условия минимума специально построенного функционала следующего вида:
,
(1.1)
где
– измеренные значения температуры
грунта в зоне теплового влияния канала,
;
– алгоритмически
заданные (для соответствующей
математической модели прокладки)
расчетные значения температуры грунта
в тех же точках рассматриваемой области,
;
– параметр
регуляризации;
– искомые
параметры на предыдущем и настоящем
шаге итерации;
– общее
количество точек измерений температуры;
–количество
искомых параметров.
Для минимизации функционала (I) использованы численные методы нелинейного программирования.
Для наружных теплосетей отработана методика натурных замеров необходимых параметров, подобраны соответствующие теплофизические приборы и произведена оценка погрешности измерений. Разработаны эффективные математические модели для любого вида прокладки, отлажены компьютерные программы решения обратных задач на основе регуляризирующих алгоритмов, гарантирующие однозначность определения искомых параметров.
Совместно с предприятием тепловых сетей «Красноярскэнерго» произведена проверка разработанного метода технической диагностики на действующих теплосетях города. В результате установлена минимальная трудоемкость при реализации метода и хорошая точность полученных результатов (см. распечатки).
Следует также сказать еще об одном способе технической диагностики, основанном на дистанционном методе. Данный способ использует также тепловизионную технику, установленную на малоскоростных летательных аппаратах, с помощью которых производится сканирование тепловых полей на обширных территориях. Так, например, в г. Красноярске в 1992г. произведены подобные эксперименты группой Ленинградских специалистов. В результате выявлено несколько очагов тепловых энергетических потерь в черте города.
Несмотря на кажущуюся простоту и масштабность данного способа (но в то же время и высокую стоимость) следует отметить, что подобный подход дает лишь качественные результаты, т.е. дает картину (температуры) относительно мощных теплоисточников, конкретная физическая мощность которых остается неизвестной.