книги из ГПНТБ / Комягин Л.Ф. Бесшатровые неотапливаемые водонапорные сооружения научно-техническое сообщение

Откуда тох = 185 час., что совпадает с принятой в начале расчета вели­ чиной тох; в противном случае расчеты пришлось бы повторять вновь дополучения этого равенства. Величина тох - 185 час. по сравнению с вариантом I. больше лишь на 3 часа или на 1,6% (рис. 50).

*//?

* 3 * 6

> ■/

' 2

0-

-2 -4 -6

-<3

-ГО

-12

132

Откуда толщина льда на стенках башни к концу опыта В., = 0,055.и- - 5,5 см при kn = 5 ккал;м- час-град.

Вариант 11. Средние за период = 360 — -(|Х = 360— 185 = 175 час.,

величины tn = — 6,2°; t>„ = 1,5 л-сек; 5СТ = 3.3 ккалмчас; Тв = = 0.5 (0,79 + 0,09) ® 0,4°; »ср = 6,6°; »яв = 3,6°; ? = 0,55; t„ =0; taa =—3,2°.

Подсчитаны Ф = 0,16; а„ = 65; а„ = 7,5; % в = 5,2 и kc„ = 4,8 ккал м- X

X час-град.

На основе формул (88) и (33) составлено уравнение

= k — ф = 0,91 :1 -X- + 0,26 В + J1 + 0,55 • 0,09 • 4,8 - 0,46 =

193,8-1000-63,6 8(1 — 0,267 8)

-6,6-1,5-77,8-175

Это уравнение, после его дальнейшего преобразования, получило вид

больше на 7,3%. Характер изменения 1Я и 6 за весь период охлаждения воды и льдообразования в башне показан на рис. 50.

133

§18 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ИЭКСПЛУАТАЦИИ НЕОТАПЛИВАЕМЫХ ВОДОНАПОРНЫХ

СООРУЖЕНИИ

При проектировании бесшатровьь.х неотапливаемых водона­ порных сооружении определение величины полезной емкости баков и высоты расположения их над поверхностью земли про­ изводят в соответствии с действующими техническими усло­ виями проектирования водоснабжения [5], [6], [7] и принятыми методами расчета водопроводной сети [6], [25], [55], [56]. Строи­ тельство их ведется на основе общих правил организации и производства строительно-монтажных работ и техники безопас­ ности, включая индустриальное изготовление крупных блоков и комплексную механизацию работ.

Эксплуатация этих сооружений осуществляется на основе соответствующего ухода за ними, проведения обычных регу­ лярных и периодических осмотров, выполнения текущих и ка­ питальных ремонтов [24 а]; [25, стр. 416—4,23].

В то же время в проектировании и эксплуатации неотапли­ ваемых водонапорных сооружений имеется ряд особенностей, вытекающих из отказа от отопления и перевода работы соору­ жений на полную автоматизацию. Ниже излагаются принципы, на основе которых можно производить выбор наиболее деше­ вых по стоимости и выгодных в эксплуатации в т е п л о т е х - ническом отношении конструкций и режимов подачи воды в сооружения.

Из общего уравнения теплообмена (18) видно, что основ­ ным теплотехническим показателем неотапливаемого водона­ порного сооружения является величина темпа охлаждения воды и льдообразования в нем, равная

Чем меньше величина т при данных W, ta, va, tKLT и SlT',

тем совершенней в теплотехническом отношении является кон­ струкция и эксплуатация этого сооружения. Следовательно,

величина темпа охлаждения воды и льдообразования может служить критерием для оценки и сравнения между собой теп­ лоустойчивости сооружений рассматриваемого типа и теоре­ тической основой для проектирования их.

131

Осуществить каждый из них на практике можно следую­ щим образом.

водообмена и колебания уровня воды бак должен быть предва­

рительно заполнен водой до полного объема, отчего величина

р

при т] —- I и W const будет тоже наименьшей;

в) увеличением высоты слоя обсыпки землёй нижней опор­ ной части сооружения //ут , отчего снижаются величины F„„

И/"ср-

2.Уменьшения величины k, определяемой по формуле (19), можно достичь:

а) устройством теплоизоляции стенок сооружения; б) подбором формы бака способами, изложенными выше

в и. 1, а;

в) покрытием наружной поверхности стенок дна и кровли' сооружения специальными красками (например, алюминиевой) и внутренней поверхности кровли бака специальными материа­ лами (например, фольгой), при которых величина излучения тепла и соответственно ал, k„ и kn получаются меньшими;

г) выбором на территории пункта водоснабжения места расположения водонапорного сооружения, по возможности, бо­ лее защищенного от ветра (например, среди высоких застроек, деревьев и пр.), отчего величина va и соответственно ак и k

снижаются.

3. Для увеличения поступления тепла от солнечной радиа­ ции, т. е. величины 0, заслуживает внимания и проверки опы­ том возможность и целесообразность использования в водона­ порных сооружениях в соответствующих случаях, так назы­ ваемых, «тепловых ящиков», с установкой их в виде поясов на стенках бака (рис. 51). Дном ящиков может служить стенка бака, предварительно зачерненная, а крышкой — застекленная рама. Как известно [78], солнечные лучи, падая на черную

135

поверхность, поглощаются ею и превращаются в тепло. Тепло­ вую же энергию обычное оконное стекло почти не пропускает. В результате стенки бака и воздух, находящиеся в ящике, бу­ дут согреваться и утеплять бак.

Рис. 51. Расположение тепловых ящиков на стенках бака.

а) повышением подачи воды в сооружение, т. е. величины

anQcyT

q = —24— ’ путем выбора места расположения водонапор­

ного сооружения в общей системе водопроводной напорно-раз- водящей сети данного пункта водоснабжения, в котором вели­

укладки водовода; например, при подаче воды в зимнее время из открытого источника с температурой /||ст =0,1—0,3° по во­ доводу, уложенному в грунте с = 2—5°, наиболее выгодной в теплотехническом отношении будет работа насоса с меньшей часовой подачей воды или с возможно большим числом остано­

136

вок насоса, в течение которых вода в трубах будет больше по­ лучать тепла из грунта; при подаче воды из подземных источ­

с большей часовой подачей воды; это должно' учитываться при окончательном выборе режима работы водоподъемных агрега­ тов;

в) увеличением разности температур /вх — /ух в водонапор­

ном сооружении, главным образом, уменьшением температуры уходящей воды (ух, путем возможно большего перемешивания воды в самом сооружении; например, расположением конца напорно-разводяшего стояка над дном бака, подачей и забо­ ром воды в нескольких точках, подачей воды в бак по каса­ тельной к стенке бака для придания воде вращательного дви­ жения и т. д.

Выбор и осуществление на практике перечисленных вышеспособов снижения величины темпа охлаждения воды и льдо­ образования в водонапорном сооружении должны произво­ диться в каждом отдельном случае применительно к конструк­ ции и размерам этого сооружения, с учетом местных условий.

Башня может быть построена по одному из двух вариантов:

В башне с цилиндрической опорой (рис. 6) с полезной

9 = 960:24 = 40 м3/час и /вх — О',5°, определены по формуле (57) соответ­ ствующие Р2 = 79; /ух = 0,35°; /„ = 0,43°; Яср = 20,43° и по формуле (67)

ав = 67 ккал/л2 час - град.

По аналогии с решениями примеров 13 п 14 вычислены при 6 = 0 и /„ = 0,43° коэффициенты теплопередачи:

а) стенки бака при D = 6,22 .м; ha = 18 ,м; va = 5,5 л/сек; ta = —20°; /ст = 0°, соответственно йст = 8,5 ккал/л2 час град

137

б) опоры бака при D - 3,02 л; hfy=2 л: ha = 8 .1/; vu = 3,6 .шеек; zCI = 0; kau = 10,42 ккал!л-час-град

в) днища бака *дв = 0,5 (8,5 + 10,12) = 9,46 ккал 'л- час ■ град;

,1000-10(0,5 — 0,4)

опорой и с утепленным стояком-горловиной в теплотехническом отноше­ нии более выгодна, чем неутепленная башня с цилиндрической опорой, так как темп охлаждения воды в ней меньше на 26,2%.

438

Многие из существующих в настоящее время шатровых отапливаемых водонапорных башен с металлическими баками могут быть переоборудованы в шатровые неотап­ ливаемые башни. Это позволит избавиться от отопления, пол­ ностью автоматизировать работу башен и тем снизить стои­ мость эксплуатации их. Один из примеров такого переобору­ дования изображен на рис. 52.

Рис. 52. Переоборудование шатровой отапливаемой водо­ напорной башни в неотапливаемую:

а) до переоборудования: б) после переоборудования.

Для осуществления подобного переоборудования башен вы­ полняют следующие работы.

1. Производят теплотехнические расчеты для обоснования возможности, и целесообразности переоборудования башен в данных конкретных условиях. Расчеты могут быть выпол­ нены по методу, изложенному ранее в §§ 15 и 16, с учетом некоторых особенностей, вызванных расположением бака и стояка-горловины внутри здания. В этом случае бак и стояк не обдуваются ветром, не подвергаются непосредственному воздействию солнечной радиации. Поэтому расчеты теплооб­ мена и теплоизоляции выполняют при ^,в=^« + V

139