Приложение н (справочное) Расчет глубины оттаивания и промерзания в основании подземных и наземных магистральных трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах

Н.1 Глубину многолетнего оттаивания многолетнемерзлых грунтов (далее ММГ) под центром горячих и теплых подземных трубопроводов (см. расчетную схему на рисунке H.1a) следует рассчитывать по формуле (Н.1).

0123A10B1DE05946

                                              (Н.1)

где H_th - глубина многолетнего оттаивания, отсчитываемая от дневной поверхности, м;

r_ins - радиус до внешней образующей изоляции трубы;

_t, _n - безразмерные глубины оттаивания под центром трубы, определяемые по номограммам на рисунках Н.2 и Н.3 в зависимости от безразмерных параметров m, I_t, _T.

0123A10B1DE05946

Рисунок Н.1 - Расчетная схема для определения глубины многолетнего оттаивания ММГ под теплыми и горячими трубопроводами, проложенными подземно (а) и наземно (б)

m = h_/r_ins,                                                             (H.2)

0123A10B1DE05946

                                                  (H.3)

0123A10B1DE05946

                                                     (H.4)

где h_p - глубина заложения подземного трубопровода, считая от дневной поверхности до центра трубы, м;

_f - коэффициенты теплопроводности мерзлого грунта, Вт/(м°С);

_th - коэффициенты теплопроводности талого грунта, Вт/(м°С);

Т_ins - средняя годовая температура внешней поверхности кольцевой изоляции трубы, °С, определяется по формуле (Н.5);

T₀ - температура ММГ, °С;

T_bf - температура начала промерзания-оттаивания грунта, °С;

t - расчетное время, ч;

L_v - удельные затраты тепла на оттаивание грунта, Втч/м³, определяются по формуле (Н.7);

I_te - эквивалентное безразмерное время, для ММГ сливающегося типа принимается равным нолю, несливающегося типа определяется по номограмме на рисунке Н.2 при _t = H₀/r_ins и f_T = 0,0 (H₀ - глубина залегания кровли ММГ, м).

Для ММГ несливающегося типа безразмерная температура принимается _t = 0,0.

0123A10B1DE05946

                                  (Н.5)

0123A10B1DE05946

                                       (Н.6)

где Т_рг - среднегодовая температура продукта, °С; 0123A10B1DE05946

0123A10B1DE05946

                                 (H.7)

где L₀ - удельная теплота фазовых превращений воды, L₀ = 93 (Втч)/кг;

_f - плотность мерзлого грунта, кг/м³;

w_tot - суммарная влажность мерзлого грунта;

W_w - количество незамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре T₀;

C_th, C_f - объемная теплоемкость талого и мерзлого грунта, Втч/м³°С.

Н.2 Глубина многолетнего промерзания грунта под центром холодного трубопровода, расположенного на участке с ММГ не сливающегося типа Н_f принимается равной Н_th, и рассчитывается по формулам (Н.1), (Н.3), (Н.5), (Н.6), (Н.7) и номограмме (рисунок Н.2) при _t = 0,0. При этом в формуле (Н.3) в качестве Т_ins следует принять абсолютное значение температуры и I_te = 0,0, а в формуле (Н.7) - C_th = C_f = 0,0 и w_w = 0,0.

Если в результате расчета глубина промерзания Н_f окажется больше глубины залегания кровли ММГ, то следует принять Н_f = H₀.

0123A10B1DE05946

Рисунок Н.2 - Номограмма для определения многолетнего оттаивания ММГ вокруг теплого и горячего трубопроводов

0123A10B1DE05946

Рисунок Н.3 - Номограмма для определения оттаивания ММГ вокруг холодного трубопровода

Н.3 Глубину многолетнего оттаивания ММГ под центром горячего и теплого наземных трубопроводов Н_th, расположенных на участках с ММГ сливающегося типа, следует рассчитывать по формуле (см. расчетную схему на рисунке Н.1б):

0123A10B1DE05946

                                    (H.8)

где ₂ - безразмерный параметр, определяемый по номограмме (рисунок Н.4а) в зависимости от диаметра трубы d_p = 2r_p;

₂ - безразмерный параметр, определяемый по номограмме (рисунок Н.4б) в зависимости от ширины b_ins и толщины _ins плоского теплоизолятора, м;

 = 1 + 0,033T₀ - поправочный коэффициент, учитывающий отток тепла в мерзлую зону;

L_v,H - удельные затраты тепла на оттаивание грунта, определяются по формуле (Н.9), Втч/м³;

S_э - эквивалентный слой, определяется по формуле (Н.10), м.

0123A10B1DE05946

                              (Н.9)

0123A10B1DE05946

                (Н.10)

0123A10B1DE05946

Рисунок Н.4 - Графики для определения коэффициентов ₂ (а) и ₂ (б) при расчете многолетнего оттаивания ММГ под теплыми и горячими трубопроводами