ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ РУКАВА ПОДАЧИ ВОДЫ ПРИ РАБОТЕ ОБОРУДОВАНИЯ НА РАЗРЕЗЕ «ВОСТОЧНОМ» ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

THERMAL DESIGN SLEEVE WATER FLOW DURING EQUIPMENT OPERATION ON MINE "VOSTOCHNY" IN ZABAYKALSKY KRAI

Nadezhda Kurmazova

postgraduate student of the Department of Opius TRANS-Baikal state University,

Russia, Chita

АННОТАЦИЯ

В данной статье  проведен теплотехнический расчет водных шлангов и рукава подачи воды, при использовании пылеподавляющего оборудования в холодное время года на разрезе «Восточном» Забайкальского края, выяснено количество теплоизоляции в виде минеральной ваты, необходимой для защиты от промерзания  водных шлангов.

ABSTRACT

In this article, the heat engineering calculation of water hoses and water supply hoses is carried out using the dust suppression equipment in the cold season in the Vostochny section of the Trans-Baikal Territory; the amount of thermal insulation needed in the form of mineral wool needed to protect against freezing of water has been clarified.

Ключевые слова: водопроводы, водный шланг, минеральная вата, промерзание,  рукав подачи,  теплоизоляция.

Keywords: water pipes, water hose, mineral wool, freezing, supply hose, insulation.

При добыче полезных ископаемых открытым способом  в холодное время года   создается риск  застоя в работе, так как все работы  производятся на открытом воздухе. Несомненно, в  условиях отрицательных температур создается необходимость проведения работ по предотвращению от промерзания рабочего оборудования.

Для предотвращения от промерзания водных шлангов и водопроводов, непосредственно подходящих к рабочему оборудованию, в зимнее время работы, необходимо провести теплотехнические расчеты[3]. В состав теплотехнических расчетов должно входить:

- расчет изменения температуры воды по длине водного шланга;

- определение оптимальной величины тепловой изоляции и расчет времени возможного прекращения работы оборудования, вследствие чего, происходит промерзание жидкости в водных шлангах;

- определение количества тепла, необходимого для подогрева жидкости с целью предотвращения ее замерзания [6].

Теплотехнические расчеты производятся на основе принятого гидравлического режима трубопроводов. На основании теплотехнических расчетов могут быть приведены корректировки по гидравлическому расчету [1].

Практические расчеты толщины изоляции водных шлангов по заданному времени отсутствия движения жидкости или определения этого времени по заданной изоляции водного шланга основывается на балансовом уравнении. По которому тепло, аккумулированное в наполненном жидкостью изолированном водном шланге (в пределах от начальной температуры до температуры замерзания), и тепло, освобождающееся при образовании некоторого допускаемого слоя замерзшей жидкости (25%) живого сечения водного шланга, приравнивается к тепловой потере за период остановки движения жидкости [4, 5].

Толщину изоляционного слоя, в данном случае для водного шланга определяется по формуле:

Суммарная теплопотеря водного шланга определяется из выражения:

, гикакал/ч.,                                                     (1)

 где:  - количество воды, проходящее по шлангам, м³/ч.;

 - разность температур воды в начале и в конце шланга, ⁰С.

Расчет потерь тепла рассчитывается согласно , которая определяется из выражения:

- при заданной начальной температуре воды :

;                                            (2)

 - при заданной конечной температуре :

,                                          (3)

где:  - температура воздуха, ⁰С

 - температурный коэффициент (по Андрияшеву), величина  определяется по формуле:

,                                                                   (4)

где:  - линейная удельная теплопотеря водного шланга, ккал/м.ч.⁰С;  - длина водного шланга, м.;  - объемный вес и теплоемкость воды;  - тепло трения, которое начинает сказываться при скоростях движения воды и равно – 2м/сек. ккал.

Величина , обратная величине теплового сопротивления, измеряется м.ч. ⁰С/ ккал, определяется по формуле:

,                                                           (5)

,                                             (6)

где:   - тепловое сопротивление теплоотдачи от воды к стенке водного шланга; =0;  - тепловое сопротивление слоя изоляции, м.ч. ⁰С/ ккал

,                                            (7)

где : - коэффициент теплопроводности слоя теплоизоляции в м.ч. ⁰С/ ккал;  ,  - диаметр слоя изоляции (наружный и внутренний);  - тепловое сопротивление теплоотдачи от поверхности трубопровода к окружающему воздуху, м.ч. ⁰С/ ккал.

                                                              (8)

Для определения коэффициента  можно определить по формуле:

,                                                        (9)

где   - скорость воздуха, м/сек.

Пренебрегая сопротивлением теплоотдачи от воды к стенке шланга, получим:

.                                               (10)

Результаты тепловых расчетов представлены в таблице 1

Таблица 1.

Результаты теплового расчета водного шланга

На рисунке 1  показана схема рукава подачи воды  и необходимой теплоизоляции,  согласно, теплотехнических расчетов.

Рисунок 1. Схема рукава подачи воды (водный шланг)

1. - водный шланг; 2 -  кольцевая теплоизоляция из минеральной ваты.

Таким образом, необходимо защитить водный шланг от промерзания кольцевой изоляцией из минеральной ваты диаметром 62 мм[2].

Список литературы:

1. Андрияшев М.М. Гидравлические и тепловые расчеты водопроводных линий и сетей. Москва: [Изд., пересмотр. и доп.]. 2012г.
2. Курмазова Н.А. Использование пылеподавояющих устройств на угольном разрезе (на примере разреза «Восточный» Забайкальского края)// Наука и бизнес: Пути развития – Москва. – 2015, –№ 3 (45), С. 59-62.
3. Курмазова Н.А. Защита рабочего оборудования карьеров от промерзания  в условиях отрицательных температур -  II Всероссийская научно-практическая конференция «Наука и образование: актуальные исследования и разработки» Чита, ЗабГУ, 2019г.
4. Особенности устройства водопровода в условиях вечной мерзлоты. М.: Стройиздат., 1964г.
5. Тепловая изоляция. Справочник, Стройиздат, 1973г.
6. Шубин Е.П. Материалы, методы устройства и расчет тепловой изоляции трубопроводов, СЗИ, 1948г. С 99.