На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

К вопросцу о вентиляции камер и каналов тепловых сетей
Журнальчик "Анонсы теплоснабжения", № 8 (12) август 2001, С. 19 – 24,
к.т.н. С.М. Воронин, НПК «Вектор», Москва
Одной из обстоятельств, снижающих сроки эксплуатации тепловых сетей, является внешняя коррозия труб, которая по механизму протекания относится к химической. Для протекания этого коррозионного процесса нужен контакт железной поверхности с водой, либо ее следами в присутствии кислорода воздуха. Для тепловых сетей более характерны последующие виды коррозии: атмосферная – коррозия сплава во увлажненной атмосфере тепловых каналов; почвенная – коррозия трубопроводов под слоем термоизоляции, из-за капиллярно-пористой структуры применяемых материалов; электрокоррозия – коррозия металлов из-за блуждающих токов; коррозия в электролитах – из-за затопления участков теплотрасс. Так как большая часть теплотрасс имеет канальную прокладку, то атмосферная и почвенная коррозии являются преобладающими, что подтверждается статистическим анализом результатов инженерной диагностики, проводимым на предприятиях «Мостеплоэнерго» с 1996 г.
Скорость коррозионных действий при атмосферной и почвенной коррозии зависит от степени увлажнения поверхности сплава, и определяется температурой и влажностью воздуха. Замеры температуры, влажности в тепловых камерах и каналах демонстрируют, что средняя температура колеблется от 28
, средняя относительная влажность от 65% до 80%. Лишь в 10% обследованных камер влажность не превосходила 50%. Более томные условия наблюдаются в зимний период. В это время из-за таяния снегового покрова над теплотрассами, вызванного перепадами температуры, влага попадает в термо каналы. На всех обследованных объектах величина влагосодержания термоизоляции составляла 20-30%, что наращивает теплопотери в 2–2,5 раза. Непроветриваемая атмосфера в канале ведет к тому, что в воздухе находятся газы, образующиеся от распада органических веществ, что наращивает скорость коррозии. Намокание стенок и перекрытий тепловых каналов вызывает разрушение силовых частей. Потому локальный климат описывает не только лишь коррозионные процессы, в камерах и тепловых каналах, да и величину теплопотерь. Разглядим коррозионные процессы и условия их протекания.
Влияние метеорологических характеристик на коррозионные процессы Мокрая атмосферная коррозия проходит при наличии на поверхности металлов видимой увлажненной пленки. При влажности наиболее 55-65% резко возрастает скорость коррозии. В особенности этот вид коррозии отмечается в тепловых камерах, где удельная повреждаемость трубопроводов тепловых сетей на 1 п.м. больше, чем на других участках в 10-20 раз. Причина в конденсате, который появляется на прохладных перекрытиях, находящихся у поверхности. Также вода через неплотности крышек люков попадает на трубопроводы, что приводит к их интенсивной коррозии. Ежели камеры размещены под дорогами, то на трубопроводы совместно с водой попадает и соль. В особенности активно коррозионные процессы развиваются на подающем трубопроводе, из-за наиболее высочайшей температуры теплоносителя. А именно, из-за вскипания воды в пристенном слое и снутри товаров коррозии, происходит их разрушение и проникновение воды к не прокорродированным слоям сплава.
Иной предпосылкой мокрой коррозии является попадание капель воды с перекрытий на поверхности труб. В местах протечек воды, через сальниковые уплотнения задвижек, влажность воздуха составляет 100%, что при высочайшей температуре теплоносителя ведет к выпадению конденсата на поверхности сплава и образованию видимой увлажненной пленки. Также мокрой атмосферной коррозии подвержены нижние участки труб, обращенные к грунту.
Мокроватая атмосферная коррозия протекает под тончайшим, невидимым слоем воды электролита, образующимся вследствие конденсации при относительной влажности воздуха меньше 100%. Предпосылкой возникновения воды на поверхности является капиллярная конденсация, центрами которой являются щели меж осевшими частичками пыли и поверхностью сплава, поры в окисной пленке, продукты коррозии. Испарение воды сопровождается образованием на поверхности гидрофильных соединений и солей (обыденных в критериях атмосферы тепловых каналов). Их наличие вызывает конденсацию воды уже при 70-80% относительной влажности воздуха из-за уменьшения равновесного давления насыщенного пара над поверхностью с солью.
Очередной вид коррозии – почвенная коррозия сплава труб под слоем термоизоляции. Более соответствующим для нее является наличие язв на отдельных участках труб. Из-за попадания капели с перекрытий на поверхность тепловой изоляции, образуются участки с разной по длине трубы степенью влажности. Это вызывает неодинаковую кислородную проницаемость, т. к. скорость конвекционной и диффузионной подачи кислорода по порам, заполненным воздухом, на несколько порядков выше, чем скорость подачи кислорода по порам с жидкостью.
В общем случае, процессы тепловлагообмена в тепловых каналах можно разглядывать в 2-ух видах: явное тепло – нагрев либо остывание воздуха, и скрытое тепло – повышение либо уменьшение влажности воздуха. Тепловой режим в тепловых каналах определяется конвективным термообменом меж поверхностью труб теплосети, поверхностями стенок каналов и почвой. Влажность воздуха зависит от влаговыделения, источниками которого являются: открытые водные поверхности, образованные из-за подтопления камер, осадков попадающих через неплотности люков, протечек через сальниковые уплотнения задвижек; смоченные поверхности стенок, перекрытий и грунта, мокрая термоизоляция, свищи.
Возникновение капели на перекрытиях каналов вызвано тем, что из-за испарения воды происходит насыщение воздуха влагой. Подогретый воздух от труб поднимается ввысь и при температуре стенок меньше температуры мокрого указателя температуры находящийся в воздухе пар конденсируется на стенках с образованием капели на поверхности перекрытий. Образование капели происходит над источником нагрева – трубами теплосети. Попадая на трубопровод, капли испаряются. Воздух снова насыщается и конденсируется на поверхности перекрытия. Являясь замкнутой системой, без вентиляции, количество воды в каналах, в общем случае, не изменяется. В процессе термообмена происходит изменение энтальпии воздуха не только лишь по высоте, ширине и длине каналов, да и по времени (нестационарный процесс), т.к. температура теплоносителя изменяется в зависимости от температуры внешнего воздуха.
Температура и влажность воздуха определяют влагосодержание термоизоляции, величина которой зависит от давления насыщенного пара в слое термоизоляции и снаружи. С конфигурацией температуры теплоносителя, температуры и влажности воздуха в тепловых каналах это равновесие нарушается. С увеличением температуры теплоносителя давление пара снутри тепловой изоляции увеличивается, часть воды испаряется, насыщая воздух. С уменьшением температуры влага из воздуха перебегает в теплоизоляцию. В отопительный период резкие перепады температуры внешнего воздуха являются не редкостью. Это вызывает колебания температуры теплоносителя, что сопровождается поступлением «нового» воздуха в теплоизоляцию и к поверхности сплава. Такому же колебанию влажности подвержены бетонные поверхности стенок каналов и перекрытия.
Аэродинамический расчет вентиляции Одним из методов понижения влажности и температуры воздуха является вентиляция каналов. Вентиляционные потоки содействуют интенсивному тепломассообмену и переносу тепла и воды в канале. По способу движения воздуха вентиляция является системой с естественным побуждением воздуха. Расход воздуха, создаваемый вытяжками, определяется гравитационным напором, который зависит от высоты шахт, температуры воздуха в канале и на улице. Одна из шахт является приточной, 2-ая – вытяжной. При попадании внешнего воздуха в канал по мере его продвижения он греется, насыщается влагой и выносится через вытяжную шахту на улицу. По мере проветривания, понижается влагосодержание и температура воздуха в каналах.
Аэродинамический расчет выполняется по схеме, приведенной на рис. 1.
Тяга, создаваемая вентиляционными шахтами, зависит от высоты и температуры воздуха и определяется в первом приближении:
, Па
где: h – разность высот приточной и вытяжной шахт, м
Н – пьезометрическая высота канала, м
, r
– плотность воздуха внешнего и в канале, кг/ м
.
Рис. 1. Вентиляция каналов и тепловой камеры
/2 – утраты давления на входе и выходе из приточной шахты, Па
,z
– скорость в приточной шахте, м/с
)* rв* V2в/2 – утраты давления на входе и выходе из вытяжной шахты, Па
, z
Vв – скорость в приточной шахте, м/с.
Тесты по определению коэффициента утрат на входе и выходе разработанных приточной и вытяжной шахт демонстрируют, что величина z
= 0,72, z
, z
=1., z
=0,92.
, Па
l – коэффициент трения,
l – длина участка,
– эквивалентный поперечник,
W– скорость воздуха в канале, м/с;
Приравнивая тягу (1) потерям давления (2), определим скорость в приточной шахте:
= V .
, нужно прирастить количество приточных шахт.
), г/ч
– влагосодержание воздуха в тепловом канале, г/м
– влагосодержание приточного воздуха, г/м
L – расход воздуха по каналу, м
/ч.
Более отлично процессы осушения и понижения влажности будут происходить в зимнее время, т.к. влагосодержание внешнего воздуха не достаточно. Так в зимний период средняя температура воздуха составляет –15
, влажность 90%, что соответствует влагосодержанию 1,1 г/кг. При температуре в канале 30
и влажности 70% влагосодержание составляет 18,9 г/кг. Таковым образом, внешний воздух греется и насыщается влагой, осушая поверхности каналов.
Имеющиеся конструктивные решения вентиляции Вентиляционные шахты инсталлируются на верхней плите перекрытия тепловых камер. Для этого пробивается отверстие и устанавливается железная труба, основание которой бетонируется. Сверху труба имеет крышку, по краям прорези для прохода воздуха. Сейчас существует огромное количество конструкций вентиляционных шахт, которые различаются по поперечникам и высоте труб, размерами и расположением приточных и вытяжных отверстий.
Для понижения стоимости монтажа вентиляционных шахт разработана конструкция, которая дозволяет проводить их установку на лючки заместо крышек, и сниматься для проведения работ в камерах и каналах. Шахта имеет узлы крепления к люку для предотвращения попадания в камеры сторонних лиц. (Рис.1).
Результаты испытаний Опосля установки вентиляционных шахт на участках теплотрасс проведены замеры скорости, температуры и влажности воздуха. Проведенные тесты демонстрируют, что применение вентиляции каналов на теплотрассах позволило:
q уменьшить влажность воздуха и понизить влагосодержание в термоизоляции,
q избавиться от капели на перекрытиях каналов и камер,
q контролировать условия в каналах (интенсивное парение показывает на наличие свища, прорыва, затопления).
q при соприкосновении исходящей струи воздуха на выходе из канала с прохладной поверхностью происходит выпадение капельной воды на поверхностях частей конструкции тепловых камер, что просит их противокоррозионной защиты;
q вентиляция каналов, в каких часть труб и термоизоляции находится в воде, быть может нецелесообразной. Передвигающийся воздух испаряет воду с высшей части термоизоляции, что вызывает неизменный приток аэрированной воды в теплоизоляцию и активизацию действий коррозии из-за неизменной подачи кислорода.
Следует считать целесообразным применение таковых систем на тепловых камерах, с подготовительным, кропотливым исследованием участков теплотрасс и критерий эксплуатации. Разумеется, что вентиляция каналов не является всепригодным средством, которое решит все трудности с коррозией, но ее применение при соблюдении всех строй требований к прокладке теплотрасс, наличие дренажей, гидроизоляции каналов, противокоррозионного покрытия, станций катодной защиты дозволит прирастить сроки службы трассы.
Перечень литературы 1. Н.Д.Томашов. Теория коррозии и защиты металлов. – Академия СССР, 1959 г.
2. К.З.Ушаков, А.С.Бургаков и др. Аэрология горных компаний. – М., Недра, 1987 г.
Рекомендуем еще поглядеть по теме .