Определение внешнего коэффициента теплоотдачи подземных трубопроводов

Более простое решение задачи о теплоотдаче трубопровода, заглубленного в грунт, может быть получено, если считать грунт изотропной средой бесконечной протяженности по всем направлениям. B этом случае температура в каждой точке грунта зависит только от расстояния до трубы и не зависит от направления. Температурное поле, таким образом, будет радиальным. Достаточно распространенной, хорошо подтвержденной экспериментально, является формула

(8.6)

где α₂ - внешний коэффициент теплоотдачи трубопровода; - коэффициент теплопроводности грунта; d₂ - наружный диаметр трубопровода; h₀ - глубина заложения трубопровода (до оси) в грунт.

При значениях , что имеется в большинстве трубопроводов, с точностью до 1%

(8.7)

Формулы (8.5) и (8.6) дают надежные результаты при сравнительно больших заглублениях трубопроводов. При малых заглублениях необходимо учитывать тепловое сопротивление на границе грунт – воздух.

Для практических расчетов эта величина может быть заменена сопротивлением фиктивного слоя грунта, расположенного над основным массивом, толщиной . Тогда формула (8.6) примет вид

(8.8)

где α₀ - коэффициент теплоотдачи от грунта в воздух. При наличии снегового покрова H = h₀ + h_сн. Откуда

где δ_сн и λ_сн - толщина и коэффициент теплопроводности снегового покрова. Для подземного трубопровода с концентрической тепловой изоляцией величиной можно пренебречь. Исходя из радиального теплового поля внутри изоляции

(8.9)

где и - толщина и коэффициент теплопроводности изоляции.

Для не теплоизолированных трубопроводов, уложенных в грунтах небольшой влажности, при турбулентном режиме перекачки можно принять .

При определении α₂ следует иметь в виду, что основное значение имеет не столько структура расчетной формулы, сколько правильный выбор λ_гр. Для ориентировочных расчетов можно принять: для сухого песка , для влажной глины , для мокрого песка .