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    管道防凍方案的研究

    2019-04-30   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港獲悉當年:埋地管線破壞的原因基本上有兩種:一是由于地震時場地嚴重破壞,使場地失去整體和連續性;另一種是由于地震波在土壤中傳遞。在波動影響中,與地震波傳播方向平行的埋地管道的破壞程度,比與地震波傳播方向垂直的埋地管道的破壞程度要嚴重得多,即沿埋地管道軸向傳播的地震波更容易使管道破壞,考慮管-土和管-液之間的相互作用,研究了埋地管道在軸向傳遞的地震波作用下的動力響應。
      
      對于地上輸液管道系統。結合管網的實際設計和工作情況,選取兩固定管架之間Z型自然補償的管段作為研究對象,考慮管內流體與管道的耦聯作用,分析其特性及其在地震荷載作用下的動力響應基金項目:黑龍江省自然科學基金資助項目(A9623)2運動方程2.1埋地輸液管道運動方程埋地輸液管道水平橫向振動方程為3中為常數,T.為管壁縱向張力,P為流體內部單位面積壓力,為流體截面面積;fc,cy分別為單位長度管線周圍土壤沿y軸方向的剛度和等效粘滯阻尼系數。
      
      利用自來水溫絕熱防凍法、利用供暖系統供、回水絕熱伴暖防凍法、充填防凍液防凍法、絕熱電熱器件伴暖防凍法以及混合防凍方法。
      
      1.1利用自來水溫進行絕熱防凍方案該方法主要用于給水管網的防凍。依北京地區為例,目前北京市自來水溫度在12*C左右,故可利用自來水溫加以絕熱保溫達到防凍目的。自來水以地下水和水庫地表水為來源,依兩種水混合比例使自來水溫在12~15*C之間。該方案優點可節省伴暖投資(相對于電伴暖方法),但在低溫氣候下該方案管內存水停留可能發生凍結,依據傳熱學原理提供的傳熱學原理,用計算機模擬計算,在環境溫度為-10°C,―根DN150、溫度為7(TC的回水管經伴暖同直徑的一根自來水管,1 m后該回水管的溫降僅3*C左右,說明采用本方案在熱力理論上可行,但在管道的布置上對設計施工相當繁難。
      
      1.3利用防凍液充填消防管(含噴灑管)的防凍方案防凍液在凍結點以上溫度時流動性好,可以管道輸送。該防凍方案免除了絕熱保溫和伴暖的初投資費及運行費,故投資小。但該方案存在的技術難點為:①防凍液與生活水管相連時,應保證無毒,另外不能具有助燃性和可燃性;②噴灑管頭部的設計應考慮防凍液與自來水的密度不同會對噴灑面積有影響。另外,需要解決在升溫時吸納防凍液的膨脹量、降溫時填補防凍液的收縮量,這在技術上有些難度。
      
      1.4絕熱電熱器件伴暖防凍方案該方案以加熱電纜為主,產品商品化程度篼、柔靈活、安全可靠、施工快捷、經濟并符合環保要求。
      
      方案對電熱器件及相應配套設施要求較高,并且整個伴暖系統工作必須在線監測控制,在電伴暖意外失效的情況下,能夠及時發現和搶修。該方案具有普遍的適用性,能夠滿足不同管道的防凍要求。
      
      1.5混合防凍方案結合工程的實際情況,將以上4種方案組合采用兩種以上就構成了混合防凍方案。例如DN100以上管道采用自來水溫絕熱防凍方案,DN80以下管道采用電纜伴暖絕熱保溫防凍方案;消防管網的噴灑管采用了無保溫防凍液防凍方案;而其它消防管道采用電纜伴暖絕熱保溫防凍方案。技術經濟性都會好。
      
      2各種方案的比較及選擇表2給出了北京地區某車輛段露天管網工程中各種管道的規格及長度,本文對以上4種方案在該工程的應用進行系統的比較分析。
      
      絕熱電伴曖運行費估算一覽表管徑管長/km單位運行功率。運行功率/kW保溫厚度/mm總計平均5.62管道絕熱電熱伴暖運行費用估算:在環境溫度7;為-5C,管道的外管壁溫度7保持為5C,管道材料導熱系數;l1保溫材料的導熱系數A2 =0.041W/(m.K),依據一維長圓柱散熱計算公式,得到維持表面溫度在5*C時管道的散熱損失,再乘上電價,即為電熱伴暖所需費用。為保證應用安全,采用最大散熱條件(保溫層外部溫度等于環境溫度)計算散熱量公式為萬元電熱伴暖年運行費=運行功率x年伴暖小時數x電費單價=說明:伴暖期125d,日均溫度<-5C的天數隨氣候各年不同,但一定少于125d,約1該工程大平臺30萬m2住宅采暖年運行費用為住宅建筑面積乘上熱力公司的供暖銷售價格,北京地區為20元/m2,如果將電伴暖費用與住宅采暖費用相比,可以得到此值為:年電伴暖費用(26.1~34.9)萬元年采暖費用600萬兀而分攤到住戶單位建筑面積的費用約為0.87~在絕熱電伴暖方案中,各種材料的初投資費用確定如下:絕熱保溫管道外壁面溫度取5C,為安全可靠,依據中國氣象局檔案資料,北京市區1951年1月一1999年3月最低溫度取值為-25*C,玻璃纖維保溫層導熱系數A=0.041W/(m*K)。對于消防水管內存水的溫度全年將依季節作變化:夏季變暖,冬季變冷。這樣在夏季不會發生結露現象。故按考慮初投資費用與長年運行費用的經濟性計算來選擇保溫厚度。又以北京市為例,因給水管中的自來水在使用中不停的流動,管壁溫度也在12~15t:范圍內。因此還出現了夏季防結露的保溫層厚度的選擇問題。依設計手冊表明,北京市防結露管道保溫層厚度,不分管徑大小均采取30mm.電伴暖器件以DTIP-8型電纜為例,實際運行環境溫度為10t,初投資費用為:玻璃纖維瓦1433.01元/m3;纏玻璃絲布8.29元/m2;刷二道防火漆27.01元/m2(其他直接費、管理費、利潤、稅金、勞保統籌基金一概沒計人),電纜功率8W/m,價格為32元/m,北京電價0.393元/度,投資年限為5年,利率5%,依據提供的保溫厚度計算方法得到保溫經濟厚度計算結果如表2中第5行所示。根據以上各種費用計算得到該方案初投資費用共計267. 38萬元。
      
      對于噴灑管道的消防系統充填乙二醇防凍液費用計算如表4所示。
      
      中國鋼管信息港獲悉當年:絕熱電伴暖方案初投資費用一覽表管道規格加熱功率(設計值)/(W-m-1)保溫厚度/mm投資費用/(元-nT1)。活水管消防水管長度/km費用/萬元長度/km費用/萬元表4充填防凍液費用表(不含充填施工費)管徑總計長度/m填充量/m3另外,考慮防凍液膨脹和收縮面須吸納和補充防凍液的裝置費30萬元。
      
      若對DN100以下的水管使用電伴暖方案,而大于DN100給水管僅靠自來水溫絕熱保溫防凍的方案(須注意給水使用的當年住宅入住率),消防管道充填防凍液,所需費用如表5所示,分析得知:生活水管可節省初投資194.1萬元,節省年運行費用48萬元;消防水管可節省保溫和運行費用55.08萬元。因此該混合方案充分發揮了經濟性。
      
      通過對各種防凍方案的應用比較,可以發現,單一方案如絕熱電伴暖方案、利用自來水溫進行絕熱防凍方案和利用供暖系統供、回水絕熱伴暖防凍方案、用于消防管道的防凍液方案,都有某種程度的不足和局限性;而混合方案綜合了各種方案的特點,充分發揮了經濟性。
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