Назначение оптимальной толщины теплоизоляции водовода

тимлюйского суглинка с содержанием 5% диопсида, обожженная при температуре 1050°С (рис. 6), состоит из кварца, плагиоклаза и шпинели; масса на основе олонского суглинка с содержанием 3% диопсида, обожженная при температуре 950 °С (рис. 7), состоит из кварца, анортита.

По полученным данным исследования можно сделать вывод, что при введении диопсида в количестве 3% при температуре 950°С прочность образцов на основе олонской глины увеличилась на 70%. Получение строительного кирпича марки 250 на основе глины без добавок возможно при температуре 1100°С, а при введении 3% диопсида возможно получение кирпича марки 300 уже при 950°С.

Результаты ренгенофазового анализа массы, содержащей 3% диопсида и обожженной при температуре 950°С, показали присутствие в пробе кварца, анортита (рис.6).

Таким образом, эффектом введения 3-5% диопсида в массу для производства строительного кирпича на основе мало- и умереннопластичных суглинков, в которых глинистые минералы представлены смекти-том и иллитом, является повышение прочности образцов на сжатие на 70%. По проведенным исследованиям видно, что диопсид играет специфическую роль в фазообразовании при обжиге, о чем свиде-

тельствует протекание твердофазовых реакций с образованием новых фаз, таких как шпинель и анортит при температурах 950-1050°С. Введение диопсида в состав масс даёт возможность получения строительного кирпича марок 250 и 300 на основе малопластичного сырья при относительно невысоких температурах обжига.

Библиографический список

1. Вакалова Т.В. Управление процессами фазообразова-ния и формирования макроструктуры и функциональных свойств алюмосиликатной керамики: дис. докт. техн. наук. Томск, 2006. 167с.

2. Промышленность строительных материалов. Серия 5. Керамическая промышленность. Аналитический обзор. Выпуск 2. Диопсидовые породы - универсальное сырье для производства керамических и других силикатных материалов; ВНИИ Научно-технической информации и экономики промышленности строительных материалов. М., 1991. 60 с.

3. Батти Х., Принг А. Минералогия для студентов. М.: Мир, 2001. 429 с.

4. Вакалова Т.В., Погребенков В.М. Рациональное использование природного и техногенного сырья в керамических технологиях // Строительные материалы. 2007. №4.

5. Термический анализ минералов и горных пород / В.П.Иванова [и др.]. Л.: Недра, 1974. 399 с.

УДК 628.14

НАЗНАЧЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ВОДОВОДА

Л.Д.Терехов1, О.В.Акимов2, Ю.М.Акимова3

Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева 47.

В результате воздействия на водоводы, лишенные теплоизоляции, отрицательных температур наружного воздуха, возникает опасность их перемерзания. Представлены результаты расчета оптимальной толщины теплоизоляции, обеспечивающей надежную эксплуатацию водовода, на примере г. Амурска. Ил. 5. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: технико-экономическая эффективность; надежность систем водного хозяйства; оптимизация проектных решений; реконструкция существующих систем; эксплуатация систем водного хозяйства.

WATER LINE HEAT INSULATION OPTIMAL THICKNESS SETTING L.D. Terehov, O.V. Akimov, Y.M. Akimova

Far Eastern state university of railway engineering 47 Seryshev St., Habarovsk, 680021

The water lines lacking in heat insulation are in danger to be frozen under the influence of subzero temperatures of the outer air. The authors present calculation results of heat insulation optimal thickness capable to provide reliable water line exploitation by the example of the city of Amursk. 5 figures. 4 sources.

Key words: technical and economical efficiency; reliability of the systems of water economy; optimization of designed solutions; reconstruction of present systems; water economy systems exploitation.

В 90-е годы теплоизоляция многих трубопроводов надземной прокладки была разрушена. Металлические листы защитного кожуха сдавались в металло-

лом, снимался теплоизолирующий слой. Не стал исключением и водовод г. Амурска.

1Терехов Лев Дмитриевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой гидравлики и водоснабжения.

Terehov Lev Dmitrievich, a doctor of technical sciences, a professor the head of the Chair of Hydraulics and Water supply.

2Акимов Олег Владимирович, кандидат технических наук, доцент.

Akimov Oleg Vladimirovich, a candidate of technical sciences, an associate professor.

3Акимова Юлия Михайловна, преподаватель, тел.: (4212)407507, e-mail: giv@festu.khv.ru

Akimova Julia Mihailovna, a lecturer, tel.: (4212)407507, e-mail: giv@festu.khv.ru

Подача воды в город от головных сооружений водоснабжения осуществляется по водоводу длинной более 3,5 км. Большая часть водовода проложена под землей. Часть водовода длиной более 1,5 км имеет надземную прокладку. Диаметр труб 630 и 720 мм. В

зания водовода, принятая методика заключалась в следующем: тепловое сопротивление изоляции подбиралось из условия недопустимости образования льда на внутренней поверхности труб. Для расчета ледовых режимов трубопроводов существует несколь-

Температура воды

2000

Профиль оледенения

Стенка труьы

Рис.1. Результаты моделирования процесса оледенения трубопровода

связи с тем, что на значительной протяженности водовода теплоизоляция была нарушена, возникла опасность перемерзания водовода в зимнее время, т.к. в отдельные периоды вода из водовода выходила с шугой. Для предотвращения замерзания воды в этом случае включался насос большой мощности и одновременно осуществлялся сброс воды в конце водовода у фильтровально-очистных сооружений. Это приводило к значительным потерям воды и увеличению расхода электроэнергии.

Цель работы состояла в назначении необходимой толщины теплоизоляции, обеспечивающей надежную и экономичную эксплуатацию водовода в наиболее холодные периоды, при этом рассматривалась возможность использования в качестве теплоизоляции пенобетона - материала, не представляющего интереса для «разрушителей» теплоизоляции.

Если учесть образование шуги в отдельные периоды зимы и связанную с этим опасность перемер-

ко способов, однако наибольшее распространение получил метод тепловых балансов профессора Богословского [1]. Данный метод расчета хорошо зарекомендовал себя на практике. Результаты расчетов по этому методу хорошо согласуются с экспериментальными исследованиями, в частности, с исследованиями Зенгера [2], Стеганцева [3], а также с работами кафедры «Гидравлика и водоснабжение» ДВГУПС (моделирование аварий водоводов г. Могоча, п. Хор, назначение экономичных тепловых режимов водоводов г. Тында, Якутск и п. Новый Ургал). Для решения уравнений тепловых балансов использовалась программа для персонального компьютера, которая в разных модификациях используется на кафедре на протяжении 20 лет [4].

Для каждого дискретного значения коэффициента теплопроводности изоляции толщина теплоизоляции подбирается так, чтобы на внутренней поверхности трубопровода не происходило образование льда.

к с; о

о с;

3

о

350 300 250 200 150 100 50 0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м 0С

Температура воздуха, С

-35

-45

Рис. 2. График для назначения толщины теплоизоляции в зависимости от коэффициента теплопроводности

теплоизоляции и температуры наружного воздуха

На рис. 1 показаны распределение температуры воды и радиус оледенения по длине водовода для следующих условий: температура наружного воздуха

При выполнении теплоизоляции водовода необходимо обратить особое внимание на качество работ по теплоизоляции опор.

гешюизоляция

V;1 'У/:' 77.

77/

// //,

Рис. 3. Схема ледяных выступов в трубопроводе

минус 45 С, скорость ветра 15 м/с, температура воды на входе в водовод плюс 2 0С, расход воды 194,4 л/с, коэффициент теплопроводности теплоизоляции 0,2 Вт/м 0С, толщина теплоизоляции 28 мм.

Из рис. 1 видно, что в конце водовода на участке длиной 370 м происходит образование льда. Поэтому

Опорные конструкции водоводов являются источником интенсификации теплоотдачи. В местах сопряжения опор и трубопроводов в режиме оледенения могут образовываться ледяные выступы (рис. 3).

Образование ледяных выступов приводит к увеличению гидравлического сопротивления трубопрово-

5 6 7 0? ИЙ 1 2 3 ¿1 5 6 7 8 ? №] 1 2 1 4 5. I

кЬГЬЫЙ..... ' ¡Ш......1 ^—^^¿^¡¿¡щЬ

——............

Рис. 4. Перемерзание трубопровода в месте расположения опоры

для предотвращения образования льда толщину теплоизоляции необходимо увеличить до 30 мм.

Результаты многовариантных расчетов для различных коэффициентов теплопроводности изоляции показаны на рис. 2.

Необходимо отметить, что приведенные значения толщины теплоизоляции соответствуют некоторым особым условиям:

• высокое качество укладки теплоизоляции (изоляция однородна по толщине и теплопроводным свойствам, отсутствуют неплотности и стыки, качественно утеплены опоры трубопроводов);

• теплопроводные свойства изоляции не меняются во времени.

Поэтому для назначения толщины изоляции по данным графикам необходимо:

1) использовать фактически измеренное значение коэффициента теплопроводности изоляции, а не его паспортное значение;

2) ввести коэффициент запаса на качество укладки теплоизоляции;

3) ввести коэффициент запаса на ухудшение теплоизолирующих свойств изоляции в период эксплуатации (данный коэффициент принимается, как правило, равным 1,5).

да, что может вызывать снижение пропускной способности, уменьшение давления воды (температура замерзания воды зависит от давления) и в свою очередь еще больший рост ледяных выступов вплоть до полного перемерзания водовода (рис. 4).

Перемерзание водовода в местах расположения опор приводит к образованию замкнутых объемов воды, давление в которых по мере роста толщины льда увеличивается и может достичь величин превышающих прочность труб, что приводит к их разрушению рис. 5.

Рис. 5. Разрушение стальной трубы диаметром 530 мм вследствие перемерзания водовода

Все выше сказанное подчеркивает необходимость качественного утепления опор. На рис. 3 показана очень распространенная ситуация, когда пазухи опор вообще не утепляют.

Таким образом, для защиты водовода от перемер-зания при температуре наружного воздуха минус 450С, с использованием пенобетона (или другого теплоизолирующего материала) с коэффициентом теплопроводности от 0,1 до 0,8 Вт/м 0С, толщина теплоизоляции должна соответственно составлять от 30 до 315 мм.

Библиографический список

1. Богословский П.А. Ледовый режим трубопроводов гидроэлектрических станций. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950.-154 с

2. Зенгер Н.Н. Особенности устройства трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. М.: Стройиздат, 1964.-99 с.

3. Стеганцев В.П. Исследования работы водоводов в суровых климатических условиях Восточной Сибири. Автореферат диссерт. на соискание уч. степени. канд. техн. наук. Красноярск, КрасНПСНИИП. 1965.-28 с.

4. Акимов О.В., Акимова Ю.М. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Расчет трубопроводов в ледовом режиме» № 2006613291, 18.09.2006 г.

УДК 628

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ ХАБАРОВСКА

Е.Л.Терехова1

Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

Описан опыт по выбору наиболее эффективного флокулянта для обезвоживания осадка на иловых площадках и

проверка его эффективности в натурных условиях.

Ил.3

Ключевые слова: обезвоживание; осадок; сточные воды; очистные сооружения.

INTENSIFICATION OF DEHYDRATION OF SEWAGE TREATMENT PLANTS SLUDGE OF HABAROVSK E.L. Terehova

Far Eastern State University of Railroad Engineering 47 Seryshev St., Habarovsk, 680021

The author describes the experience to choose the most efficient flocculant for the sludge dehydration on the silt sites and its efficiency testing in natural conditions. 3 figures.

Key words: dehydration; sludge; sewage; treatment plants.

На очистных сооружениях бытовых сточных вод г. Хабаровска обезвоживание сырого осадка и активного ила осадка сточных вод (ОСВ) осуществляется на иловых площадках. Осадок на иловых площадках обезвоживается неудовлетворительно, горизонтальный дренаж системы иловых карт быстро кольматиру-ется, что приводит к накоплению влаги в объеме осадка. Особенностью климатических условий Дальнего Востока являются затяжные муссонные дожди в конце лета. Выпавшие осадки увеличивают продолжительность обезвоживания осадка, что ведет к увеличению площадей иловых карт.

Необходимость строительства новых площадок и их высокая строительная стоимость потребовали нового подхода к решению проблемы.

После изучения литературы по применению технологии обезвоживания ОСВ и опыта работы водоканала г. Новосибирска было решено экспериментально оценить эффективность использования флокулянтов для обезвоживания осадка. В проводимых экспериментах проверялись 12 марок флокулянтов: анионные флокулянты марок praestol-2510, 2530, 2540, неионо-генный флокулянт praestol-2500 и катионные флоку-

лянты марок praestol-851, 852, 853, 650, 611, superflos-446, 496, 718.

На стадии лабораторных исследований осадок и активный ил объемом 100 лм перемешивались различными дозами с 0,1%-ным раствором флокулянта. Полученный раствор фильтровался. В результате эксперимента для каждой марки флокулянта были получены зависимости объема фильтрата, выделенного из осадка, от дозы флокулянта. Из 12 проверенных флокулянтов наилучшие результаты по обезвоживанию показали флокулянты марок praestol-851, praestol-852, praestol-853. На рис. 1 показана зависимость выделенного объема фильтрата от времени отстаивания осадка (при дозе флокулянта 30 мг/л) для трех наиболее эффективных флокулянтов. Согласно полученным результатам наилучшие показатели обезвоживания осадка в лабораторных условиях у флокулянта praestol-853.

Дальнейшая стадия исследования влияния трех лучших выбранных флокулянтов на процесс обезвоживания осадка осуществлялась на лабораторной модели иловой площадки.

Модель иловой площадки представляла собой ко-

1Терехова Екатерина Львовна, кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и водоснабжения, тел.: (4212)407507. Terehova Ekaterina Lvovna, a candidate of technical sciences, an associate professor of the Chair of Hydraulics and Water supply, tel.: (4212)407507.