Термостабилизатор грунта направленного действия

Полезная модель относится к области холодильной техники и касается замораживания грунта, используемого для поддержания грунта в мерзлом состоянии, что обеспечивает устойчивость зданий, сооружений на сваях, а также сохраняет замерзший грунт вокруг опор ЛЭП, газо- и нефтепроводов, вдоль насыпей железнодорожных путей и автомобильных магистралей.
Известно устройство для аккумуляции холода [RU №62617, E02D 3/115, опубл. 27.04.2007], включающее обсадную трубу, заполненную хладагентом и состоящую из испарителя, погруженного в грунт, конденсатора, состоящего из конденсаторных зон А и В, нагнетательный и отводящий трубопроводы, компрессорно-конденсаторный агрегат, расположенный над конденсатором и соединенный нагнетательным и отводящим трубопроводами с трубопроводом, выполняющим роль испарителя, выполненным в виде трубки эллипсного сечения, плотно навитой на конденсатор, расположенным в зоне А, а сама обсадная труба выполнена в виде стальной трубы, вмонтированной в железобетонную сваю
Недостатками данного устройства для аккумуляции холода являются сложность конструкции и обслуживания, нет возможности направленной заморозки грунта, высокая металлоемкость и низкий радиус заморозки.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для аккумуляции холода [RU №168120, E02D 3/115, опубл. 18.01.2017], включающее в себя трубу, выполненную в виде термосваи, состоящую из испарителя, имеющего испарительную зону С, заполненную хладагентом, конденсатора, состоящего из конденсаторной зоны А и В. Термосвая, помещенная непосредственно в грунт на глубину L (до 50 м), содержит испаритель, который через промежуточную трубу соединен с воронкой. Воронка расположена на расстоянии L1 от конденсаторной зоны А и выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком, направленным в сторону движения пара, для сбора испаряющихся паров и поступления их в зоны конденсации А и В, во избежание попадания хладагента в отверстия. Испарительная зона С испарителя изолирована теплоизоляционным материалом полипропиленом
Недостатком данного технического решения является малая площадь зоны конденсации, вследствие чего уменьшается скорость конденсации хладагента, что приводит к медленной циркуляции жидкости и, впоследствии, к неэффективной работе устройства при использовании большего количества хладагента.
Техническим результатом полезной модели является увеличение площади конденсации за счет установки отводящих труб в зоне конденсации, увеличение скорости конденсации пара и увеличение скорости циркуляции жидкости.
Технический результат достигается тем, что в термостабилизаторе грунта направленного действия, включающем трубу испарителя с зоной испарения и трубу конденсатора, соединенные между собой переходом, находящийся в трубе испарителя термоизолятор, который представляет собой в сечении полукруг с радиусом, равным радиусу трубы испарителя, имеет срез в верхней части под углом 45° для направления жидкости в зону испарения и отверстие в центре, в которое вставляется внутренняя трубка испарителя, имеющая сверху резьбу для установки воронки, выполненной с трапециевидными отверстиями и бортиком, направленным в сторону движения пара, и предназначена для сбора испаряющихся паров и поступления их в зону конденсации во избежание попадания хладагента в отверстие, новым является то, что к трубе конденсатора прикреплены отводящие трубы, которые увеличивают зону конденсации, на которых прикреплены пластины оребрения для теплообмена с окружающей средой.
Предложенная конструкция термостабилизатора грунта направленного действия иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен продольный разрез термостабилизатора грунта направленного действия;
на фиг. 2 изображено сечение А-А предложенного устройства;
на фиг. 3 изображено сечение Б-Б предложенного устройства.
Термостабилизатор грунта направленного действия включает в себя трубу испарителя 1, имеющую зону испарения А, трубу конденсатора 2, имеющую зону испарения В, отводящие трубы 3, на которых прикреплены пластины оребрения 4. Труба испарителя 1 и труба конденсатора 2 соединены между собой переходом 5. Труба испарителя 1 содержит термоизолятор 6, который представляет собой в сечении полукруг с радиусом, равным радиусу трубы испарителя 1, имеет срез в верхней части под углом 45° для направления жидкости в зону испарения и отверстие в центре, в которое вставляется внутренняя трубка испарителя 7. Внутренняя трубка испарителя 7 имеет сверху резьбу для установки воронки 8. Воронка 8 выполнена с трапециевидными отверстиями и бортиком, направленным в сторону движения пара, и предназначена для сбора испаряющихся паров и поступления их в зону конденсации В во избежание попадания хладагента в отверстие.
Термостабилизатор грунта направленного действия работает следующим образом.
На жидкий хладагент, находящийся в испарительной зоне А, которую можно изменять путем заполнения или отбора хладагента, воздействует температура грунта, при этом между наружной поверхностью внутренней трубки испарителя 7 и внутренней поверхностью трубы испарителя 1 начинает испаряться жидкий хладагент, пары которого движутся вверх между наружной поверхностью внутренней трубки испарителя 7 и внутренней поверхностью трубы испарителя 1. Подойдя к воронке 8, пары проходят через ее отверстия и поступают в зону конденсации В, в зависимости от температуры воздуха окружающей среды конденсируются. Жидкий хладагент по стенкам трубы конденсатора 2 стекает к воронке 8 и поступает через внутреннюю трубку испарителя 7 в зону А трубы испарителя 1, где происходит передача теплоты от грунта к кипящему хладагенту. Теплообмен с изолированной испарительной зоной А отсутствует. Цикл повторяется.
Положительным результатом является простота конструкции и обслуживания, возможность направленной заморозки, снижение металлоемкости, увеличение радиуса заморозки путем отсечения одной половины диаметра трубы испарителя 1 теплоизолятором 6 в испарительной зоне устройства.