Сухотруб, замерзнет или нет Опции

[Гость_emisar_*]

Уважаемые форумчане.

Хочу поднять следующую тему.

Допустим, имеем сухотруб Ду 100 длиной 40 метров.
При морозе -10 замерзнет ли у нас вода в трубе? Если да, то через какое время и расстояние?

Почему я поднял эту тему. А вот почему.
Попался ко мне один интересный документ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ МАСЛЯНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ РД 34.49.104 (РД 34.15.109-91).

Казалось бы вроде не НПБ 88-2001 и не СНиП 2.04.01.
Раздел 2. УСТАНОВКА ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
подраздел: Трубопроводы
2.27. Предельная длина наземного сухотруба, обусловленная отрицательными температурами наружного воздуха в зимнее время, должна определяться расчетом [18].
Таблицы для расчетов приведены в рекомендуемом приложении 10.

[18] 18. Иванов Е.Н., Быковцев А.Ю. Условия бесперебойной работы установок водопенного пожаротушения для Крайнего Севера // Сборник научи, трудов ВНИИПО МВД СССР: Пожаротушение. - М., 1984.

Приложение 10
Рекомендуемое

ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЛИНЫ СУХОТРУБА ПРИ ПАДЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАПОЛНЯЮЩЕЙ ЕГО ЖИДКОСТИ ДО 0 °C

Исходные данные для расчета:
диаметр сухотруба d, мм 100; 200; 300;
начальная температура жидкости tж, °C +5; +10; +15; +20;
температура наружного воздуха tв, С -10; -30; -40; -60;
скорость движения жидкости v, мс-1 2,5; 5,0; 7,5; 10,0

Предельная длина сухотруба при d = 100 мм

{1} Температура жидкости, °C
{2} Предельная длина сухотруба при скорости движения жидкости (м*с-1), равной

{1-t вода} {2-скорости}
2,5 5,0 7,5 10,0

tв = -10 °C

5 22,5 25,9 28,0 29,7
10 38,0 43,6 47,3 50,1
15 49,6 57,0 61,8 65,5
20 58,8 67,5 73,2 77,5

tв = -30 °C

5 8,6 9,8 10,7 11,3
10 15,8 18,1 19,6 20,8
15 22,0 25,2 27,3 29,0
20 27,3 31,4 34,0 36,1

tв = -40 °C

5 6,5 7,5 8,1 8,6
10 12,2 14,1 15,2 16,1
15 17,2 19,8 21,5 22,7
20 21,7 24,9 27,0 28,6

tв = -60 °C

5 4,4 5,1 5,5 5,9
10 8,5 9,7 10,5 11,2
15 12,1 13,9 15,1 15,9
20 15,4 17,7 19,2 20,4

Вот и получается, что вода замерзнет при 10 гр. мороза при скорости воды 5 м/с и температуре нар. воздуха (темп. воды примем 5 гр.ц.) через 25,9 метров. Не знаю за какое время. Но очень интересно получается.
Теперь посмотрим на -30 гр.ц. - получим что вода замерзнет через 9,8 метра.
Примеры выделены жирным.

Что вы думаете про это?

P.S. При желании можно скачать это РД и удостоверится в приведенных данных. Не сам же я их придумал.

Сообщение отредактировал emisar - 22.1.2009, 17:29

[Гость_emisar_*]

Уважаемые форумчане.

Хочу поднять следующую тему.

Допустим, имеем сухотруб Ду 100 длиной 40 метров.
При морозе -10 замерзнет ли у нас вода в трубе? Если да, то через какое время и расстояние?

Почему я поднял эту тему. А вот почему.
Попался ко мне один интересный документ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ МАСЛЯНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ РД 34.49.104 (РД 34.15.109-91).

Казалось бы вроде не НПБ 88-2001 и не СНиП 2.04.01.
Раздел 2. УСТАНОВКА ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
подраздел: Трубопроводы
2.27. Предельная длина наземного сухотруба, обусловленная отрицательными температурами наружного воздуха в зимнее время, должна определяться расчетом [18].
Таблицы для расчетов приведены в рекомендуемом приложении 10.

[18] 18. Иванов Е.Н., Быковцев А.Ю. Условия бесперебойной работы установок водопенного пожаротушения для Крайнего Севера // Сборник научи, трудов ВНИИПО МВД СССР: Пожаротушение. - М., 1984.

Приложение 10
Рекомендуемое

ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЛИНЫ СУХОТРУБА ПРИ ПАДЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАПОЛНЯЮЩЕЙ ЕГО ЖИДКОСТИ ДО 0 °C

Исходные данные для расчета:
диаметр сухотруба d, мм 100; 200; 300;
начальная температура жидкости tж, °C +5; +10; +15; +20;
температура наружного воздуха tв, С -10; -30; -40; -60;
скорость движения жидкости v, мс-1 2,5; 5,0; 7,5; 10,0

Предельная длина сухотруба при d = 100 мм

{1} Температура жидкости, °C
{2} Предельная длина сухотруба при скорости движения жидкости (м*с-1), равной

{1-t вода} {2-скорости}
2,5 5,0 7,5 10,0

tв = -10 °C

5 22,5 25,9 28,0 29,7
10 38,0 43,6 47,3 50,1
15 49,6 57,0 61,8 65,5
20 58,8 67,5 73,2 77,5

tв = -30 °C

5 8,6 9,8 10,7 11,3
10 15,8 18,1 19,6 20,8
15 22,0 25,2 27,3 29,0
20 27,3 31,4 34,0 36,1

tв = -40 °C

5 6,5 7,5 8,1 8,6
10 12,2 14,1 15,2 16,1
15 17,2 19,8 21,5 22,7
20 21,7 24,9 27,0 28,6

tв = -60 °C

5 4,4 5,1 5,5 5,9
10 8,5 9,7 10,5 11,2
15 12,1 13,9 15,1 15,9
20 15,4 17,7 19,2 20,4

Вот и получается, что вода замерзнет при 10 гр. мороза при скорости воды 5 м/с и температуре нар. воздуха (темп. воды примем 5 гр.ц.) через 25,9 метров. Не знаю за какое время. Но очень интересно получается.
Теперь посмотрим на -30 гр.ц. - получим что вода замерзнет через 9,8 метра.
Примеры выделены жирным.

Что вы думаете про это?

P.S. При желании можно скачать это РД и удостоверится в приведенных данных. Не сам же я их придумал.

Сообщение отредактировал emisar - 22.1.2009, 17:29

[December]

это интересные таблицы, я обычно еще теплоизоляцию на сухотрубы делаю, поэтому время должно увеличиться, но работа АУПТ обычно час, а ВПВ 3 часа...

Сообщение отредактировал December - 22.1.2009, 18:44

[Young]

наверное это не все живое сечение перемерзнет, а на таком расстоянии начнется наледь образовываться в сухотрубе. Если у тебя этот сухотруб идет по открытому воздуху, без изоляции (что является редкостью, обычно закопан, а если не закопан так заизолирован) то возможно так и случиться.

[Гость_micconen_*]

Вопрос конечно интересный... Вот, например, есть неотапливаемый гараж в несколько этажей. делаем водяное ПТ сеть разветвленная. в НПБ ни слова нет о расчетах на перемерзание. Если делать теплоизоляцию, то на основани чего?
Заростание льдом будет происходить в первую очередь (по моему мнению) не от охладжения воды через трубу наружным воздухом, а от металла трубы (чем толще стенка - тем больше тепла уйдет в трубу). Кроме того, слой льда у стенки трубы имеет заметно большее сопротивление теплопередаче чем жидкая вода и сталь, поэтому внутренняя стенка будет заростать с уменьшающейся во времени скоростью.

[Serg Ivanov]

ИМХО, (лень пересчитывать), но автор таблиц сильно ошибается. Не замерзнет и наледи не будет.

[Palsan]

Может еще греющий кабель добавить? Но если постоянно греть сухотруб, то деньги на ветер. Включать при пожаре?
У меня по эстакадам идут трубы термального масла, которые выполняют роль теплоспутников. Для орошения резервуаров при пожаре
необходимо 4 часа. Для тушения пеной 10 мин. А если система обогрева отключена?

[Гость_emisar_*]

Все это приведено для размышлений.

Я думаю врядли автор ошибается, т.к. делалось это еще в советское время и думаю с тщательным образом прорабатывалось.

Там есть еще таблички для Ду 200 и Ду 300. Если проследить динамику, то для меньших диаметров картина будет ужасающая.
Теперь представим это все для АУПТ. Там встретятся диаметры Ду 25. По динамике из этих расчетов можно сказать, что все замерзнет через метр

Тут или греть или теплоизоляцию делать. Для ВПВ еще можно сделать теплоизоляцию, обматать минватой и все. А вот с АУПТ будет труднее. Все кабелем обматывать - весело получится. Ну и включать можно при тушении, может поможет

В приложенном файле можно ознакомится с документом

Прикрепленные файлы

 РД_34.49.104__РД_34.15.109_91_.rar ( 1,25 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 380

 

[Гость_Любознательный_*]

...
Тут или греть или теплоизоляцию делать. Для ВПВ еще можно сделать теплоизоляцию, обматать минватой и все. ...

Теплоизоляция бессмысленна!
Охлаждение воды до нуля и холод на кристализацию воды в сухотрубе "обеспечивает" теплоемкость стенки трубы. Наружным теплообменом в момент подачи воды можно принебречь, а защитить на всю зиму изоляцией от охлаждения трубу, по которой не движется ничего - НЕВОЗМОЖНО!

В качестве практического совета: минимизируйте длину участков трубопровода, которые проложены по неотапливаемому помещению. Чередуйте неотапливыемые и отапливаемые участки.

Для запуска зимой теплотрассы поселка ф200 мы предусматривали перемычки между подачей и обраткой через каждые 50 м и прогревали малое кольцо, затем среднее, а затем заполняли остальную часть.

[Young]

мне слабо вериться, что холодная воды, даже при -30, при скорости 5м/с в Ду100 замерзнет через 10 метров. Тоесть получается, за 2 (!!) секунды. Даже вода в ведре (стоячая) при -30 замерзает больше 10 минут. Где-то в этом документе подвох. Но читать лень.

[Гость_Любознательный_*]

Вполне возможно!
Труба- аккумулятор холода! Ведь остывает до замерзания только первая порция воды в трубе. Теплообмен со стенкой охлажденной до -30 на скорости 5 м/с идет очень активно.
В ведре вода стоит, а охлаждение идет только с поверхности за счет теплообмена с воздухом.

[Гость_emisar_*]

В качестве практического совета: минимизируйте длину участков трубопровода, которые проложены по неотапливаемому помещению. Чередуйте неотапливыемые и отапливаемые участки.

Это очень трудно сделать. Вот даже если помещение 10х10. Делаем в этом помещение спринклерное пожаротушение (трубы до Ду 25).
Исходя из динамики в этом документе - получаем как не делай всеравно замерзнет. Только обогревать.


И даже если промерзнет только часть по стенкам - это уже сечение меньше, следовательно вся гидравилика поплывет.

мне слабо вериться, что холодная воды, даже при -30, при скорости 5м/с в Ду100 замерзнет через 10 метров. Тоесть получается, за 2 (!!) секунды. Даже вода в ведре (стоячая) при -30 замерзает больше 10 минут. Где-то в этом документе подвох. Но читать лень.

А АУПТ должна работать 60 минут ))

Вопрос конечно интересный... Вот, например, есть неотапливаемый гараж в несколько этажей. делаем водяное ПТ сеть разветвленная. в НПБ ни слова нет о расчетах на перемерзание. Если делать теплоизоляцию, то на основани чего?

И это очень интересный вопрос? И кто же на него ответит? Может ВНИИПО?!

[Serg Ivanov]

Вполне возможно!
Труба- аккумулятор холода! Ведь остывает до замерзания только первая порция воды в трубе. Теплообмен со стенкой охлажденной до -30 на скорости 5 м/с идет очень активно.

Ну так и сравните массу стенок трубы и массу воды в ней. И их теплоемкость.
Следует заметить, что при такой скорости пленка льда будет срываться со стенок, крошиться и выбрасываться через сопло. ИМХО.

[Serg Ivanov]

Таблица конечно интересная, но как то совершенно не вяжущаяся с реальной практикой... Недаром она "рекомендуемая".
Видимо, какие-то эффекты препятствующие замерзанию не учтены...
Ну не замерзает текущая вода.
Во всяком случае я не слышал про мгновенное образование ледяных пробок...
А как работает уличный гидрант или водоразборная колонка на морозе?

Сообщение отредактировал Serg Ivanov - 23.1.2009, 17:57

[Palsan]

Пущу воду через теплообменник, пока дойдет до дренчерной завесы - будет тепленькая. Мне все равно греть два пожарных резервуара по 2000 кубов, но сухотруб утеплять не буду. Вот работает же:

Прикрепленные файлы

 11_06.jpg ( 104,38 килобайт ) Кол-во скачиваний: 124

 

[Skorpion]

Жаль, что мы плоховато знаем теплотехнику и ее раздел теплообмена. Приведенные автором таблицы основаны на теории теплопередачи и очень близки к практическим результатам. У меня нет под рукой справочника, поэтому пишу по памяти. Для снижения t воды на 1^о надо у нее забрать 1кал/мл, а затем для превращения в лед еще 80 кал/мл. Сталь обладает большим коэф. теплопередачи, поэтому она отдает тепло в атмосферу быстро - гораздо быстрее, чем, напр., полиэтилен. Теплоизоляция значительно предохраняет от промерзания: сначала тепло передается через стенку трубы на утеплитель, а от него - в воздух.

это интересные таблицы, я обычно еще теплоизоляцию на сухотрубы делаю, поэтому время должно увеличиться, но работа АУПТ обычно час, а ВПВ 3 часа...

Время работы системы здесь ни при чем. Если вода дошла до конечной точки и не замерзла, то с течением времени температурные условия внутри трубы улучшатся, т.к. труба имела, допустим, t=-30, а от проходящей воды прогреется до t воды, напр. +2 ^о.
micconen

Заростание льдом будет происходить в первую очередь (по моему мнению) не от охладжения воды через трубу наружным воздухом, а от металла трубы (чем толще стенка - тем больше тепла уйдет в трубу).

Любознательный

Теплоизоляция бессмысленна!
Охлаждение воды до нуля и холод на кристализацию воды в сухотрубе "обеспечивает" теплоемкость стенки трубы. Наружным теплообменом в момент подачи воды можно принебречь, а защитить на всю зиму изоляцией от охлаждения трубу, по которой не движется ничего - НЕВОЗМОЖНО!

Ошибочные мнения. См. мой первый абзац. Теплообмен идет не столько с трубой, сколько с воздухом. То же происходит с радиатором отопления: тепло от воды забирается воздухом и в комнате становится тепло!
Young

мне слабо вериться, что холодная воды, даже при -30, при скорости 5м/с в Ду100 замерзнет через 10 метров. Тоесть получается, за 2 (!!) секунды. Даже вода в ведре (стоячая) при -30 замерзает больше 10 минут. Где-то в этом документе подвох.

Замерзнет. В трубе площадь контакта воды с металлом (площадь теплообмена) гораздо больше, чем площадь теплообмена в ведре, поэтому в ведре будет замерзать дольше. А в трубе быстрее.
Serg Ivanov

Таблица конечно интересная, но как то совершенно не вяжущаяся с реальной практикой... Недаром она "рекомендуемая".
Видимо, какие-то эффекты препятствующие замерзанию не учтены...
Ну не замерзает текущая вода.
Во всяком случае я не слышал про мгновенное образование ледяных пробок...
А как работает уличный гидрант или водоразборная колонка на морозе?

Текущая вода замерзает. Напр., река.
Гидрант и колонка забирают воду из трубы, заложенной ниже глубины промерзания. А вертикальная часть гидранта и колонки настолько короткие, что вода не успевает замерзнуть, что легко проверить по таблицам, приведенным автором темы.
И еще. Мой бокс расположен на 1 этаже 2-этажного неотапливаемого гаража. Несмотря на длительную низкую t воздуха (напр, ниже -20^о) в гараже t не опускается ниже -5. Второй этаж промерзает сильнее, но тоже не до наружного воздуха (стены, кровля и снег на крыше - это теплоизоляторы). Это к тому, что при расчете промерзания воды в сухотрубах принимать t окружающего воздуха надо выше, чем t наружного воздуха.
Какую - не знаю.

Сообщение отредактировал Skorpion - 24.1.2009, 1:21

[jota]

Вода так быстро не замерзает
Calculation of Freezing Times in Pipes 24.1.109
ambient temperature (°C) -30.0
temperature of medium (°C) 5.0
density of medium (kg/m³) 1000.0
specific heat capacity (J/kg K) 4180.0
freezing temperature of medium (°C) 0.0
latent heat of medium (kJ/kg) 335.0
maximal frozen part of medium (%) 25.0
tube diameter (mm) 100.0
thickness of insulation (mm) 0.0
type of material ST
surface heat transfer coefficient h (W/m²K) 9.44
Results
mean thermal conductivity lambda (W/m K) 0.0365
critical freezing time (h) 2.53
вода в трубе d25 - 0.63(h)

[Skorpion]

Вода так быстро не замерзает
Calculation of Freezing Times in Pipes 24.1.109
ambient temperature (°C) -30.0
temperature of medium (°C) 5.0
density of medium (kg/mВі) 1000.0
specific heat capacity (J/kg K) 4180.0
freezing temperature of medium (°C) 0.0
latent heat of medium (kJ/kg) 335.0
maximal frozen part of medium (%) 25.0
tube diameter (mm) 100.0
thickness of insulation (mm) 0.0
type of material ST
surface heat transfer coefficient h (W/mВІK) 9.44
Results
mean thermal conductivity lambda (W/m K) 0.0365
critical freezing time (h) 2.53
вода в трубе d25 - 0.63(h)

Вы привели расчет времени замерзания стоячей воды, а это другие условия.
Движущаяся вода при движении все время встречает стенку трубы с t=-30, а стоячая вода нагревает стенку от -30 до плюсовой и только потом постепенно снижается (t стенки)

Сообщение отредактировал Skorpion - 24.1.2009, 16:10

[jota]

Да, стоячей - найболее тяжелые условия (кристализация льда происходит в стоячей воде значительно быстрее). Движущаяся вода замёрзнят за время на порядок выше т.к. участвует энергия кинетики замедляющая процесс кристализации льда).
Просто выкладки о том, что в 100 трубе вода через 10м замёрзнет при движении меня потрясли....

Сообщение отредактировал jota - 24.1.2009, 17:12

[инж323]

А как соотносится масса воды в трубе к массе самой трубы,находящейся при минус30 гр.С?
Это для раздумий- http://ru.youtube.com/watch?v=h_849q7k8G4&...feature=related
и .. пока без коментов

[jota]

Там надпись 32*F это 0*С..

[Гость_Любознательный_*]

Жаль, что мы плоховато знаем теплотехнику и ее раздел теплообмена. Приведенные автором таблицы основаны на теории теплопередачи и очень близки к практическим результатам. У меня нет под рукой справочника, поэтому пишу по памяти. Для снижения t воды на 1^о надо у нее забрать 1кал/мл, а затем для превращения в лед еще 80 кал/мл. Сталь обладает большим коэф. теплопередачи, поэтому она отдает тепло в атмосферу быстро - гораздо быстрее, чем, напр., полиэтилен. Теплоизоляция значительно предохраняет от промерзания: сначала тепло передается через стенку трубы на утеплитель, а от него - в воздух.



Ошибочные мнения. См. мой первый абзац. Теплообмен идет не столько с трубой, сколько с воздухом. То же происходит с радиатором отопления: тепло от воды забирается воздухом и в комнате становится тепло!

Повторю, теплообменом между трубой и воздухом в рассматриваемом случае можно пренебречь. Теплообмен трубы с воздухом на два порядка хуже чем теплообмен между водой и стенкой трубы.
Надо рассматривать нагрев водой охлажденной за зиму трубы. Нагревателем служит вода из пожарного водопровода. Если пожарный трубопровод проходит через тепловой пункт и нагрет до 20 ^оС, первая порция воды, попавшая в трубу, будет на всем пути контактировать со стенкой трубы охлажденной за зиму. В рассматриваемом примере до -30^оС.
Грубо прикинем тепловой баланс. В процессе движения перемешивание воды вдоль трубы практически не происходит. Поэтому охлаждается и замерзает вода заполнившая 0,25 м трубы. В трубе ф100 в 0,25 погонного метра содержится около 2 л воды. Чтобы охладить на 20 градусов и заморозить эту воду надо отобрать (20+80)х2х1=200 ккал тепла. Чтобы теплообмен был интенсивным примем, что труба нагреется от -30 до -0 градусов. Толщину стенки трубы примем 4 мм. Один метр такой трубы 10 кг. Теплосодержание одного метра трубы изменится на 10х0,11х30=33 ккал.
Балансовое количество тепла обеспечит 200/33=6 м трубы.
Несовершенство теплообмена в трубе, особенности кристаллизации движущейся воды, подогрев воды перед подачей в сухотруб и т.п. факторы могут немного увеличить или уменьшить это расстояние, но качественное представление этот расчет дает.

Повторю! Тепловая изоляция сухотруба БЕССМЫСЛЕННА.

[jota]

Предпосылка неверна.
Если вода начинает движение в охлаждённой трубе, то на стенке от первой порции сразу образуется корочка льда, которая расплавляется последующей водой. Место этой застывшей воды в передней волне занимает последующая вода. Т.е. рассматривать, что впереди движется одна и та же вода неправильно. Вода там будет обновляться. И чем ниже температура трубы, тем быстрее будет обновляться вода. Далее вы не учитываете распространение тепла по металу трубы от значительно более тёплой воды, а также уменьшение теплопередачи от воды трубе с образованием тонкой корки льда.
Процесс достаточно сложный и простыми формулами не обсчитывается. Это уже область численного моделирования процесса, или опыта с графической эмпирикой.

[инж323]

Вы хотите сказать, что на седьмом метре эта первая порция встанет ледяной пробкой?И сзади её подпирать будет еще чуть теплая вода?Даже если все пожводопроводы и проходят через ЦТП и нагреваясь в здании до 20 гр.С.

[Serg Ivanov]

В процессе движения перемешивание воды вдоль трубы практически не происходит. Поэтому охлаждается и замерзает вода заполнившая 0,25 м трубы.

С какой стати при турбулентном режиме движения не будет перемешивания?

[Skorpion]

Повторю, теплообменом между трубой и воздухом в рассматриваемом случае можно пренебречь. Теплообмен трубы с воздухом на два порядка хуже чем теплообмен между водой и стенкой трубы.
Надо рассматривать нагрев водой охлажденной за зиму трубы. Нагревателем служит вода из пожарного водопровода. Если пожарный трубопровод проходит через тепловой пункт и нагрет до 20 ^оС, первая порция воды, попавшая в трубу, будет на всем пути контактировать со стенкой трубы охлажденной за зиму. В рассматриваемом примере до -30^оС.
Грубо прикинем тепловой баланс. В процессе движения перемешивание воды вдоль трубы практически не происходит. Поэтому охлаждается и замерзает вода заполнившая 0,25 м трубы. В трубе ф100 в 0,25 погонного метра содержится около 2 л воды. Чтобы охладить на 20 градусов и заморозить эту воду надо отобрать (20+80)х2х1=200 ккал тепла. Чтобы теплообмен был интенсивным примем, что труба нагреется от -30 до -0 градусов. Толщину стенки трубы примем 4 мм. Один метр такой трубы 10 кг. Теплосодержание одного метра трубы изменится на 10х0,11х30=33 ккал.
Балансовое количество тепла обеспечит 200/33=6 м трубы.
Несовершенство теплообмена в трубе, особенности кристаллизации движущейся воды, подогрев воды перед подачей в сухотруб и т.п. факторы могут немного увеличить или уменьшить это расстояние, но качественное представление этот расчет дает.

Повторю! Тепловая изоляция сухотруба БЕССМЫСЛЕННА.

При V>1.2м/с идет турбулентный режим - как раз условия для АПТ. Откуда Вы взяли, что теплообмен на 2 порядка...? Если бы было так, то в Вашей квартире было бы холодно - радиатор не отдавал бы тепло в воздух. Теплообмен в нашем примере и в радиаторе отопления абсолютно одинаково рассчитываются - по одним и тем же формулам. Откуда 0,25 м? Что за величина 0,11 и какие единицы измерения?
А насчет Повторю! Тепловая изоляция сухотруба БЕССМЫСЛЕННА - сколько не повторяй "халва, халва" во рту сладко не станет.

jotaДа, стоячей - найболее тяжелые условия (кристализация льда происходит в стоячей воде значительно быстрее). Движущаяся вода замёрзнят за время на порядок выше т.к. участвует энергия кинетики замедляющая процесс кристализации льда).
Просто выкладки о том, что в 100 трубе вода через 10м замёрзнет при движении меня потрясли....

Кинетическая энергия здесь ни при чем. В движущемся потоке по холодной трубе условия тяжелее. Передняя часть потока все время контактирует с холодной стенкой трубы (-30), а в ведре быстро образуется корочка льда, а затем процесс резко замедлится, т.к. появился теплоизолятор - лед. В трубе при охлаждени воды до нуля образуются кристаллики льда и при дальнейшем охлаждении происходит внезапное скачкообразное льдообразование. Так же замерзает река - образуется шуга и вдруг - толстая корка льда.

Сообщение отредактировал Skorpion - 25.1.2009, 0:41

[jota]

Так же замерзает река - образуется шуга и вдруг - толстая корка льда.

Поэтично.
Забыли только указать, что с образованием шуги скорость замедляется до полной остановки потому что на лёд не давит вода, она протекает снизу. А как только шуга останавливается, льдинки смерзаются быстро.
В трубе постоянное давление и примерзающий к стенке слой меняет вода идущая сзади с более высокой температурой, давит вперёд, а последующая ещё более тёплая вода расплавляет уже ранее намёрзший лёд.
Так что, ни расчёты по простейшим формулам тепломассообмена, ни сравнения с речкой не дают объективной картины. Скорее всего эти процессы давно изучены и смоделированы. Лень искать. Если бы понадобилось решать эту проблему по работе, нашёл бы.....

[Гость_Любознательный_*]

Предпосылка неверна.
Если вода начинает движение в охлаждённой трубе, то на стенке от первой порции сразу образуется корочка льда, которая расплавляется последующей водой. Место этой застывшей воды в передней волне занимает последующая вода. Т.е. рассматривать, что впереди движется одна и та же вода неправильно. Вода там будет обновляться. И чем ниже температура трубы, тем быстрее будет обновляться вода. Далее вы не учитываете распространение тепла по металу трубы от значительно более тёплой воды, а также уменьшение теплопередачи от воды трубе с образованием тонкой корки льда.
Процесс достаточно сложный и простыми формулами не обсчитывается. Это уже область численного моделирования процесса, или опыта с графической эмпирикой.

Я вполне представляю сложность процесса нестационарного теплообмена с изменением агрегатного состояния жидкости. Но чтобы понимать порядок величин достаточно его оценить с помощью теплового баланса, а уже потом анализировать особенности процесса.
Вода у стенки трубы будет обновятся за счет переноса в поперечном сечении. Конечно, в съеме накопленного в металле трубы холода в зависимости от скорости движения воды может участвовать порция не в четверть метра, а полметра или даже метр, но порядок величин не изменится. Образование корки льда будет уменьшать сечение трубы, способствовать увеличению сопротивления и снижению скорости движения.
Распространение тепла по металлу можно можно не принимать во внимание, если скорость движения воды будет больше 0,5 м/с. Теплопроводность стали не очень велика. Начальный участок трубы "сухотруба" за счет теплопроводности будет иметь температуру в диапазоне от +20 до -30, но мы рассматриваем для простоты движение по трубе с температурой -30.

Skorpion Дата Сегодня, 3:32

...При V>1.2м/с идет турбулентный режим - как раз условия для АПТ. ...

Действительно, течение воды по трубе в турбулентном режиме и перемешивание слоев воды в поперечном сечении будет интенсивным. Как следствие, охлаждение первой порции воды произойдет быстро.

...Откуда Вы взяли, что теплообмен на 2 порядка...? Если бы было так, то в Вашей квартире было бы холодно - радиатор не отдавал бы тепло в воздух. Теплообмен в нашем примере и в радиаторе отопления абсолютно одинаково рассчитываются - по одним и тем же формулам. ...

Это различные процессы! У радиатора лимитирующим является теплообмен от стенки к воздуху, который в сотни раз ниже,чем между принудительно движущейся водой и стенкой. Сравните удельную мощность нагрева радиатора и пластинчатого водо/водяного теплообменника и Вы убедитесь в этом.

...Откуда 0,25 м?...

Это величина взята с "потолка" для оценки теплового баланса.

... Что за величина 0,11 и какие единицы измерения?...

Это удельная теплоемкость стали в ккал/кг.град

...А насчет Повторю! Тепловая изоляция сухотруба БЕССМЫСЛЕННА - сколько не повторяй "халва, халва" во рту сладко не станет...

Нестационарный процесс теплообмена при заполнения водой трубы "сухотруба" определяется не внешним теплообменом, а процессом "реализации" холода аккумулированного в металле трубы. Тепловая изоляция имеет смысл, для защиты от непродолжительных экстремальных морозов.

[инж323]

Ну ладно, видимо в минус 25 никто из участвующих отопление не запускал.
В отоплении другие температуры и совсем не +20,но при первом запуске при таких Тн.в. запускают магистрали и на самой удаленной точке держат открытым кран, для создания большего перепада и соответственно лучшего циркуляции при заполнении магистрали.Из этого крана вода течет как правило уже холодная, попадая в трубу с Т около 90, а не 20( что тоже спорно т.к. почему не расчетные +5?).И малейшая остановка в движении из-за непромытости магистрали и засора (соответственно) это гарантированая заморозка её.
Стоит ли эксперементировать, считая , что еще и теплоотдачи от трубы к улице тоже не будет?Она и на ветру, да и диаметр не шибко велик, запросто хватит, что б промерзнуть.
А теплоизоляцию само собой глупо наносить.

Сообщение отредактировал инж323 - 25.1.2009, 9:44

[Const82]

2 инж323
Как же без теплоизоляции? И так потери в теплосетях очень велики, а если без изоляции трубу оставить потери еще выше будут. Это понятно, тогда почему глупо наносить?
При температуре воздуха -30 труба проходящая между "теплым" и "холодным" помещениями будет иметь температуру не холодного помещения а какую то температуру в интервале между "холодной" и "теплой". Как раз из-за хорошей теплопередачи в металле. В теплосети доля этой теплой части мала и следовательно темп. трубы приближается к темп. воздуха. В сухотрубе ситуация немного иная.
off Как у Вас так получалось и в общестроительных работах поработать (отверстия в перекрытиях) и теплосети и еще много чего.

[Skorpion]

инж323
Сравнение с радиатором - я имел в виду не подачу воды в пустой и холодный радиатор, не запуск системы, а обычную работу его в зимнее время. Допустим, t на входе +95 град, на выходе из радиатора +70 градусов, t в квартире +24 град. И имел в виду, что такое интенсивное тепловыделение происходит в воздух от стенки металла, а не поглощается и аккумулируется в стенке металла, как это доказывают некоторые коллеги в случае подачи воды в сухотруб.
Что касается

А теплоизоляцию само собой глупо наносить.

Согласен в том смысле, что накладно, дорого и даже казалось бы, нелепо. А что делать, если расчет покажет, что вода замерзнет? Электроподогрев - нелепее (для сухотрубов) - ежегодные бесполезные потери кватт-часов, а пожара все нет и нет.
Любознательный

Теплопроводность стали не очень велика

Ошибаетесь, уважаемый! Теплопроводность стали самая большая по сравнению с другими материалами, разьве только у меди больше (?)

... Что за величина 0,11 и какие единицы измерения?...
Это удельная теплоемкость стали в ккал/кг.град

.
Если это так (не могу пока проверить-нет справочника), а я склонен верить Вам, то эта величина настолько мизерная, что потребуется много километров стальной трубы, чтобы аккумулировать тепло от воды стенкой трубы без, как Вы утверждаете, передачи тепла в воздух, и превратить ее в лед. Посчитате-ка!

Сообщение отредактировал Skorpion - 25.1.2009, 12:24