Устройство для охлаждения и замораживания грунта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕ ГЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С4)юз Сааетекнм

Феарсаанстнчеемн»

Р@саублнк (64) Дополиительиое к авт. свил-ву (23) Заявлено -18976 (23) 2406226/29-33 е присоединением заявки И (23) Приоритет

Опубликовано 250179. Ьюллетену <% 3 (И) М. Кл.

Е 02 Х) 3/12

Г а(в@@яый R9llwt6T

ССС1 яо делам изобретеннй и еткрмтхй (53) УДК 624.139.62 (088 ° 8) Дата опубликования описания 250179

A.È.Ïëóãèí, A.È.ÈâàHîâ, Б.И.Образцов, A È.Ã врилова и Р.И.Бурангулов

) *:> Ф

Ленинградский гидрометеорологический ив с тиснут

P2) Авторы и.юбретейия (5 4 ) УС 1 РОЙС ГВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ

ГРУН 1 Л

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений, расположенных в зоне вечной мерзлоты и касается устройств для замораживания и охлаждения грунта.

Известно устройство для замораживания и охлаждения грунта, выполненное в виде заполненной хладагеитом трубы, состоящую из размещен» ной в грунте испарительной части и. размещенной над грунтом конденсатор.ной части 11 .

Недостатком его является хаотичное движение хладагента и взрывоопасность.

Известно также устройство для охлаждения .и замораживания грунта, включающее заполненную хладагентом трубу, состоящую из размещенной в грунте испарительной части и размещенной над грунтом конденсаторной части, диаметр которой превьпяает диаметр нспарительной части трубы, и струераспределительное приспособление, размещенное в конденсаторной части 2) .

Последнее иэ указанных известных устройств является наиболее близким к предложенному изобретению.

Б этом устройстве хладагеит попадает сразу в испарительиую часть трубы, где, испаряясь, поднимается вверх, мало взаимодействуя со стенками трубы, что резко снижает теплообмен. Кроме того, движение хладаганта носит хаотиче кий характер, в результате чего уменьшается прочность вечномерзлого грунта и снижается эффективность устройства.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства путем использования фактора сезонного про15мерзания грунта и увеличения зоны охла>кдени я грунта.

Цель достигается эа счет того, что в устройстве для,охлаждения и. замораживания грунта, включающем заполненную хладагентом трубу, состоящую;из размещенной в грунте испарительиой части и размещенной над грунтом конденсаторной части, диаметр которой превышает диаметр испарительной части трубы, и струераспределительтельное приспособление, раэмешенное в конденсаторной части, струераспределительное приспособление выполнено в виде сопла Лаваля, входная воронка которого размещена в испарительной части трубы, причем наружная бока3 643587 4 ность входной воронки и 19 кронштейна 20. На нижнем конце вая поверхн н сваны пилоны 21, с повнутренняя боковая поверхность вы- штока смонтирова 1ы

ХОДНОЙ BOPOBKH СОПЛа. а ст. . Лаваля снабже- мощью каторих шток 16 жестко соедии 7 на эавихрителями„ а верхни а ве хний торец чен с выходной воронкой 10 сопла конденсаторнОй части трубы выполнен Устройство работает, следующим с закруглениями н также снабжен заст ойство Заправленное хладагентом в виде

Р У Р ег ли- .> Сжиженного г а ливают в Районе основания сооружения„ ровочным приспособлением, гричем шток ливают в Ра сне осн где необходимо о еспе- ва размещен в полости выходной воронки димую плотность и проч рочность грунта. сОпла Лаваля и жесткО соецинен с нейу

Прн этом учитывают величину се регулировочное приспособление Рас и располагают сОпло на необходимой фвг 2 Отметке при помощи вращения гай

18, расположенной в прорези 19 кронштейна 20„ при этом сильфон 17 обеспечивает надежную герметичность н ! ове хэаВихритель на Внешней бОНОВОЙ повер 15

Йости входной воронки устройства на

В зимнее время прн низких темпе фиг. 1. ратурах гаэ охлаждаясь, сжимается

Устройство для охлаждения и эамо- и, стекая ПО стенкам расширенной конрунта состоит из трубы, денсаторчой части 2 трубы, накаплинижняя часть которой Раэмешена в 20 вается на орце входно» В р

1 во онки 10 грунте н является исп тся испарительной пройдя быстро. зону естественного частью 1, верхняя — р яя — размещена над : .. Промерзания грунта, максимально эатгрунтом и является испар испарительнОЙ Рачивая энергию на охлаждение укачастью 2. Испарительная тельная и конденса- эанного участка. пройдя завихрители торная части труби снабжены ре Рами би снабжены Р брами 25 15 потока жидкий хладаге, закру3 и 4. Конденсаторная часть . тр ная часть 2 трубы чиваясь стекает по стенкам нспаривыполнена уширенной и диаметр ее пре тельной части 1 трубы, образуя в начале резко закрученную спираль, а вышает диаметр испарительной части затем крутизна уменьшается, отбирая и и этОМ веpõRHÉ .тОрец 5 кондентепло от стенок трубы, частично испаI- Роцессе Опу"кантуя вниз по сти 2 т бы выпОлнен с испо ., "-тенкам тРУбы, Окончательное испаниями кото ые виполняют роль т к рение происходит у днища 6 Испаривн о испособления. Нижу шийся газ пОднимается Вверх в направкой 6. Внутри трубы У .тано. у— би становлен стрУеОаспределителр 7, выпол т ль 7 выполненный в виде

35 газа сжимается вследствие эамедлесопла Лаваля 8, Входна вор . ля Входная Воронка 9 ния и, пройдя практическое сечение сопла Лаваля расположена в ер асположена в верхней

22, Расширяется„ приобретая высокую

ЭОНЕ КОНДЕНСатОрной ""ac- У скорость яройдя выходнуЮ ВОРОНКУ а ВыхоДная ВОРОнка 10 в ис"að" 10 сопла 7, поток попадает на закругНой Части 2 TWO . Ha внутренче О- 0 ленный торец 5 TpyaLI ЯВЛЯЮЩИйся кОВОЙ поверхнОс и ВыхОдной ВОРО ЭОпОВОРОтным УстройстВОм и„ РаэвО10 Раэмещ«ы радиаль«е завихрители рачиваясь, резко расширяется, сни11 В ВИДЕ ВЕртИКальНЫХ ПЛастИН, УСта- жая свою тецпературу и попадая на иовлениых под некОторым углО Р вертикальные aавнхрнтели 11 H эующей сопла, при том эавихрители закручивается по стенкам конденсатор. Не доходят до закругленного верхнего „Ой части 2 труб -„, пр„жимаетс„,< „им торца 5, на котором также Установлены 45 образуя надежный контакт и отдавая вертикальные завнхрнтели 12> направ тепло. стенкам конденсаторной части 2 ленные под углом к потоку хладагента трубы и аккумулируя холод. цикл газа .при этом завихрителч 12 перекрывают в данном устройстве в теченйе зимнего по своей длине завихрители ll, Тор- периода продолжается. Постепенно с :цы завнхрителей 11 и 12 Объединены наступлением сезонного повышения тем. ".Кольцами 13 и 14. На наружной боко- " пературы происходит самоэапирание вой поверхности входной воронки 9 устройства (остановка цикла)„ так как сопла, входящей в верхнюю зону испа- теплый газ не конденсируется и остарительной части 1 трубы, сделаны ется в конденсаторной части труби в вертикальные винтовые завихрители связи с тем, что нагретый гаэ легче

15 потока хладагента, обеспечивающие 55 охлажденного. Температура системы разворот потока по внутренней стенке может контролироваться скоростью тептрубы, В полости выходной воронки 10 лового потока в испарительной части размещен шток 16,верхняя часть которо- устройства, скоростью газового (пароro выходит эа пределы конденсаторной вого) потока газа внутри трубы, ско° части 2 трубы и оснащена сильфоном 60 ростью конденсации в конденсаторной

17 и резьбой с гайкой 18, служащей части и скоростью Рассеяния тепла по для перемещения штока 16 по вертн- воздуху, земле и частям конструкции, кали, Гайка 18 находится в прорези 65 размещенных Рядом с устройствти.

64358?

Формула изобретения

Фие. 1

При применении описываемого устройства можно получить высокие результаты охлаждения и замораживания грунта в силу того, что во времени периодов субэамерэающих температур пар в верхней части конденсируется на его внутренней поверхности путем передачи тепла от пара к стенкам.

Конденсированный пар в виде сжиженного газа возвращается к нижнему концу трубы. Конденсация пара (rasa) сникает давление в системе устройства и допускает кипение и испарение жидкости в нижней части, при этом ее температура выше конденсации.

Испарение жидкости вызывает понижение ее температуры, вследствие чего появляется приток тепла от соседнего слоя вечной мерзлоты. В результате достигается замораживание незамерзшей земли.

1. Устройство для охлаждения и замораживания грунта, включающее заполненную хладагентом трубу, состоящую иэ размещенной в грунте испарительной части и размещенной над грунтом конденсаторной части, диаметр которой превышает диаметр испарительной части трубы, и струераспределительное приспособление, размещенное в конденсаторной части, .о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, струераспрецелительное приспособление выполнено в виде сопла Лаваля, входная воронка которого размещена в испарительной части трубы, причем наружная боковая поверхность входной воронки и внутренняя боко)О вая поверхность выходной воронки сопла Лаваля снабжена эавихрителямн, а верхний торец конденсаторной части трубы выполнен с закруглениями и также снабжен эавихрителями.

15 2. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено штоком с регулировочным приспособлением, причем шток размещен в полости выходной воронки сопла

Лаваля и жестко соединен с ней, а регулировочное устройство расположено над верхним торцом трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Галеев С.И, Укрепление мерзлых оснований охлаждением, Л., Стройиздат, 1969, с. 18-20.

2. Патент CIA 9 3217791,кл.165-45, Я-Я

I г.Ужгород, ул.Проектная,4