RU2655857C1 - Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options) - Google Patents

Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2655857C1
RU2655857C1 RU2017125881A RU2017125881A RU2655857C1 RU 2655857 C1 RU2655857 C1 RU 2655857C1 RU 2017125881 A RU2017125881 A RU 2017125881A RU 2017125881 A RU2017125881 A RU 2017125881A RU 2655857 C1 RU2655857 C1 RU 2655857C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
evaporator
vapor
condenser
liquid mixture
drain
Prior art date
Application number
RU2017125881A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Рило
Original Assignee
Илья Рило
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Илья Рило filed Critical Илья Рило
Priority to RU2017125881A priority Critical patent/RU2655857C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655857C1 publication Critical patent/RU2655857C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/11—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means
    • E02D3/115—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means by freezing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: heat exchange.
SUBSTANCE: invention relates to devices for heat exchange, in particular, to two-phase thermosyphons, in the field of construction under cryolithic zone conditions for the temperature stabilization of soil bases of structures. Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils contains an above-ground condenser and an underground evaporator connected by pipeline supply and discharge lines, on the vertical sections of which, depending on the version of the device, one, two or three separator buffers are installed directly from the evaporator, in the separator buffers, the vapor-liquid mixture is separated into the liquid and vapor phases, which prevents the liquid phase from entering the connecting lines and reduces the pressure and temperature in the thermosyphon.
EFFECT: cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils with the purpose of increasing the specific yield of heat from the ground.
4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для теплообмена, в частности к двухфазным термосифонам, в области строительства в сложных инженерно-геологических условиях криолитозоны для температурной стабилизации грунтовых оснований сооружений. Проблема поддержания отрицательной температуры мерзлых пород, для обеспечения надежности геотехнических систем в криолитозоне, является актуальной для отраслей промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Одним из направлений решения проблемы является использование работы гравитационных сил и криогенного ресурса на основе гладкостенных термостабилизаторов грунтов (термосифонов). Термостабилизаторы предназначены для искусственного замораживания талых и охлаждения многолетнемерзлых грунтов в криолитозоне. Термостабилизаторы являются автономными холодильными устройствами, работающими за счет низких температур атмосферного воздуха в холодное время года с аккумуляцией холода в грунте на летний период и не требуют в процессе эксплуатации никаких энергозатрат. Двухфазный парожидкостный термосифон (термостабилизатор грунтов) простой по конструкции, состоящий из конденсатора, расположенного в надземной части, и испарителя, расположенного горизонтально (термостабилизация оснований резервуаров, зданий) в грунте, соединенного с обоих концов транспортными участками труб, частично заполненный хладагентом (диоксидом углерода, аммиаком, фреоном и др.). Эти устройства предназначены для передачи тепла из грунта атмосферному воздуху через приемник (конденсатор). При этом они могут иметь практически любую конфигурацию, форму и конструкцию, в наибольшей степени соответствующую условиям теплообмена, поскольку на двухфазную систему влияют такие факторы, как степень заполнения внутренней полости термостабилизатора хладагентом, влияющая на циркуляцию хладагента, род хладагента, геометрические размеры термостабилизатора и его расположение в пространстве, наличие внутренних и внешних устройств, соотношение условий подвода и отвода теплоты к термостабилизатору. Термостабилизаторы обладают уникальной совокупностью весьма важных эксплуатационных свойств, таких, например, как высокая эффективная теплопроводность, отсутствие механически подвижных частей, отличные массогабаритные характеристики и высокая надежность, которые во многих случаях делают их практически незаменимыми.The invention relates to devices for heat transfer, in particular to two-phase thermosiphons, in the field of construction in difficult engineering and geological conditions of permafrost zone for temperature stabilization of soil bases of structures. The problem of maintaining a negative temperature of frozen rocks, to ensure the reliability of geotechnical systems in the permafrost zone, is relevant for industries and housing and communal services. One of the ways to solve the problem is to use the work of gravitational forces and a cryogenic resource based on smooth-wall thermal stabilizers of soils (thermosiphons). Thermostabilizers are intended for artificial freezing of thawed snow and cooling of permafrost soils in the permafrost zone. Thermostabilizers are self-contained refrigeration devices operating due to low ambient air temperatures in the cold season with accumulation of cold in the soil for the summer period and do not require any energy consumption during operation. A two-phase vapor-liquid thermosiphon (soil heat stabilizer) is simple in design, consisting of a condenser located in the above-ground part and an evaporator located horizontally (thermal stabilization of the bases of reservoirs, buildings) in the soil, connected at both ends of the pipe transport sections, partially filled with refrigerant (carbon dioxide, ammonia, freon, etc.). These devices are designed to transfer heat from the soil to the atmospheric air through a receiver (condenser). At the same time, they can have almost any configuration, shape, and construction that best suits the conditions of heat transfer, since factors such as the degree of filling of the internal cavity of the thermostabilizer with a refrigerant affect the circulation of the refrigerant, the type of refrigerant, the geometrical dimensions of the thermostabilizer, and its location in space, the presence of internal and external devices, the ratio of the conditions of supply and removal of heat to the heat stabilizer. Thermostabilizers have a unique combination of very important operational properties, such as, for example, high effective thermal conductivity, the absence of mechanically moving parts, excellent weight and size characteristics and high reliability, which in many cases make them practically indispensable.

Известно устройство для замораживания грунтов в виде двухфазного термосифона с гравитационным управлением для поддержания равновесия системы фундамента на вечной мерзлоте путем отвода тепла из грунта и передачи его в атмосферу (патент РФ №2416002, МПК Е02D 3/115, опубл. 10.04.2011). Парожидкостные процессы, протекающие в термосифоне, обладают высокой гидродинамической неустойчивостью в зависимости от геометрии, конфигурации и расположения в пространстве составляющих его структурных элементов - конденсатора, испарителя, компенсационного сосуда и др. Многолетняя эксплуатация указанного устройства в условиях криолитозоны выявила его недостатки, заключающиеся в температурной депрессии из-за высоты жидкостного столба (в транспортных участках подачи и слива) хладагента между конденсатором и испарителем (до 6,0 м), обуславливающего повышение температуры стенок последнего в зависимости от тепловой нагрузки на испаритель. Расстояние между испарителем и конденсатором определяется из того условия, что испаритель располагается в грунте обычно на глубине 2,5-3,0 м, и примерно на таком же расстоянии от поверхности грунта располагается конденсатор во избежание снегозаноса теплообменной оребренной поверхности и для ее хорошего обдува ветром атмосферного воздуха. При образовании парожидкостной смеси в испарителе снижается ее плотность по причине образования пузырей пара, содержание которых возрастает в зависимости от установившегося режима парообразования (пузырчатый, снарядный). Снижение плотности хладагента в испарителе влечет за собой его вытеснение из испарителя в уравнительный сосуд и нижний коллектор конденсатора. В начале испарителя под влиянием недогрева хладагента имеет место пузырчатый режим, который отличается величиной параметров процесса по сравнению с участком в конце испарителя по ходу хладагента, где имеет место снарядный режим со значительно большим паросодержанием в смеси. В последнем случае, пульсации температуры и давления увеличиваются, что ведет, в свою очередь, к увеличению трения и диссипации энергии и, как следствие, к повышению температуры в испарителе. Увеличение в сливной линии высоты столба жидкого хладагента усиливает пульсации давления и повышает его величину. В итоге по указанным причинам снижается энергоэффективность процессов замораживания грунтов, увеличиваются затраты на капитальное строительство и эксплуатацию.A device for freezing soils in the form of a two-phase thermosiphon with gravity control to maintain equilibrium of the foundation system in permafrost by removing heat from the soil and transferring it to the atmosphere (RF patent No. 2416002, IPC E02D 3/115, published on 04/10/2011). The vapor-liquid processes occurring in a thermosiphon have high hydrodynamic instability depending on the geometry, configuration, and location in space of the structural elements constituting it - a condenser, evaporator, compensation vessel, etc. Many years of operation of this device in the permafrost zone revealed its disadvantages, which include temperature depression due to the height of the liquid column (in the transport and delivery areas) of the refrigerant between the condenser and the evaporator (up to 6.0 m), the shoes praising the increase in temperature of the walls of the latter, depending on the heat load on the evaporator. The distance between the evaporator and the condenser is determined from the condition that the evaporator is usually located in the soil at a depth of 2.5-3.0 m, and a condenser is located at approximately the same distance from the soil surface to avoid snow accumulation of the heat-exchange finned surface and for good wind blowing atmospheric air. When a vapor-liquid mixture is formed in the evaporator, its density decreases due to the formation of vapor bubbles, the content of which increases depending on the established mode of vaporization (bubble, shell). A decrease in the density of the refrigerant in the evaporator entails its displacement from the evaporator into the equalization vessel and the lower condenser collector. At the beginning of the evaporator, under the influence of the refrigerant underheating, there is a bubbly mode, which differs in the process parameters in comparison with the section at the end of the evaporator along the refrigerant, where there is a shell mode with a significantly higher vapor content in the mixture. In the latter case, the pulsations of temperature and pressure increase, which leads, in turn, to an increase in friction and dissipation of energy and, as a consequence, to an increase in temperature in the evaporator. The increase in the drain line of the height of the column of liquid refrigerant increases pressure pulsations and increases its value. As a result, for the indicated reasons, the energy efficiency of soil freezing processes decreases, and the costs of capital construction and operation increase.

Известно принятое за прототип устройство для термостабилизации грунтов, в основе которого лежит уменьшение высоты столба жидкого хладагента в подающей и сливной линиях транспортного участка (патент РФ №2515667, МПК Е02D 3/115, опубл. 20.05.2014). Указанный технический результат достигается тем, что согласно изобретению, под конденсатором дополнительно расположен буфер-сепаратор, представляющий собой вертикально ориентированную секцию в виде трех расположенных друг под другом, связанных между собой труб, внутренний объем которых суммарно равен объему уложенного в грунте основания испарителя, представляющего собой параллельно расположенные змеевикообразные трубы. В процессе работы устройства происходит вытеснение парожидкостной смеси в буфер-сепаратор, который находится в надземной части устройства ниже уровня конденсатора. Конструкция буфера-сепаратора в сочетании с завихрителем значительно увеличивает термическое сопротивление гидродинамического процесса, протекающего в устройстве. Конструктивно буфер-сепаратор изготовлен с применением трубы диаметром 159×8 мм, что значительно повышает удельную металлоемкость изделия и соответственно его себестоимость. Суммарно большое термическое сопротивление устройства, обусловленное высотой столба хладагента в сливной и подающей трубах, характером пульсационного протекания гидродинамического процесса (пузырчатый или снарядный) и буфера-сепаратора вместе с завихрителем, ухудшает технико-экономические показатели процесса промораживания грунта. В силу указанных недостатков устройства снижается его энергетическая и экономическая эффективность.A known device adopted for the prototype for thermal stabilization of soils, which is based on reducing the height of the liquid refrigerant column in the supply and drain lines of the transport section (RF patent No. 2515667, IPC E02D 3/115, publ. 05.20.2014). The specified technical result is achieved by the fact that according to the invention, a buffer separator is additionally located under the condenser, which is a vertically oriented section in the form of three pipes located one below the other, interconnected, the total volume of which is equal to the volume of the evaporator base laid in the ground, which is parallel serpentine pipes. During the operation of the device, the vapor-liquid mixture is displaced into the buffer separator, which is located in the aboveground part of the device below the level of the condenser. The design of the buffer separator in combination with a swirler significantly increases the thermal resistance of the hydrodynamic process taking place in the device. Structurally, the buffer separator is made using a pipe with a diameter of 159 × 8 mm, which significantly increases the specific metal consumption of the product and, accordingly, its cost. The total large thermal resistance of the device, due to the height of the refrigerant column in the drain and supply pipes, the nature of the pulsating flow of the hydrodynamic process (bubble or shell) and the separator buffer together with the swirler, worsens the technical and economic performance of the soil freezing process. Due to these disadvantages of the device decreases its energy and economic efficiency.

Технической задачей изобретения является создание охлаждающего термосифона для площадочной термостабилизации грунтов с целью увеличения удельного выхода отводимого тепла из грунта путем снижения температуры в испарителе и уменьшения удельной металлоемкости изделия, тем самым, обеспечивая высокую экономичность процесса промораживания грунтов.An object of the invention is the creation of a cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils in order to increase the specific yield of heat removed from the soil by lowering the temperature in the evaporator and reducing the specific metal consumption of the product, thereby ensuring high efficiency of the soil freezing process.

Решение поставленной задачи в части, относящейся к первому варианту выполнения устройства, достигается тем, что непосредственно на выходе из испарителя, на вертикальном участке сливной линии, расположен буфер-сепаратор для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.The solution of the problem in part related to the first embodiment of the device is achieved by the fact that directly at the outlet of the evaporator, on the vertical section of the drain line, there is a buffer separator to compensate for the displaced volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into the liquid and vapor phases of the refrigerant .

Решение поставленной задачи в части, относящейся ко второму варианту выполнения устройства, достигается тем, что непосредственно на входе и выходе из испарителя, на вертикальных участках подающей и сливной линиях, расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.The solution of the problem in part related to the second embodiment of the device is achieved by the fact that directly at the inlet and outlet of the evaporator, in the vertical sections of the supply and drain lines, buffer separators are located to compensate for the displaced volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into liquid and the vapor phase of the refrigerant.

Решение поставленной задачи в части, относящейся к третьему варианту выполнения устройства, достигается тем, что непосредственно на двух выходах из испарителя хладагента, поступающего в равноудаленную точку от концов испарителя, на вертикальных участках двух сливных линий расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.The solution of the problem in part related to the third embodiment of the device is achieved by the fact that directly at two exits from the evaporator of the refrigerant entering an equidistant point from the ends of the evaporator, separator buffers are located on the vertical sections of the two drain lines to compensate for the displaced volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into the liquid and vapor phases of the refrigerant.

Решение поставленной задачи в части, относящейся к четвертому варианту выполнения устройства, достигается тем, что непосредственно на входе и двух выходах из испарителя хладагента, поступающего в равноудаленную точку от концов испарителя, на вертикальных участках подающей и двух сливных линиях расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.The solution of the problem in part related to the fourth embodiment of the device is achieved by the fact that directly at the inlet and two exits from the evaporator of the refrigerant entering an equidistant point from the ends of the evaporator, separator buffers are located on the vertical sections of the supply and two drain lines to compensate for the displaced the volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into the liquid and vapor phases of the refrigerant.

Расположение буферов-сепараторов непосредственно у испарителя во всех вариантах выполнения устройства позволяет значительно снизить температуру в испарителе.The location of the buffer separators directly at the evaporator in all embodiments of the device can significantly reduce the temperature in the evaporator.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 - представлена схема охлаждающего термосифона, работающего по первому варианту;in FIG. 1 - presents a diagram of a cooling thermosiphon operating in the first embodiment;

на фиг. 2 - представлена схема охлаждающего термосифона, работающего по второму варианту;in FIG. 2 is a diagram of a cooling thermosiphon operating in the second embodiment;

на фиг. 3 - представлена схема охлаждающего термосифона, работающего по третьему варианту;in FIG. 3 - presents a diagram of a cooling thermosiphon operating in the third embodiment;

на фиг. 4 - представлена схема охлаждающего термосифона, работающего по четвертому варианту;in FIG. 4 is a diagram of a cooling thermosiphon operating in the fourth embodiment;

на фиг. 5 - схематично изображена полая пароотводящая трубка с элементом оребрения конденсатора;in FIG. 5 - schematically shows a hollow steam outlet pipe with a condenser fin element;

на фиг. 6 - изображен буфер-сепаратор.in FIG. 6 - shows a buffer separator.

На фиг. 1, 2, 3, 4 изображены разные варианты схем охлаждающего термосифона, в состав которых входит конденсатор 1, который включает центральную трубу 2 диаметром 159×8 мм и теплообменник 3 в виде полых пароотводящих трубок диаметром 33,7×3,5 мм в количестве nk (k=1, 2, 3) со спиралевидно навитым под напряжением ленты оребрением из алюминия АД-31 диаметром 67 мм и длиною ln (n=1, 2, 3, табл. 1) с суммарной поверхностью теплообмена в зависимости от длины испарителя lи (табл. 2) и соотношения

Figure 00000001
, где Sор - площадь оребренной поверхности конденсатора, м2; Sи - площадь поверхности испарителя, м2. Конденсатор расположен на высоте Н=3÷6м по сравнению с испарителем, соединен с ним подающей 4 и сливной 5 трубами, на которых установлены буферы-сепараторы 6 на расстоянии h от горизонтально ориентированного испарителя, количество, размеры и место расположения которых зависят от варианта исполнения охлаждающего термосифона. В грунте горизонтально расположен испаритель 7 диаметром 33,7×3,5 мм на проектной глубине промораживания фундаментов и оснований с учетом неравномерной осадки и/или вспучивания, которые могут иметь место после установки и перед или после начала эксплуатации.In FIG. 1, 2, 3, 4 depict different versions of the cooling thermosiphon circuits, which include a condenser 1, which includes a central pipe 2 with a diameter of 159 × 8 mm and a heat exchanger 3 in the form of hollow steam tubes with a diameter of 33.7 × 3.5 mm in quantity n k (k = 1, 2, 3) with AD-31 aluminum fins spiral-wound under tension of the tape with a diameter of 67 mm and a length l n (n = 1, 2, 3, Table 1) with a total heat exchange surface depending on the length of the evaporator l and (table. 2) and the ratio
Figure 00000001
where S op - the area of the ribbed surface of the capacitor, m 2 ; S and - the surface area of the evaporator, m 2 . The condenser is located at a height of H = 3 ÷ 6m in comparison with the evaporator, connected to it by a supply 4 and a drain 5 pipes, on which buffers-separators 6 are installed at a distance h from a horizontally oriented evaporator, the number, size and location of which depend on the embodiment cooling thermosiphon. Evaporator 7 with a diameter of 33.7 × 3.5 mm is horizontally located in the soil at the design depth of freezing foundations and foundations, taking into account the uneven settlement and / or expansion that may occur after installation and before or after the start of operation.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Во всех вариантах термосифон при осуществлении изобретения выполнен со следующими одинаковыми физическими и геометрическими характеристиками. Все элементы термосифона выполнены из стальных труб круглого сечения, марка стали 09Г2С. Оребренный конденсатор 1 расположен вертикально, характеристика оребрения приведена в таблице 1. Конденсатор 1 расположен по отношению к испарителю 7 на высоте Н=5 м. Конструкция и размеры устройства выбраны из условия длины испарителя lи=200 м, соотношения теплообменных поверхностей конденсатора к испарителю

Figure 00000002
и типа элементов оребрения, их количество составляет n1=17 штук (табл. 2, фиг. 5). Буфер-сепаратор 6 изготовлен из трубы диаметром 426×10 мм и объемом 0,050 м3 (фиг. 6), где происходит разделение потока на жидкую и паровую фазы. Для разных вариантов исполнения устройства достаточно объема буфер-сепараторного пространства в пределах 0,4÷1,0 от объема испарителя в зависимости от его тепловой нагрузки.In all embodiments, the thermosiphon during the implementation of the invention is made with the following identical physical and geometric characteristics. All elements of the thermosiphon are made of steel pipes of circular cross section, steel grade 09G2S. The finned condenser 1 is located vertically, the finning characteristics are given in table 1. The condenser 1 is located relative to the evaporator 7 at a height of H = 5 m. The design and dimensions of the device are selected from the condition of the length of the evaporator l and = 200 m, the ratio of the heat exchange surfaces of the condenser to the evaporator
Figure 00000002
and type of fins, their number is n 1 = 17 pieces (table. 2, Fig. 5). The buffer separator 6 is made of a pipe with a diameter of 426 × 10 mm and a volume of 0.050 m 3 (Fig. 6), where the flow is divided into liquid and vapor phases. For different versions of the device, the volume of the buffer-separator space is sufficient within 0.4 ÷ 1.0 of the volume of the evaporator, depending on its thermal load.

С учетом выбранных размеров и заполненного испарителя жидким хладагентом до высоты расположения нижнего уровня буфера-сепаратора объем жидкой фазы составляет 112 л, а масса аммиака - 72 кг или диоксида углерода - 104 кг при 0°С. Возможно применение других эффективных озонобезопасных хладагентов.Given the selected dimensions and the evaporator filled with liquid refrigerant up to the height of the lower level of the separator buffer, the volume of the liquid phase is 112 l, and the mass of ammonia is 72 kg or carbon dioxide is 104 kg at 0 ° C. It is possible to use other effective ozone-friendly refrigerants.

Теплота от испарителя к конденсатору переносится движущимся паром, поток которого разветвляется в теплообменнике конденсатора 1 по полым пароотводящим трубкам 3. Повышение теплопередающей способности устройства за счет лучшей теплоотдачи в окружающую среду при увеличении длины испарительной зоны корпуса достигается развитием активной поверхности теплообменника, а именно за счет увеличения количества оребренных пароотводящих трубок. Применение разного типа элементов оребрения ln (n=1, 2, 3) дает возможность варьировать размерами теплообменника и соотношением

Figure 00000003
(для всех четырех вариантов осуществления изобретения принято α=4), в зависимости от температурного напора между стенкой испарителя и грунтом. Кроме того, в зависимости от геометрии и конфигурации геотехнической системы (площадочного объекта) перекрыть охлаждаемую площадку объекта системой активной термостабилизации грунтов можно путем подбора необходимого количества охлаждающих термосифонов и комбинацией различных их конструкций, изменяя при этом длину испарителя lи, тип оребрения ln и соотношение
Figure 00000004
The heat from the evaporator to the condenser is transferred by moving steam, the flow of which branches in the condenser heat exchanger 1 through the hollow steam tubes 3. An increase in the heat transfer capacity of the device due to better heat transfer to the environment with an increase in the length of the evaporation zone of the housing is achieved by developing the active surface of the heat exchanger, namely by increasing the number of finned steam pipes. The use of different types of finning elements l n (n = 1, 2, 3) makes it possible to vary the dimensions of the heat exchanger and the ratio
Figure 00000003
(α = 4 is accepted for all four embodiments of the invention), depending on the temperature head between the evaporator wall and the soil. In addition, depending on the geometry and configuration of the geotechnical system (site object), the cooled site of the object can be blocked by the system of active thermal stabilization of soils by selecting the required number of cooling thermosyphons and a combination of their various designs, changing the length of the evaporator l and , the type of finning l n and the ratio
Figure 00000004

По первому варианту в охлаждающем термосифоне (фиг. 1) жидкий хладагент аммиак или диоксид углерода из конденсатора 1 поступает в стальной трубчатый испаритель 7, уложенный змеевикообразным образом в грунте, где кипит с образованием парожидкостной смеси, движущейся в направлении к сливной линии 5 через буфер-сепаратор, где происходит разделение потока на жидкую и паровую фазы. Паровая фаза по сливной трубе 5 направляется в конденсатор 1, где конденсируется и конденсат по подающей трубе 4 поступает обратно в испаритель. Образование парожидкостной смеси в испарителе сопровождается увеличением ее удельного объема и вытеснением избыточного объема в буфер-сепаратор объемом 0,05 м3, достаточным для его компенсации. Применение таких размеров буфера-сепаратора обеспечивает высокую степень разделения фаз. Установка буфера-сепаратора только на сливной линии не исключает реверс гидродинамического потока хладагента, но его влияние на процесс теплообмена при такой асимметрии менее эффективно и преимущественно влияет гидростатическое давление, определяемое разницей уровней жидкости в подающей линии и буфере-сепараторе.According to the first option, in the cooling thermosiphon (Fig. 1), the liquid refrigerant ammonia or carbon dioxide from the condenser 1 enters a steel tube evaporator 7, laid in a serpentine manner in the soil, where it boils with the formation of a vapor-liquid mixture moving towards the drain line 5 through a buffer a separator where the separation of the flow into liquid and vapor phases occurs. The vapor phase through the drain pipe 5 is sent to the condenser 1, where it condenses and the condensate flows through the supply pipe 4 back to the evaporator. Formation of vapor-liquid mixture in the evaporator is accompanied by an increase in its specific volume and displacement of the excess volume in the separator-buffer volume 0.05 m3, sufficient for its payment. The use of such sizes of the buffer separator provides a high degree of phase separation. The installation of a buffer separator only on the drain line does not exclude reverse hydrodynamic flow of the refrigerant, but its influence on the heat transfer process with such an asymmetry is less effective and mainly affects the hydrostatic pressure, which is determined by the difference in liquid levels in the supply line and the buffer separator.

По второму варианту в охлаждающем термосифоне (фиг. 2) жидкий хладагент аммиак или диоксид углерода из конденсатора 1 поступает через буфер-сепаратор 6 в трубчатый испаритель 7, уложенный змеевикообразным образом в грунте, где кипит с образованием парожидкостной смеси. Образующийся пар в результате реверса парожидкостного потока движется в направлении к сливной 5 и подающей 4 линиям через буфер-сепараторы 6, где происходит разделение потоков на жидкую и паровую фазы хладагента. Паровая фаза по обеим линиям направляется в конденсатор 1, конденсируется и конденсат по подающей трубе 4 поступает обратно в испаритель. Расположение буферов-сепараторов по отношению к испарителю на высоте h=200÷300 мм снижает общий перепад давления при движении хладагента по контуру термосифона, поскольку в сливной и подающей линиях практически отсутствует жидкая фаза хладагента, создающая значительную долю динамического сопротивления и перепада давления. В результате снижаются давление в системе охлаждающего термосифона и, как следствие, температура в испарителе. Удаление паровой фазы из испарителя в подающую и сливную линии происходит в результате более интенсивного реверса парожидкостной смеси в отличие от первого варианта, что дополнительно уменьшает общий перепад давления в термосифоне.According to the second variant, in the cooling thermosyphon (Fig. 2), liquid ammonia or carbon dioxide refrigerant from the condenser 1 enters through a buffer separator 6 into a tubular evaporator 7, laid in a serpentine manner in the soil, where it boils to form a vapor-liquid mixture. The resulting steam as a result of the reverse of the vapor-liquid flow moves towards the drain 5 and the supply 4 lines through the buffer separators 6, where the flows are separated into liquid and vapor phases of the refrigerant. The vapor phase along both lines is sent to the condenser 1, condenses and the condensate flows through the supply pipe 4 back to the evaporator. The location of the buffer separators in relation to the evaporator at a height of h = 200 ÷ 300 mm reduces the total pressure drop during the movement of the refrigerant along the thermosiphon circuit, since there is practically no liquid phase of the refrigerant in the drain and supply lines, which creates a significant share of the dynamic resistance and pressure drop. As a result, the pressure in the cooling thermosyphon system and, as a consequence, the temperature in the evaporator are reduced. The removal of the vapor phase from the evaporator to the supply and discharge lines occurs as a result of a more intensive reverse of the vapor-liquid mixture, in contrast to the first option, which further reduces the total pressure drop in the thermosiphon.

По третьему варианту в охлаждающем термосифоне (фиг. 3) жидкий хладагент аммиак или диоксид углерода из конденсатора 1 поступает в испаритель 7, уложенный змеевикообразным образом в грунте, в точку равноудаленную от его концов. В испарителе хладагент кипит с образованием парожидкостной смеси, движущейся в направлении к сливным линиям 5 через буфер-сепараторы 6, где происходит разделение потоков на жидкую и паровую фазы. Паровая фаза по обеим сливным линиям направляется в конденсатор 1, где конденсируются и конденсат по сливной трубе 4 поступает обратно в испаритель. В данном случае поток хладагента из конденсатора разделяется на два потока при одной и той же длине испарителя и оба потока проходят путь вдвое меньше по сравнению с предыдущими вариантами исполнения устройства. В результате дополнительно уменьшается общее гидравлическое сопротивление и давление в термосифоне по сравнению с предыдущими вариантами.According to the third option, in the cooling thermosyphon (Fig. 3), the liquid refrigerant ammonia or carbon dioxide from the condenser 1 enters the evaporator 7, laid in a serpentine manner in the soil, at a point equidistant from its ends. In the evaporator, the refrigerant boils with the formation of a vapor-liquid mixture moving towards the drain lines 5 through buffer separators 6, where the flows are separated into liquid and vapor phases. The vapor phase along both drain lines is sent to the condenser 1, where they condense and the condensate flows through the drain pipe 4 back to the evaporator. In this case, the refrigerant stream from the condenser is divided into two streams for the same length of the evaporator, and both streams travel half the way compared to previous versions of the device. As a result, the total hydraulic resistance and pressure in the thermosiphon are additionally reduced in comparison with the previous versions.

По четвертому варианту в охлаждающем термосифоне (фиг. 4) жидкий хладагент из конденсатора 1 поступает через буфер-сепаратор 6 в испаритель 7, уложенный змеевикообразным образом в грунте, в точку равноудаленную от его концов. В испарителе хладагент кипит с образованием парожидкостной смеси движущейся в направлении к двум сливным 5 и подающей 4 линиям через буфер-сепараторы 6, где происходит разделение потоков на жидкую и паровую фазы. Паровая фаза по подающей и обеим сливным линиям направляется в конденсатор 1, где пары хладагента конденсируются и конденсат по сливной линии 4 поступает обратно в испаритель. В этом варианте удаление паровой фазы происходит путем имеющего место реверса парожидкостной смеси. По сравнению с предыдущими вариантами уменьшается давление и температура в термосифоне.According to the fourth embodiment, in the cooling thermosyphon (Fig. 4), the liquid refrigerant from the condenser 1 enters through the buffer separator 6 into the evaporator 7, laid in a serpentine manner in the soil, at a point equidistant from its ends. In the evaporator, the refrigerant boils with the formation of a vapor-liquid mixture moving towards two drain 5 and supply 4 lines through buffer separators 6, where the flows are separated into liquid and vapor phases. The vapor phase along the supply and both drain lines is sent to the condenser 1, where the refrigerant vapor condenses and the condensate flows through the drain line 4 back to the evaporator. In this embodiment, the vapor phase is removed by reversing the vapor-liquid mixture. Compared with previous options, the pressure and temperature in the thermosiphon are reduced.

Расположение вертикально буфера-сепаратора по отношению к испарителю на высоте h=200÷300 мм снижает необходимый перепад давления при движении хладагента по контуру термосифона, поскольку в сливной трубе практически отсутствует жидкая фаза хладагента, создающая значительную долю перепада давления.The vertical position of the separator buffer relative to the evaporator at a height of h = 200 ÷ 300 mm reduces the necessary pressure drop when the refrigerant moves along the thermosiphon circuit, since there is practically no refrigerant liquid phase in the drain pipe, which creates a significant proportion of the pressure drop.

Применение буферов-сепараторов на соединительных линиях конденсатора с испарителем в непосредственной близости с последним в разных вариантах позволяет: предотвратить попадание жидкой фазы хладагента в соединительные линии, резко снизить скорость хладагента в них, предотвратить брызгоунос хладагента в конденсатор, устранить пульсации потоков хладагента на этом транспортном участке, вызванного снарядным режимом его течения и как, следствие, предотвращение гидравлических потерь и диссипации энергии сопровождаемой повышением температуры в испарителе.The use of buffer separators on the connecting lines of the condenser with the evaporator in close proximity to the latter in different versions allows you to: prevent the liquid phase of the refrigerant from entering the connecting lines, drastically reduce the speed of the refrigerant in them, prevent splashing of the refrigerant into the condenser, eliminate the pulsation of the refrigerant flows in this transport section caused by the shell mode of its flow and, as a consequence, the prevention of hydraulic losses and energy dissipation accompanied by an increase in temperature atura in the evaporator.

Установка буфера-сепаратора только на сливной линии не исключает реверс гидродинамического потока хладагента, но его влияние на процесс теплообмена при такой асимметрии менее эффективно и преимущественно влияет тогда гидростатическое давление, определяемое разницей уровней жидкости в подающей линии и буфер-сепараторе.Installing a buffer separator only on the drain line does not exclude reverse hydrodynamic flow of the refrigerant, but its influence on the heat transfer process with this asymmetry is less effective and mainly then affected by the hydrostatic pressure, which is determined by the difference in liquid levels in the supply line and the buffer separator.

Длину испарителя нецелесообразно увеличивать больше lи=200 м, поскольку повышается гидродинамическая неустойчивость процесса, выражающаяся в увеличении интенсивности пульсаций давления и увеличении перепада давления в конце испарителя, что обуславливает снарядный режим течения хладагента с увеличением гидравлического сопротивления и давления в термосифоне, сопровождающегося повышением температуры в испарителе. Наличие жидкой фазы хладагента в линиях подачи и слива только усиливает эти явления, но установка буферов-сепараторов предотвращает их.It is not advisable to increase the length of the evaporator more than l and = 200 m, since the hydrodynamic instability of the process increases, which is manifested in an increase in the intensity of pressure pulsations and an increase in the pressure drop at the end of the evaporator, which causes a slug flow regime of the refrigerant with an increase in hydraulic resistance and pressure in the thermosiphon, accompanied by an increase in temperature in vaporizer. The presence of a liquid phase of the refrigerant in the supply and discharge lines only enhances these phenomena, but the installation of buffer separators prevents them.

В целом, проведение процесса по предлагаемым схемам позволяет значительно снизить динамическое сопротивление движению хладагента в процессе теплообмена и амплитуд автоколебаний давления и температуры, а также скорости коррозии, применяемой низколегированной конструкционной стали оборудования.In general, carrying out the process according to the proposed schemes can significantly reduce the dynamic resistance to movement of the refrigerant during heat transfer and the amplitudes of pressure and temperature self-oscillations, as well as the corrosion rate used by low-alloy structural steel of the equipment.

Высота расположения конденсатора принимается при проектировании Н=3÷6 м с учетом возможного его снегозаноса и предотвращения обдува оребрения атмосферным воздухом в условиях криолитозоны и ухудшения теплообмена.The height of the location of the condenser is taken when designing H = 3 ÷ 6 m, taking into account its possible snow removal and prevention of blowing of the fins by atmospheric air under conditions of cryolithozone and deterioration of heat transfer.

Диаметры труб подающей и сливных линий могут применяться иные в зависимости от мощности охлаждающего термосифона.The diameters of the pipes of the supply and drain lines can be used different depending on the capacity of the cooling thermosyphon.

Укладка испарителя в грунте возможна в виде различных конфигураций с учетом геометрии и особенностей охлаждаемого объекта и технологии выполнения монтажных работ.Laying the evaporator in the soil is possible in the form of various configurations, taking into account the geometry and features of the cooled object and the installation technology.

Предлагаемое техническое решение обладает гибкостью при осуществлении проектных решений в процессе создания геотехнической системы и внедрении соответствующего варианта технологии изготовления охлаждающего термосифона, поскольку налаженная технологическая линия производства такого типа конденсатора вне зависимости от его мощности проще в наладке технологического цикла в отличие от технологической линии по изготовлению блочного конденсатора по прототипу. Внедрение в практику предлагаемых технических решений заполняет нишу размерного ряда моделей охлаждающего термосифона с различной длиной испарителей lи=20÷200 м, которых так не хватает при решении вопросов активной термостабилизации грунтов в криолитозоне для различных размеров геотехнических систем. Эти решения придают новые технологические возможности и преимущества для обеспечения более стабильного протекания процессов теплообмена на межфазной поверхности, предотвращая образование паровых пробок и других моментов гидродинамических неустойчивостей. Ввод в повседневную практику таких охлаждающих термосифонов (систем) обеспечивает технологическую маневренность в процессе строительства разного рода геотехнических систем, путем набора разной величины комплектов из поодиночных термосифонов различной единичной мощности. Такая дискретизация теплообменных поверхностей придает гибкость в подборе необходимой тепловой мощности для объектов геотехнических систем любой величины без потери их гидродинамической устойчивости, снижения эксплуатационной мощности и интенсивности теплообмена протекаемого процесса охлаждения, а также придаст мобильности всем процессам - транспортировке, строительно-монтажным и пуско-наладочным работам. Следует также отметить высокую степень безопасности в процессе эксплуатации такого термосифона и его ремонтопригодность, поскольку единовременно загружаемое количество аммиака (диоксида углерода) в охлаждающий термосифон единичной мощности с длиной испарителя до lи=200 м в среднем намного меньше единичной загрузки аммиака (диоксида углерода) по прототипу. В последнем случае конденсатор вместе с испарителем рассчитан только на определенную загрузку аммиака, равную 110 кг (диоксида углерода 185 кг) при 0°С. Изменить это положение практически невозможно без достаточно трудоемкой переналадки технологической линии, требующей остановки производства и материальных затрат. Кроме того, внести существенные изменения в конструкцию конденсатора также невозможно по причине ее особенностей, обусловленных применением трубы диаметром 159x8 мм. В результате раннее проводимых реконструкций конденсатора его внутренний объем изменялся только примерно на 7%.The proposed technical solution has flexibility in the implementation of design decisions in the process of creating a geotechnical system and the introduction of an appropriate technology for manufacturing a cooling thermosyphon, since an established production line for the production of this type of condenser, regardless of its capacity, is easier to set up a technological cycle, in contrast to a production line for manufacturing a block condenser according to the prototype. Putting the proposed technical solutions into practice fills a niche in the size range of models of cooling thermosyphon with different evaporator lengths l and = 20 ÷ 200 m, which are so lacking when solving issues of active thermal stabilization of soils in the permafrost zone for various sizes of geotechnical systems. These solutions provide new technological capabilities and advantages to ensure a more stable flow of heat transfer processes on the interphase surface, preventing the formation of vapor plugs and other moments of hydrodynamic instabilities. Putting such cooling thermosyphons (systems) into everyday practice provides technological maneuverability in the process of building various kinds of geotechnical systems by dialing different sizes of sets of single thermosyphons of different unit capacities. Such discretization of heat-exchange surfaces gives flexibility in the selection of the necessary heat power for objects of geotechnical systems of any size without losing their hydrodynamic stability, reducing the operational power and heat transfer rate of the ongoing cooling process, and will also give mobility to all processes - transportation, construction, installation and commissioning . It should also be noted the high degree of safety during operation of such a thermosiphon and its maintainability, since a lump-fed amount of ammonia (carbon dioxide) in a cooling thermosiphon of unit capacity with an evaporator length of up to l and = 200 m is on average much less than a unit load of ammonia (carbon dioxide) in prototype. In the latter case, the condenser together with the evaporator is designed only for a certain ammonia load equal to 110 kg (carbon dioxide 185 kg) at 0 ° C. To change this situation is almost impossible without a rather laborious re-adjustment of the production line, which requires a production stop and material costs. In addition, to make significant changes to the design of the capacitor is also impossible due to its features due to the use of pipes with a diameter of 159x8 mm. As a result of early reconstructions of the capacitor, its internal volume changed only by about 7%.

При внедрении устройства в производство удельный расход металла на изготовление конденсатора уменьшится приблизительно на 40% по сравнению с прототипом.When the device is introduced into production, the specific metal consumption for the manufacture of a capacitor will decrease by approximately 40% compared with the prototype.

Описание изобретения было приведено только с одним примером, но этот пример служит только в качестве иллюстрации, не ограничивая рамок изобретения. Чертежи, в частности, выполнены схематично и не предназначены для показа предпочтительных форм и соотношений размеров различных компонентов. Многие варианты и ограничения, которые могут быть очевидны для специалистов в данной области, предполагаются входящими в рамки изобретения. Например, испаритель необязательно должен быть изготовлен из стали 09Г2С и диаметром 33,7×3,5 мм. Он может быть изготовлен из стали других марок или материалов с применением иных размеров труб.The invention has been described with only one example, but this example serves only as an illustration, without limiting the scope of the invention. The drawings, in particular, are made schematically and are not intended to show the preferred shapes and aspect ratios of the various components. Many variations and limitations that may be apparent to those skilled in the art are contemplated to be within the scope of the invention. For example, the evaporator does not have to be made of 09G2S steel with a diameter of 33.7 × 3.5 mm. It can be made of steel of other grades or materials using different pipe sizes.

Охлаждающий термосифон для площадочной термостабилизации грунтов (варианты)Cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils (options)

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Примечание: n1 - количество труб длиной 2400 мм; n2 - количество труб длиной 1180 мм; n3 - количество труб длиной 1000 мм;

Figure 00000007
и - длина испарителя, м.Note: n 1 - the number of pipes 2400 mm long; n 2 - the number of pipes with a length of 1180 mm; n 3 is the number of pipes 1000 mm long;
Figure 00000007
and - the length of the evaporator, m

Расчет выполнен при условии соотношения

Figure 00000008
, где Sор - площадь оребренной поверхности конденсатора, м2; Sи - площадь поверхности испарителя, м2 The calculation is performed subject to the ratio
Figure 00000008
where S op - the area of the ribbed surface of the capacitor, m 2 ; S and - the surface area of the evaporator, m 2

Claims (4)

1. Охлаждающий термосифон для площадочной термостабилизации грунтов, состоящий из конденсатора и испарителя, соединенных подающей в испаритель и сливной из испарителя трубами с находящимся внутри них легкоиспаряющимся хладагентом, кипящим в горизонтально направленном испарителе с увеличением объема по ходу парожидкостной смеси и под действием гидростатического давления в трубах перетекающим из подающей трубы в сливную трубу по теплопроводной трубе испарителя в грунте, вытесняя излишнюю парожидкостную смесь в буфер-сепаратор, расположенный под конденсатором, отличающийся тем, что непосредственно на выходе из испарителя, на вертикальном участке сливной линии, расположен буфер-сепаратор для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.1. A cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils, consisting of a condenser and an evaporator, connected by a supply pipe to the evaporator and a drain from the evaporator with pipes with an easily evaporating refrigerant inside them, boiling in a horizontally directed evaporator with increasing volume along the vapor-liquid mixture and under the influence of hydrostatic pressure in the pipes flowing from the supply pipe to the drain pipe through the heat-conducting pipe of the evaporator in the ground, displacing the excess vapor-liquid mixture into the buffer separator, dix below the condenser, characterized in that directly at the outlet of the evaporator, the vertical section of the drain line, is buffer-separator to compensate for the volume displaced by the evaporator vapor-liquid mixture and its separation into liquid and vapor phase refrigerant. 2. Охлаждающий термосифон для площадочной термостабилизации грунтов, состоящий из конденсатора и испарителя, соединенных подающей в испаритель и сливной из испарителя трубами с находящимся внутри них легкоиспаряющимся хладагентом, кипящим в горизонтально направленном испарителе с увеличением объема по ходу парожидкостной смеси и под действием гидростатического давления в трубах перетекающим из подающей трубы в сливную трубу по теплопроводной трубе испарителя в грунте, вытесняя излишнюю парожидкостную смесь в буфер-сепаратор, расположенный под конденсатором, отличающийся тем, что непосредственно на входе и выходе из испарителя, на вертикальных участках подающей и сливной линий, расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.2. A cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils, consisting of a condenser and an evaporator, connected by a supply pipe to the evaporator and a drain from the evaporator with pipes with an easily evaporating refrigerant inside them, boiling in a horizontally directed evaporator with increasing volume along the vapor-liquid mixture and under the influence of hydrostatic pressure in the pipes flowing from the supply pipe to the drain pipe through the heat-conducting pipe of the evaporator in the ground, displacing the excess vapor-liquid mixture into the buffer separator, dix below the condenser, characterized in that directly at the inlet and outlet of the evaporator, on the vertical sections the supply and drain lines, are arranged separators buffers to compensate the displaced volume of the evaporator vapor-liquid mixture and its separation into liquid and vapor phase refrigerant. 3. Охлаждающий термосифон для площадочной термостабилизации грунтов, состоящий из конденсатора и испарителя, соединенных вертикальными подающей в испаритель и сливной из испарителя трубами с находящимся внутри них легкоиспаряющимся хладагентом, кипящим в горизонтально направленном испарителе с увеличением объема по ходу парожидкостной смеси и под действием гидростатического давления в трубах перетекающим из подающей трубы в сливную трубу по теплопроводной трубе испарителя в грунте, вытесняя излишнюю парожидкостную смесь в буфер-сепаратор, расположенный под конденсатором, отличающийся тем, что непосредственно на двух выходах хладагента из испарителя, поступающего в равноудаленную точку от концов испарителя, на вертикальных участках двух сливных линий расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.3. A cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils, consisting of a condenser and an evaporator, connected by a vertical supply pipe to the evaporator and a drain from the evaporator with pipes with an easily evaporating refrigerant inside them, boiling in a horizontally directed evaporator with increasing volume along the vapor-liquid mixture and under the influence of hydrostatic pressure in pipes flowing from the supply pipe to the drain pipe through the heat-conducting pipe of the evaporator in the ground, displacing the excess vapor-liquid mixture in the buffer a condenser located under the condenser, characterized in that directly at two exits of the refrigerant from the evaporator, arriving at an equidistant point from the ends of the evaporator, separator buffers are located on the vertical sections of the two drain lines to compensate for the displaced volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into liquid and refrigerant vapor phase. 4. Охлаждающий термосифон для площадочной термостабилизации грунтов, состоящий из конденсатора и испарителя, соединенных подающей в испаритель и сливной из испарителя трубами с находящимся внутри них легкоиспаряющимся хладагентом, кипящим в горизонтально направленном испарителе с увеличением объема по ходу парожидкостной смеси и под действием гидростатического давления в трубах перетекающим из подающей трубы в сливную трубу по теплопроводной трубе испарителя в грунте, вытесняя излишнюю парожидкостную смесь в буфер-сепаратор, расположенный под конденсатором, отличающийся тем, что непосредственно на входе и двух выходах хладагента из испарителя, поступающего в равноудаленную точку от концов испарителя, на вертикальных участках поступающей и двух сливных линиий расположены буферы-сепараторы для компенсации вытесняемого объема парожидкостной смеси из испарителя и ее разделения на жидкую и паровую фазы хладагента.4. A cooling thermosiphon for on-site thermal stabilization of soils, consisting of a condenser and an evaporator, connected by a supply pipe to the evaporator and a drain from the evaporator with pipes with an easily evaporating refrigerant inside them, boiling in a horizontally directed evaporator with an increase in volume along the vapor-liquid mixture and under the influence of hydrostatic pressure in the pipes flowing from the supply pipe to the drain pipe through the heat-conducting pipe of the evaporator in the ground, displacing the excess vapor-liquid mixture into the buffer separator, beneath the condenser, characterized in that, directly at the inlet and two exits of the refrigerant from the evaporator, arriving at an equidistant point from the ends of the evaporator, separator buffers are located on the vertical sections of the incoming and two drain lines to compensate for the displaced volume of the vapor-liquid mixture from the evaporator and its separation into liquid and vapor phases of the refrigerant.
RU2017125881A 2017-07-18 2017-07-18 Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options) RU2655857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125881A RU2655857C1 (en) 2017-07-18 2017-07-18 Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125881A RU2655857C1 (en) 2017-07-18 2017-07-18 Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655857C1 true RU2655857C1 (en) 2018-05-29

Family

ID=62560025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125881A RU2655857C1 (en) 2017-07-18 2017-07-18 Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655857C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704091C1 (en) * 2019-04-29 2019-10-23 Илья Рило Condenser of cooling thermosiphon for thermal stabilization of soils in cryolite zone
RU197180U1 (en) * 2019-11-12 2020-04-08 Геннадий Владимирович Аникин Device for temperature stabilization of the foundations of structures
RU2748086C1 (en) * 2020-10-07 2021-05-19 Елизавета Сергеевна Шараборова Method of thermal stabilization of permafrost soils
EP3844449A4 (en) * 2018-08-27 2022-04-27 Alaska Native Tribal Health Consortium Hybrid thermosiphon system
RU2795010C2 (en) * 2021-05-17 2023-04-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Soil freezing method and device for its implementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR475226A (en) * 1914-01-29 1915-04-26 Henri Monbeig Devices for using the temperature difference between the lower soil layers and the atmosphere
US3217791A (en) * 1964-07-30 1965-11-16 Erwin L Long Means for maintaining perma-frost foundations
SU872640A1 (en) * 1979-08-29 1981-10-15 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им. Н.М.Герсеванова Device for freezing the foundation soil under building
RU2515667C1 (en) * 2012-10-03 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос" System for temperature stabilisation of structure foundations on permafrost soils
RU143963U1 (en) * 2014-03-11 2014-08-10 Евгений Самуилович Ашпиз COOLED FACILITY BASE
RU147446U1 (en) * 2014-01-24 2014-11-10 Вадим Васильевич Пассек SEASONAL ACTING UNIT FOR COOLING ETERNAL-FROZEN SOILS OF BASES OF ENGINEERING STRUCTURES

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR475226A (en) * 1914-01-29 1915-04-26 Henri Monbeig Devices for using the temperature difference between the lower soil layers and the atmosphere
US3217791A (en) * 1964-07-30 1965-11-16 Erwin L Long Means for maintaining perma-frost foundations
SU872640A1 (en) * 1979-08-29 1981-10-15 Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им. Н.М.Герсеванова Device for freezing the foundation soil under building
RU2515667C1 (en) * 2012-10-03 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Фундаментстройаркос" System for temperature stabilisation of structure foundations on permafrost soils
RU147446U1 (en) * 2014-01-24 2014-11-10 Вадим Васильевич Пассек SEASONAL ACTING UNIT FOR COOLING ETERNAL-FROZEN SOILS OF BASES OF ENGINEERING STRUCTURES
RU143963U1 (en) * 2014-03-11 2014-08-10 Евгений Самуилович Ашпиз COOLED FACILITY BASE

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3844449A4 (en) * 2018-08-27 2022-04-27 Alaska Native Tribal Health Consortium Hybrid thermosiphon system
US11408645B2 (en) 2018-08-27 2022-08-09 Alaska Native Tribal Health Consortium Hybrid thermosiphon system
RU2704091C1 (en) * 2019-04-29 2019-10-23 Илья Рило Condenser of cooling thermosiphon for thermal stabilization of soils in cryolite zone
RU197180U1 (en) * 2019-11-12 2020-04-08 Геннадий Владимирович Аникин Device for temperature stabilization of the foundations of structures
RU2748086C1 (en) * 2020-10-07 2021-05-19 Елизавета Сергеевна Шараборова Method of thermal stabilization of permafrost soils
RU2795010C2 (en) * 2021-05-17 2023-04-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" Soil freezing method and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2655857C1 (en) Cooling thermosyphon for site thermal stabilization of soils (options)
CA1120029A (en) Heat pipe bag system
RU2416002C1 (en) System for temperature stabilisation of structures foundation on permafrost soils
US3648767A (en) Temperature control tube
US7146823B1 (en) Horizontal and vertical direct exchange heating/cooling system sub-surface tubing installation means
Liu et al. Experimental study of flow patterns and improved configurations for pulsating heat pipes
CA2705111A1 (en) Ground-coupled heat exchange for heating and air conditioning applications
US10443909B2 (en) Sub-surface insulation and well depth reduction for DX geothermal heat pump and refrigeration system
US4339929A (en) Heat pipe bag system
RU2104456C1 (en) Thermosiphon
RU2527969C1 (en) Cooling device for depth temperature stabilisation of soils, foundations of buildings and structures
Zhang et al. Experimental and theoretical analysis of a closed loop two-phase thermosiphon under various states for latent heat storage
RU168171U1 (en) DEVICE FOR COOLING SOIL WITH LOCAL THERMAL STABILIZATION AREA
CN1693823A (en) Heat pipe buried heat-exchange device
RU181403U1 (en) Seasonal base stabilizer
Zhuravlyov et al. Horizontal vapordynamic thermosyphons, fundamentals, and practical applications
CN112323771A (en) Combined type hot rod applied to large-area frozen soil foundation
RU2470114C2 (en) Thermopile for bridge supports
US20150377522A1 (en) Support member with dual use rebar for geothermal above ground loop
RU2629281C1 (en) Cooling thermosiphon for depth thermo-stabilization of soils (versions)
RU2593286C1 (en) Thermal siphon
CN214194491U (en) Novel combined hot rod
RU147446U1 (en) SEASONAL ACTING UNIT FOR COOLING ETERNAL-FROZEN SOILS OF BASES OF ENGINEERING STRUCTURES
RU2786186C1 (en) Device for thermostabilization of soil around piles
RU2256746C2 (en) Method for ground cooling and heat-conduction pile for ground cooling