Изобретение относитс к области строительства на вечномерзлых грунтах и касаетс выполнени устройств дл искусственного замораживани грунта. Известно устройство дл искусственного за юраживани грунта, выполненное в виде закрытой с торцов трубы, частично размещенной в грунте и заполненной однофазным жидкш теп лоносителем. За счет циркул ции хладоагеита осуществл етс охлаждение и замораживани грунта ПЗЭффективность этого устройства недостаточао высока за счет низкой теплопередачи от теплоносител к атмосферному воздуху. Наиболее .м к изобретению вл етс устройство .fsis искусственного замораживани грунта, вклизчаюшее адлолненные однофазным жидким теплоносителем и сообщающиес меж ду собой подземную часть и надземный тепло обменник, снабженный охлаждающим приспосо лением с {2. В этом устройстве подземна часть и надзем ый теплообменник представл ют собой едивый вдркул адонный контур за счет того, что они соеданены между собой изогнутой трубой, верхн часть которой огибает надземный теплообменник , а нижн - размещена в подзем ной части устройства, В трубе также циркулирует теплоноситель, в результате чего она выполн ет роль приспособлени , охлаждающего подземную часть и надземный теплообменник. Конвекци теплоносител в системе подземtefi часть - надземный теплообменник происходит недостаточно интенсивно, что в значительной степени снижает эффективность замораживани грунта. Цель изобретени - повышение зффективног№ замораживани грунта. Данна цель достигаетс за счет того, что в устройстве дл искусственного замораживани грунта, включающем заполненные однофазным жидким теплоносителем и сообщающиес между собой подземную часть и надземный теплообменник , снабженный охлаждающим приспособлением с ребрами, охлаждающее приспособление выполнено в виде закрытой с торцов и заполненной теплоносителем трубы, нижн часть которой установлена в надземном теплообменнике , а верхн - Bbicrynaei за его предлы , при этом груба может быть заполнена низкокип щим жидким теплоносителем, а ребра в нижней части трубы могут быть выполнены винтовыми.The invention relates to the field of construction on permafrost soils and concerns the construction of devices for artificial soil freezing. A device for artificially priming the ground, made in the form of a pipe closed at the ends, partially placed in the ground and filled with a single-phase liquid carrier, is known. Cooling and freezing of the soil is carried out due to the circulation of the refrigerating material. The efficiency of this device is insufficiently high due to the low heat transfer from the heat transfer medium to the atmospheric air. Most of the invention is a device .fsis artificial freezing of the soil, which is enclosed by a single-phase heat transfer fluid and connected between the underground part and the above-ground heat exchanger, equipped with a cooling device with {2. In this device, the underground part and the above-ground heat exchanger are a single contour due to the fact that they are connected to each other by a bent pipe, the upper part of which bends around the above-ground heat exchanger, and the lower part is placed in the underground part of the device. The coolant also circulates in the pipe as a result, it performs the role of a device that cools the underground part and the above-ground heat exchanger. The convection of the coolant in the system of the underground part — the above-ground heat exchanger does not take place sufficiently intensively, which greatly reduces the effectiveness of the freezing of the soil. The purpose of the invention is to increase the effective soil freezing. This goal is achieved due to the fact that in a device for artificially freezing the ground, which includes a single-phase liquid coolant and interconnected underground part and an above-ground heat exchanger equipped with a cooling device with fins, the cooling device is made in the form of a pipe closed from the ends and filled with the heat carrier, the part of which is installed in the above-ground heat exchanger, and the upper part - Bbicrynaei beyond its limits, while the coarse can be filled with a low-boiling heat-transfer fluid m, and the ribs in the lower part of the pipe can be made screw.
На фиг. 1 изображено описываемое устройство , поперечный разрез; на фиг. 2 - описываемое устройство, вариант горизонтального размещени подземной части; на фиг. 3 - описываемое устройство, вариант раздельного выполнени подземной части с надземным теплообменником .FIG. 1 shows the described device, a cross-section; in fig. 2 shows the described device, a variant of horizontal placement of the underground part; in fig. 3 - the described device, a variant of separate execution of the underground part with an above-ground heat exchanger.
Описываемое устройство состой г из подземной части 1, котора выполнена из сообщающихс 1руб. Подземна часть 1 соединена патрубком 2 с надземным теплообменником 3. Его нижн часть закрыта заглушкой 4, через которую проходит патрубок 5, соедин ющий надземный теплообменник 3 с подземной частью 1. Верхний торец надземного теплообменника закрыт заглушкой 6, в которой закреплена труба 7, закрыта с обоих концов крышками, диаметр которой меньше диаметра надземного теплообменника. Стенки теплообменника 3 и трубы 7 образуют кольцевой зазор, внутри которого расположена винтова лента 8, закрепле на в виде оребрени на поверхности трубы 7, Часть трубы 7, расположенна выше заглушки 6, сребрена. Патрубок 2 покрыт тепловой изол цией 9. Полость трубы 7 частично заполнена низкокип щей жидкостью, например фреоном, а подземна часть 1, патрубки 2, 5 и полость кольцевого зазора - однофазным жидким теплоносителем , например керосином. Подземна часть 1 заранее погружаетс в массив грунта, подлежащий замораживанию.The described device consists of underground part 1, which is made of 1 rub. The underground part 1 is connected by a pipe 2 to an above-ground heat exchanger 3. Its lower part is closed by a plug 4, through which a pipe 5 passes, connecting the above-ground heat exchanger 3 to the underground part 1. The upper end of the above-ground heat exchanger is closed by a plug 6, in which the pipe 7 is fixed, closed with both ends of the lids, the diameter of which is less than the diameter of the above-ground heat exchanger. The walls of the heat exchanger 3 and the pipe 7 form an annular gap, inside which is located the screw tape 8, fixed on the surface of the pipe 7 in the form of fins. Part of the pipe 7 located above the plug 6, silver. Pipe 2 is covered with thermal insulation 9. The cavity of pipe 7 is partially filled with a low-boiling liquid, for example freon, and the underground part 1, pipes 2, 5 and the cavity of the annular gap are single-phase heat transfer fluid, for example kerosene. Underground part 1 is immersed in advance in the soil mass to be frozen.
Устройство работает следующим образом. С момента, когда температура воздуха становитс ниже температуры грунта, однофазный жидкий теплоноситель в кольцевом зазоре, охлаждаетс через стенки теплообменника 3. При этом объемный вес жидкого теплоносител увеличиваетс , за счет чего он начинает двигатьс вниз вытесн более теплый жидкий теплоноситель в подземной части 1 устройства через изолированный патрубок 2 в полость кольцевого зазора . Жидкий теплоноситель, поступивший в кольцевой зазор, имеет температуру более высокую , чем температура атмосферного воздуха. В кольцевом зазоре жидкий теплоноситель дви жетс по винтовым каналам, образованным лентой 8. При этом стенка трубы 7 нагреваетс , вследствие чего низкокип ший жидкий теплоноситель в полости трубы 7 испар етс , отбира тепло у жидкого теплоносител , движущегос в винтовых каналах кольцевого зазора . Пары низкокип щего жидкого теплоносител по полости трубы 7 поднимаютс в охлаждаемую воздухом час1ь эгой чрубы выше заглушки 6. На охлаждаемой воздухом поверхносги трубы 7 пары низкокип щего жидкого теплоносител конденсируютс , выдел тепло, которое отводи ге через оребренную поверхность трубы 7 к атмосферному воздуху. Конденсат чизкокип щего жидкого теплоносител стекает ПО вертикальной внутренней поверхности трубы 7 в ее нижнюю часть, где снова происходит испарение . Однофазный жидкий теплоноситель, движущийс по винтовым каналам в кольцевом зазоре, охлаждаетс с одной стороны воздухом через стенки надземного теплообменника 3, а с другой - испар юнщмс низкокип щим жидким теплоносителем через стенку трубы 7 и закрепленные на ней винтовые ребра 8. Дл дополнительного увеличени теплопередачи однофазного жидкого теплоносител к атмосферному воздуху через теплообменник 3 его внешн поверхность может быть оребрена Подземна часть 1 устройства может быть установлена вертикально (как показано на фиг. 1 горизонтально (как показано на фиг. 2) или наклонно, в зависимости от конкретных требований .The device works as follows. From the moment when the air temperature becomes lower than the ground temperature, the single-phase heat transfer fluid in the annular gap cools through the walls of heat exchanger 3. At the same time, the volume heat transfer fluid weight increases, due to which it begins to move down and displaces the warmer heat transfer fluid in the underground part 1 of the device through insulated pipe 2 into the cavity of the annular gap. The heat transfer fluid entering the annular gap has a temperature higher than the temperature of atmospheric air. In the annular gap, the liquid coolant moves through the screw channels formed by the tape 8. At the same time, the wall of the pipe 7 is heated, as a result of which the low-boiling liquid heat carrier in the cavity of the pipe 7 evaporates, removing heat from the liquid coolant moving in the screw channels of the ring gap. The low boiling liquid heat carrier vapors through the cavity of the tube 7 rise into the air cooled part of this tube above the plug 6. On the air cooled surface of the pipe 7, the low boiling liquid heat carrier condenses, releasing heat, which leads through the ribbed surface of the pipe 7 to the atmospheric air. The condensate of the liquid boiling liquid coolant flows along the vertical inner surface of the pipe 7 into its lower part, where evaporation again occurs. A single-phase heat-transfer fluid moving along screw channels in the annular gap is cooled on one side by air through the walls of the above-ground heat exchanger 3, and on the other by evaporating low-boiling heat-transfer fluid through the wall of the tube 7 and the screw ribs 8 fixed on it. liquid heat carrier to atmospheric air through the heat exchanger 3 its outer surface can be finned. The underground part 1 of the device can be installed vertically (as shown in the 1 horizontally (as shown in Fig. 2) or obliquely, depending on specific requirements.
Описываемое устройство имеет следующие преимущества перед известными. В надземной части устройства за счет охлаждени однофазного жидкого теплоносител воздухом и низкокип щим жидким теплоносителем обеспечиваетс высока интенсивность теплопередачи, за счет чего сокращаютс габариты надземной части , что облегчает ее установку в вертикальном положении. При малой высоте трубы 7, оребренной по всей длине, обеспечиваетс высока интенсивность цикличного процесса переноса тепла низкокип щим жидким теплоносителем. В подземной части I достигаетс равномерна интенсивность замораживани грунта по всей длине с некоторым преобладанием в концевой ее части .The described device has the following advantages over the known. In the above-ground part of the device, due to the cooling of the single-phase heat-transfer fluid with air and low-boiling heat-transfer fluid, a high heat transfer intensity is achieved, thereby reducing the size of the aerial portion, which facilitates its installation in an upright position. With a small height of the pipe 7, ribbed along the entire length, a high intensity of the cyclical process of heat transfer by a low-boiling heat-transfer fluid is provided. In the underground part of I, a uniform intensity of freezing of the soil along the entire length is achieved, with some predominance in its terminal part.