Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :



Самотечный жироуловитель под мойку пластиковый контейнер.


 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 



ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

 
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ — совокупность свойств грунтов, характеризующих их реакцию на процессы теплообмена. Знание теплофизических свойств грунтов необходимо для определения глубины промерзания и оттаивания грунтов в естественных условиях, расчетов чаши протаивания в основании тепловыделяющих сооружений, при расчетах процессов искусственного замораживания, для оценки интенсивности предпостроечного оттаивания, эффективности утепляющих засыпок и других теплотехнических расчетах.
 
Основными количественными характеристиками теплофизических свойств грунтов являются: коэффициент теплопроводности X, объемная теплоемкость cv и коэффициент температуропроводности а. Эти характеристики связаны между собой соотношением и являются основными параметрами, определяющими распределение температур, а также и тепловых потоков в грунте и его теплоаккумуляцию. Протекание тепловых процессов в мерзлых грунтах зависит от фазового состава поровой влаги и скрытой теплоты ее кристаллизации (СГ=5г80 кал/г). Теплопроводность грунта определяется его коэффициентом теплопроводности % (ккал/м-час-град), численно равным величине удельного теплового потока в грунте при единичном градиенте температур.
 
Теплопередача в грунте осуществляется главным образом за счет его кондуктивной теплопроводности, а также переноса влаги и излучения. Поэтому при рассмотрении тепловых процессов в грунте под коэффициентом теплопроводности понимается некоторая эффективная величина, учитывающая лучистую и конвективную составляющие и осредненная по достаточно большому по сравнению с размерами частиц объему. Доля конвективной и лучистой составляющих в обычных условиях не превышает нескольких процентов. Величина теплопроводности грунтов изменяется в пределах от долей до 3—3,5 ккал/м-час-град и зависит в основном от их структуры и влажности. При уплотнении грунта она возрастает прямо пропорционально плотности. Зависимость теплопроводности грунта от его влажности более сложная и соответствует линейному закону лишь при малых увлажнениях. При прочих равных условиях крупнозернистые песчаные грунты более теплопроводны, чем пылеватые и глинистые.
 
Теплопроводность мерзлых грунтов обычно на 20—30% больше, чем талых. Для разных грунтов это соотношение неодинаково и зависит от их начальной структуры, влажности и условий промерзания. При малой влажности возможно небольшое уменьшение теплопроводности после промерзания. В мерзлых грунтах часто наблюдается анизотропность тепловых свойств по отношению к направлению теплового потока, связаная с особенностями их текстуры.Теплоемкость грунта — количество тепла, необходимое для повышения его температуры на 1°.Для характеристики мерзлых грунтов часто пользуются понятием их эффективной теплоемкости сэф, учитывающей тепловыделения фазовых превращений воды. Величина сэф зависит от температуры — вблизи 0° она во много раз больше истинной и с понижением температуры уменьшается до величины истинной теплоемкости мерзлого грунта. При всех изменениях температуры общий тепловой процесс определяется эффективным значением теплоемкости.
 
Однако в практических расчетах обычно выделяют теплоту, относящуюся к собственно теплоемкости грунта, и тепловыделения фазовых превращений воды, условно относя их к границе раздела талого и мерзлого грунта. Температуропроводность грунта характеризуется коэффициентом его температуропроводности а (м2/час), который является мерой скорости прогрева грунта. Глубина проникновения в грунт суточных и сезонных колебаний температур прямо пропорциональна Уа. Температуропроводность грунтов имеет величину порядка 0,5—ЪА0~3м2/час и зависит от их механического состава, содержания глинистых частиц, влажности и плотности.
 
Влажные глинистые грунты — трудно прогреваемые, песчаные и сухие — легко прогреваемые, «теплые». При прочих равных условиях температуропроводность мерзлых грунтов больше, чем талых. Фазовый состав поровой влаги в мерзлых грунтах определяется соотношением в них воды и льда, величина которого зависит от температуры и состава грунта. Температурный интервал замерзания влаги в песках составляет доли градуса. В пылеватых супесях и суглинках фазовые превращения воды затухают при —5,—7°, а в глинах при —10° и ниже. Часть влаги не замерзает даже при весьма низких температурах. От фазового состава влаги зависят величина общего теплосодержания мерзлого грунта, его теплоемкость и теплопроводность. На практике для характеристики фазового состава влаги используются экспериментально получаемые кривые изменения содержания незамерзающей воды от температуры, которые рассматриваются как достаточно устойчивые характеристики мерзлых грунтов, практически не зависящие от их влажности и плотности.
 
Теплофизические свойства грунтов определяются по экспериментально устанавливаемому распределению температур и тепловых потоков в грунте. В соответствии с этим различают методы стационарного и нестационарного тепловых режимов. Методы, основанные на закономерностях стационарного теплового режима, позволяют определить лишь коэффициент теплопроводности как частное от деления измеренной величины теплового потока в грунте на градиент температуры в нем. Отдельные варианты этих методов отличаются применяемой аппаратурой и способами учета или компенсации утечек тепла. Недостатком их является большая длительность опытов.
 
Нестационарные методы дают возможность комплексного определения всех теплофизических характеристик и имеют много модификаций, различающихся способами задания, измерения и математические выражения характера температурного поля в грунте. Из нестационарных методов в практике лабораторных исследований теплофизических свойств грунтов большое распространение получили методы регулярного теплового режима, основанные на вычислении теплофизических характеристик грунта по скорости остывания или нагревания образцов правильной геометрической формы на той стадии процесса, когда темп изменения температуры во всех точках образца становится практически постоянным.
 
При определении теплофизических свойств грунтов должны соблюдаться условия сохранения их начальной структуры и влажности. Этим условиям в наибольшей мере отвечают методы вычисления теплофизических характеристик по анализу распределения температур в условиях естественного залегания грунта и методы тепловых зондов, основанные на введении в исследуемый грунт различной формы нагревателей. В связи со сложностью экспериментальных определений теплофизических свойств грунтов в инженерной практике широко применяется косвенный способ их оценки по обобщенным таблицам и графикам на основании заданных значений влажности и плотности.
 
 
Лит.: Чудновский А. Ф., Теплофизические характеристики дисперсных материалов, М., 1962; его же, Теплообмен в дисперсных средах, М., 1954; Основы геокриологии (мерзлотоведения), ч. 1, М., 1959. Д. И. Федорович.
 
 
 





Скрыть комментарии (0)

Чтобы оставлять комментарии, нужно зарегистрироваться
« ТЕПЛОФИЗИКА СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЬ (ТЭЦ) »


Дизайн-проект от Архитектурного бюро Глушкова