Способ замораживания грунта

Способ замораживания грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическик

Реслублии

О П И С А Н И Е ()9Я3)ЯЯ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.03.81(2I ) 3253557/29-33 с прнсоелинением заявки,% (23) П риоритет

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 23.12.82 (5t)M. Кл.

Е 02Р 3/115

Кесудерстаенный кемнтет

СССР

Е 21D 1/12

IIo делам наебретеннй и открмтнй (53 ) УД К 624. .139е62 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Шабетя н Б. M. Сааснаревсннй (54) СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к строительству и касается замораживания грунта при выполнении строительных работ и проведении горных выработок.

Известен способ замораживания грунта путем циркуляции в замораживающей сети рассола, охлаждаемого в аммиачной машине. Замораживание осуществляют подачей рассола в колонки. циркуляция рассола осуществляется насосом 11) .

Наиболее близким к изобретению является способ замораживания грунта путем циркуляции в замораживающей сети предварительно охлажденного атмосферно го воздуха. В замораживающие колонки подают атмосферный воздух вентилятором.

Охлаждение воздуха осуществляют в аммиачной холодильной машине 1 2 ) .

Однако известный способ замораживания пород обладает рядом существенных недостатков: — в результате оседания инея на поверхности испарителя холодильной машины го (в процессе охлаждения влажного атмосферного воздуха) условия теплопередачи резко ухудшаются, а гидравлическое сопротивление испарителя существенно повышается;

Недостатками способа являются:

- агрессивность рассола ко льду, что в случае повреждения колонок приводит к аварии в процессе проведения работ;

- резкое увеличение вязкости рассола с понижением температуры, вследствие чего растут затраты на прокачку его в замораживающей сети и ухудшается теплопередача от рассола к замораживающей трубе колонки; — рассол сильно загрязняет испаритель и колонки (образуются отложения на их стенках), что приводит к ухудшению теплопередачи и непроизводительным потерям холода;

-рассол имеет ограниченный температурный диапазон (эвтектическая точка

-55 С).

5 — ограниченная глубина замораживания (до 50 м)р

- непроизводительные затраты холода на конденсацию и вымораживание влаги;

- малая объемная теплоемкость воздуха требует больших количеств его, а отсюда, растут геометрические параметры системы замораживания и затраты энергии Hh прокачку воздуха в замораживающей сети. 10

Все это приводит к удорожанию процесса замораживания, снижению эффективности замораживания, что, в свою очередь, вызывает значительное увеличение срока создания ледопородного массива, сниже- 15 ние темпов строительства сооружений и повышение.,стоимости работ.

Белью изобретения является повышение эффективности замораживания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу замораживания грунта путем циркуляции предварительно охлажденного газообразного хладоносителя в замораживающей сети, хладоноситель перед подачей в замораживающую сеть 2g осушают, а его циркуляцию осуществляют при давлении 20-100 бар, назначаемым в прямой зависимости от глубины зоны замораживания грунта.

На чертеже изображена принципиальная схема расположения оборудования для осуществления предлагаемого способа замораживания грунта.

Технологическая цепь содержит компрессор 1, масляный фильтр 2, фильтросушитель 3, ресивер 4 со змеевиком

5, запорный вентиль 6, обратньп клапан

7, генератор 8 холода, теплообманник 9, распределитель 10, замораживающую кон лонку 11, коллектор 12, насос 13, помещенный в кожух 14, а также угловой вентиль 15, емкость 16 для воды и регулирующий вентиль 17.

Согласно предлагаемому способу замораживание осуществляют путем цирку45 .ляции газообразного хладоносителя в замораживающей сети по следующей схеме.

Газообразный хладоноситель компрессором 1 сжимают, пропускают через масляный фильтр 2, .фильтр-,осушитель 3, " в котором производят частичное удаление влаги из газа, затем подают в ресивер 4 со. змеевиком 5, где вымораживается остаточная влага. Осушенный таким образом газ через запорный вентиль 6 и обратный клапан 7 подают в замораживающую систему. Предварительная осушка газа производится в фильтре-осу3 983188 1 шителе 3 при помощи силикагеля или песолита. Остаточную влагу из газа удаляют путем вымораживания, для чего отбирают часть хладагента, циркулирующего между генератором 8 холода и теплообменником 9, и направляют его через регулирующий вентиль 17 в змеевик 5, находящийся в ресивере 4. Из ресивера

4 поток хладагента направляется в генератор 8 холода.

Конденсат, образуемый в процессе вымораживания влаги, удаляют из ресивера 4 через угловой вентиль 15 в приемную емкость 16. Для предотвращения выпадения инея на наружной поверхности змеевика 5 ее покрывают споем гидрофобной труднозамерзаюшей смазки, на,пример, ПМТ-8 или ПМС-5. Подачу га зообразного хладоносителя в замораживающую сеть продолжают до получения расчетного давления газа в ней, после чего отключают компрессор 1 и закрывают вентиль 6. Давление газа в сети создают от 20 до 100 бар в зависимости от глубины замораживания. Первое относится к глубине замораживания до

200 м, второе — до 1000 м. Затем запускают насос 13, помещенный в кожух 14. В кожухе 14 создается давление, равное давлению газообразного хладоносителя в замораживающей сети. Это необходимо для разгрузки корпуса насоса от давления газа - с одной стороны и решения вопроса уплотнения вала насоса — с другой стороны.

Насос 13 осуществляет циркуляцию газообразного хладоносителя высокого давления в замкнутом контуре замораживающей сети IIo схеме теплообменник

9 — распределитель 10 — замораживающая колонка 11 - коллектор 12 - насос 13 — теплообменник 9. Таким образом технологическая цепочка замыкается. В этом контуре распределитель 10 предназначен для раздачи глубокоохлаж« денного сжатого газа по сети замораживающих колонок, а коллектор 12 предназначен для сбора отработанного глубокоохлажденного сжатого газа после колонок.

Тепло, отбираемое газообразным хладоносителем в замораживающей колонке, передается в теплообменнике 9 генератору 8 холода. При этом, в зависимости от типов замораживания, выбирается и генератор холода: парокомпрессионная

{одно- или многоступенчатая) холодильная машина, воздушная или газовая холодильные машины, а также безмашинное

8831

Формула изобретения

5 охлаждение, например жидкий азот или кислород, или установки, использующие эффект Пельтье, и др.

Подача хладоносителя в замораживающий контур под давлением 20-100 бар 3 обусловлена тем, что теплоемкость сжатых газов при их глубоком охлаждении имеет наиболее высокие показатели именно в этом диапазоне давлений.

Следовательно, при одинаковых тепловых нагрузках при давлении в сети

20-100 бар расход газа в ней меньше, чем при давлении в сети меньше 20 бар или больше 100 бар. Таким образом, затраты энергии на циркуляцию хладоноси-1 теля в замораживающем контуре сокращаются в 4-9 раз, Применение газообразного хладоносите ля, например сжатого воздуха, азота, аргона и др., позволяет повысить надеж- >0 ность способа, существенно ускорить процесс образования ледопородного массива. Повышается безопасность работ, так как повреждение колонок в процессе производства работ не может вызвать аварии. Газообразные хладоносители инертные ко льду вещества.

Перечисленные выше газы не являются агрессивными хладоносителями и не загрязняют поверхность теплообменника, 30 замораживающих труб и соединительных трубопроводов. Расширяется диапазон

88 6 применения глубокого замораживания грунте.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить теплоемкость хладоносителя и долговечность используемого оборудования, что обеспечивает снижение материальных затрат и сроков при соз дании ледопородных массивов.

Способ замораживания грунта путем циркуляции предварительно охлажденного газообразного хладоносителя в замора живаюшей сети, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности замораживания, хладоноситель перед подачей в замораживающую сеть осушают, а его циркулацию осуществляют при давлении 20-100 бар, назначаемым в прямой зависимости от глубины эоны замораживания грунта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трупак Н. Г. Специальные способы проведения горных выработок. М., «Нед» ра, 1964, с. 272-273.

2. Трупак Н. Г. Замораживание грунToB B cTpoHTe7lbcTso М., Стройиздат, 1970, с. 23-24.

983188

Составитель Г. Гавришук

Редактор Н. Джуган Техред К.Мыиьо Корректор Н. КороЛь

Заказ 9853/33 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП " Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4