Способ предохранения водоемов от промерзания

О П И С А Н И Е. ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(22) Заявлено 31.12. 80 (21) 3227520/29-15 (51 М. КЛ. с присоединением заявки Мо-. Е 02 В 15/02 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(088. 8) Опубликовано 15 Р 982, Бюллетень Мо 34 Дата опубликования описания 15.09.82(54) СПОСОБ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ВОДОЕМОТ ПРОМЕРЗАНИЯ- поанени 1Изобретение относится к гидротехнике, занимающейся предохранением водоемов от промерзания.Известен способ предохранения водоемов от большого промерзания путем образования подо льдом воздушных прослоек малой толщины (не выше 7 мм), которые эаснеживаются 13.10Однако данный способ обладает малой эффективностью, так как теплопроводность сублимационногО снега выше эффективной теплопроводности воздушной прослойки малой толщины.Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ предотвращения водоемов от промерзания путем создания много.слойного теплоиэолирующего покрытия 2).Недостатком этого способа является также малая эффективность вследствие возникновения конвекции в воздушной прослойке и значительных потерях тепла на излучение. Поэтому 25 Фактический коэффициент теплопроводности воздушной прослойки будет значительно выше значения коэффициента теплопроводности воздуха при наличии только молекулярной теплопроводности. 30 Цель изобретения вьвфективности предохр я вот промерзания,Поставленная цель достигается темчто многослойное теплоиэолирующеепокрытие выполняется путем укладкислоя льда и сорбционного материалаа низким коэффициентом теплопроводности, смешанного с теплоизолирующейжидкостью, например нефтепродуктами,с последующим чередованием слоев.На .чертеже представлена схемамногослойного покрытия.Покрытие состоит иэ чередующихсяслоев льда 1, слоев теплоизолиру-ющей жидкости 2, смешанной с крошкойсорбционного материала 3 и трубопровода 4, по которой теплоизолирующаясмесь нагнетается под тонкий слоймолодого льда.Способ реализуется следующим образом.После образования на поверхностиводы слоя льда 1 под него закачивают слой теплоизолирующей жидкости 2,смешанной с крошкой сорбционного материала 3 по трубопроводу 4, посленарастания второго слоя льда по трубопровроду эакачивают следующий слойтеплоизолирующей жидкости, и далее958582 где Ь, - толщина нарастающего. льда;й - толщина слоя температурного сопротивления;Ь - слой ранее образовавшегосяльда;А - коэффициент теплопооводности льда;с,и 6 - температуры воды, при которых происходит ледообразование и окружающего воздуха;- время льдообразования;скрытая теплота Фазовогоперехода;Ы - коэффициент теплообмена между поверхностью и воздухом.Ь - толщина слоя теплоизоляции;Л; - коэффициент теплопроводнос-.ти изоляции.Теоретические расчеты, выполненные беэ учета подвода тепла от водной массы показали, что для образования 16 см чистого льда в условиях Арктики требуется 5 сут, в то время как для образования теплоизолирующего покрытия иэ 16 слоев (толщина, каждого слоя льда и соляра 1 см) - 38 сут при тех же значениях метеорологических параметров. Причем, за весь осенне-зимний период толщина льда в водоеме составляет 2,8 м, а толщина льда в водоеме, покрытом теплоизолирующей системой из 16 слоев льда и соляра - 1,3 м. 10 теплоизолируюяр проверялась ериод. Покрыти слоев соляра толй. Покрытие был дня Результаты его в Арк- сощи ной о сфор сведеЭффективнострытия лед-сое в осеннийяло иэ трех.ло 1 см каждыовано за 24в таблицу,.и =-и +е п тист иЪо к ы Толщина наросшего Толщина наросшего льда без теплоизо- льда с теплоизоли лирующего покрытия, рующим покрытием,Число градусодней морозаф 31 мперату ма среднесуточны как при возмож скивании ледя- льда удерживают й на поверхносняя слои льда сключает проник духа в многосвойств покрытия, та ном термическом раст ных прослоек обломки ся выталкивающей сил ти жидкости, предохр от обрушивания, что новение холодного во слойное покрытие,кре Такоена большис малымитак как вматериалоотходыи отходвеществ. крытплотераче 6 ве- но горючеы тверды операция повторяется необходимое число раэ (с .ределяется расчетным путем)В .дав".тве жидкого теплоизолиру - ющего вещества, например, можно использовать нефтепродукты, которые леге воды и имеют коэффициент теп лопроводности в 15-20 раз меньше, чем у льда. В качестве сорбционного материала, например, можно исполь 3 овать:пенопласты:) коэффициент теплопроводности которых в 40-50 раз меньше, чем у льда. При возможных значейиях температурного напора в слоях нефтепродуктов толщиной не более 2 см перенос тепла через них осуществляется только посредством молекулярной теплопроводности, поэтому коэффициент теплопроводности через такие прослойки будет около 0,125 Вт/м,К.Сорбционный материал, смешанный с жидкостью,.препятствует развитию конвекции в слое жидкости, Причем, так как теплопроводность пенопластов ниже, чем у нефтепродуктов, то смесь из крошки пенопласта и нефтепродуктов имеет коэффициент теплопроводности ниже, чем у нефтепродуктов.Эффективность многослойного тепло изолирующего покрытия характеризуется толщиной нарастающего льда, которая определяется по формуле30,26 0,1 Применение теплоизолирующего покрытия из чередующихся слоев льда и сорбционного материала, смешанного с теплоизолирующей жидкостью, позволяет значительно повысить эффективность предохранения водоемов от промерэания эа счет устранения конвективного и лучистого теплообмена, так как матери ал препятствует развитию конвекции, а слой нефтепродуктов толщиной более 2 мм практически не прозрачен.Помимо этого, применение тепло- изолирующих жидкостей с удельным сом большим удельного веса льда, меньшим удельного веса воды обеспечивает механическую прочность покрытия и сохранения теплоизолирующих ие легко создаватьщадях водных бассейновиальными затратами,стве теплоизолирующихгут быть использованысмазочных материаловх теплоизолирующих958582 Формула изобретения Составирщь А. КолосковА. долинич Техред И.Гайду Корректор Макаренко едакт Зак Тираж 709Государственного комитета СССелам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб.,98/4.1ВНИИПпо11303 дписн 4/ Проектная, 4 Такие покрытия значительно сниЖают трудозатраты при зачистке дражных котлованов ото льда и в несколько раз снижают глубину промерзания грунта в осенне-зимний период, что значительно продлевает сроки работПредлагаемый способ может быть использован при работах, связанных с добычей полезных ископаемых со дна Арктических морей для предохра-. нения рабочих участков акваторий от 1 О промерзания, При использовании предлагаемого способа толщина нарастающего льда под теплоиэолирующим покрытием в 2-5 раз меньше, чем в естественных условиях, 15Оценка энергозатрат на разрушениеольда толщиной 3 м (обычная толщина льда в Арктике) на площади 100. 100 м показали, что при механических способах разрушения в зависимости от применяемых орудий необходимо затратить 6.10"0- 12 10 Дж, а при плавлении льда. 910"1 Дж. Использование предлагаемого способа позволит снизить энергозатраты на разрушение Филиал ППП "Патент", г. Ужг льда в 2-5 раз за счет предохраненияот промерэания. Способ предохранения водоемов от промерзания путем создания многослойного теплоиэолирующего покрытия, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности предохранений водоемов от промерзания, многослойное теплоизолирующее покрытие выполняется путем укладки слоя льда и сорб. ционного материала с низким коэффициентом теплопроводности, смешанного с теплоизолирующей жидкостью, например нефтепродуктами, с последующим чередованием слоев. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР 4 б 475, кл. Е 02 В 15/02, 1935.2, Авторское свидетельство СССРР 628219, кл. Е 02 В 15/02, 1977,