Устройство для охлаждения и замораживания грунта Советский патент 1979 года по МПК E02D3/12 

1

Иэобретеияе относится к области строительства зданий и сооружений, расположенных в зоне вечной мерзлоты и касается устройств для замораживания и охлаждения грунта.

Известно устройство для живания и охлаждения грунта, выполненное в виде заполненной хладагентом трубы, состоящую из разметдея ной в грунте испарительной части и. размещенной над грунтом конденсатор .ной части l| .

Недостатком его является каотичное движение хладагента и взрыво опасность,

Известно также устройство для охлаждения .и замораживания грунта, вкдючающее заполненную хладагентом, трубу, состоящую из размещенной в грунте испарительной части и размещенной над грунтом конденсаторной части, диаметр которой превышает диаметр испарительной части трубы, и струераспределительное приспособление, размещенное в конденсаторной части 2 .

Последнее из указанных известных устройств является наиболее близким к пре1аложенному изобретению.

В 3TOt устройств е хладагент попадает сразу а испарительную часть трубы, гд+з, испаряясь, поднимается вверх,-мало взаимодействуя со стенками трубы, что реэкй снижает теплообмен. Кроме того, движение хладагента носит хаотический характер, в результате чего уменьшается прочность вечномерзлого грунта и снижается эффективность устройства.

Цель изобретения - повьваение эффектн15ноати работы устройства путем использования фактора сезонного промерзания грунта и увеличения зоны охлаждения грунта.

Цель достигается за счёт того, что в устройстве для охлаждения и: замораясивания грунта, включающем заполненную хладагентом трубу, состоящую, из размещенной в грунте испарительной части и размещенной над грунтом конденсаторной части, диамет которой превшаает диаметр испарительной части трубы, и струераспределитетельное приспособление, размещенное в конденсаторной части, струераспределительное приспособление выполнено в виде сопла Лаваля, входная воронка которого размещена в испарительной части трубы, причем наружная боквая поверхность входной воронки и внутренняя боковая поверхность выходной воронки сопла. Лаваля снабжена завихрителями, а верхний торец конденсаторной части трубы выполнен с закругленида и и также снабжен завихрит елями; кроме того, устройство может быть снабжено штоком с регулировочным приспособление, причем што размещен в полости выходной воронки сопла Лаваля и жестко соедянек с ней а регулировочное приспособление расположено над верхним торцомтрубы. |fa фиг. 1 изображено, описывамое устройство общий вид| на фиг,2 j. разрез по А-А на фиг, 1 на фиг, 3 |. разрез по на фиг, 1г на фиг„ 4 эавихритель на внеиней боковой повар ности входной воронки устройства на фиг. 1, Устройство для охлаждения и замораживания грунта состоит из трубы, нижняя часть которой размещена з грунте и является испарительной : частью 1, верхняя размещена над : грунтом и является испарительной частью 2, Испарительная и конденсаторная части трубы снабжены ребрами ; 3 и 4. Конденсаторная часть 2 трубы 1 выполнена уширенной и диаметр ее пре : вышаеТ диаметр испарительной части 1, при этом верхний торец 5 конденI саторной части 2 труЬа выполнен с i закруглениями,которые выполняют роль : газоповоротного приспособления, Нижi НИИ торец трубы наглухо закрыт КОЙ 6. Внутри труба ; становлвн струе распределитель 7, выполненный в виде сопла Лаваяя 8 Входная воронка 9 сопла Лаваля расположена в зархней зоне конденсаторной части 1 трубы, : а выходная воронк-а 10 - в испаритель ( ной части 2 трубы. На внутренней бо i ковой поверхности выходной воронки I 10 размещены радиальные завихрители 11 в виде вертикальных пластин, уст новленных под некоторым углом к обр зующей сопла, при этом заэяхрители . не доходят до закругленного верхнег торца 5, на котором также установле вертикальные завикрители 12 направ ленные под углом к потоку хладагент ЯРИ этом завихрители 12 перекрывают по своей длине завихрители 11, Торjцы завихрителей 11 и 12 объединены fкольцами 13 и 14. На наружной боковой поверхности входной воронки 9 сопла, входящей в BepxHJoio зону испа рительной части 1 трубы, сделаны вертйкгшьные винтовые завихрители - - - -j-j;-«. - ..-м,-, 15 потока хладагента, обеспечивающи разворот потока по внутренней стенк трубы в полости выходной воронки 1 размещен шток 16,верхняя часть кото го выходит за пределы конденсаторно части 2 трубы и оснащена сильфоном 17 и резьбой с гайкой 13, служащей для переметдения штока 16 по вертикали Гайка 18 находится в прорези 19 крЪнштейна 20, На нижнем конце штока смонтированы пилоны 21, с помощью которых шток 16 жестко соединен с ВЫХОДНОЙ воронкой 10 сопла 7. Устройство работаеч; следукедим образом. Заправленное хладагентом в виде сжиженного газа устройство устанавливают в районе основания сооружения, где необходимо обеспечивать необходимую плотность и прочность грунта. При этом учитывают величг- ну сезонного максимального промерзания и располагают сопло на необходимой отметке при помощи вращения гайки 18, расположенной з прорези 19 кронштейна 20, при этом сильфон 17 обеспечивает надежную герметичность и исключает утечку газа. а зимнее время при низких температурах гаЭ; охлаждаясь, сжимается Hf стекая по стенкам расширенной конденсаторной части 2 трубы, накаплиааетая на торце входной воронкй Ю, пройдя быстро.зону естественного промарзания грунта, максимально затрачивая энергию на охлаждение указанного участка. Пройдя завихрители 15 потока жидкий хладагент, закручиваясь, стекает по стенкам испарительной части 1 трубы, образуя в начале резко закрученную спираль, а затем крутизна уменьшается, отбирая тепло от стенок трубы, частично испаряясь в процессе опускания вниз по стенкам трубы„ Окончательное испарение происходит у днища 6. Испарившийся газ поднимается вверх в направлении к входной воронке 9, где поток газа сжимается вследствие замедления и, пройдя практическое сечение 22, расширяетсн, приобретая высокую скорость, пройдя выхолмую воронку 10 сопла If поток попадает на закругленный торец 5 трубы, ЯВЛЯ8ВДИЙСЯ газоповоротным устройством, и, разворачиваясь, резко расширяется, сни жая свою те1 пературу и попадая на вертикальные завихрители 11 и 12, закручивается по стенкам конденсаторной части 2 трубы и прижимается к ним, образуя надежный контакт и отдавая тепло.стенкам конденсаторной части 2 трубы и аккумулируя холод. Цикл газа в данном устройстве в течение зимнего периода продолжается. Постепенно с наступлением сезонного повышения температуры происходит самоэапирание устройства (остановка цикла), так как теплый газ не конденсируется и остается в конденсаторной части трубы в связи с тем, что нагретый газ легче ллг «. А tiin f -а i о Н«.1 м6 J. Сай JL ЙЭ JlGjT охлажденного. Температура систелоз может контролироваться скоростью теплового потока в испарительной части устройства, скоростью газового (парового) потока газа внутри трубы, скоростью конденсации в конденсаторной части и CKopocTbfo рассеяния тепла по воздуху, земле и частям конструкции, размещенных рядом с устройством. .