CC BY
29
© С.В. Скворцов, 2002
УЛК 533.6
С.В. Скворцов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕЛОВАНИЯ АЭРОЛИНАМИКИ КОММУНИКАЦИОННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ МОСКВЫ
В настоящий момент протяженность коммуникационных коллекторов в Москве составляет более 300 км. Эти коллекторы построены с целью оптимизации затрат на строительство и эксплуатацию городских инженерных коммуникаций: трубопроводов теплосети, газо- и водоснабжения, электрокабелей, силовых кабелей и кабелей связи. Коллектор - это подземное сооружение, в котором предусматривается присутствие человека, и должна быть обеспечена безопасность его пребывания. Вследствие имеющихся пересечений коллекторов газопроводами существует возможность утечек из них газа, скопления его во взрывоопасной концентрации в том или ином сечении коллектора и, следовательно, опасность взрыва. Для нейтрализации такого рода воздействия в коллекторных сетях предусматривается вентиляция, эффективность которой достигается выбором рациональных методов и схем проветривания.
В настоящее время для проветривания коммуникационных коллекторов используют нагнетательный способ. При этом перепад давлений на технологическом участке коллектора создается путем повышения давления воздуха за счет работы вентилятора на этом участке. Перепад давлений Р1-Р2, представляет собой депрессию на технологическом участке, где Р1- давление на технологическом участке, Р2 -атмосферное давление. При остановке вентиляторов в коллекторе движителем воздуха по трассе является естественная тяга - движение воздуха под действием естественных причин: раз-
личнои плотности воздуха, скоростного давления ветра.
Для возникновения естественной тяги в коллекторе необходим перепад температур и (или) перепад глубины вентиляционных шахт. Правильное использование естественной тяги может дать большую экономию энергии при работе вентиляторов и обеспечить нормальное снабжение воздухом рабочих мест.
С целью определения влияния естественной тяги на систему проветривания коммуникационных коллекторов были проведены замеры распределения скоро-стеи воздуха и замеры депрессии технологических участков коллектора.
Объектом натурных исследовании явились коммуникационные коллектора Москвы, в которых и проводились замеры аэродинамических параметров. Эксплутаци-онные характеристики этих коллекторов приведены в таблице.
Подвижность воздуха оценивалась путем измерении распределения скоростей движения при остановленных вентиляторах (рабочее состояние атмосферы) и при их включении.
Рис. 1. Распределение параметров микроклимата при выключенном вентиляторе
При съемке распределения скоростей воздуха применялся способ последовательных отсчетов, так как из-за простоты трасс вентиляционный режим во времени существенно не изменяется.
Среднюю скорость движения воздуха по сечению замеряли анемометром АПА-1, а температуру и относительную влажность - электротермометром. Замеры величин температуры и влажности производились одновременно с замером скорости движения воздуха. Замеры проводились на каждом пикете (через десять метров).
Замеры были проведены во всех обследуемых коллекторах. В каждом коллекторе было произведено до 75 замеров (4-5 участков коллектора) скорости воздуха при включенном и при выключенном вентиляторе. Значения температуры и влажности определялись при каждом измерении скорости воздуха. Результаты
исследований проведенных в зимний период иллюстрируются материалами, представленными на графиках. Расстояние между пике-
Наиболее характерные распределения параметров атмосферы при выключенных вентиляторах по участку коллектора
онных коллекторах движение воздуха под влиянием есте-ной тяги является очень незначительным, что характеризуется крайне низкими скоростями воздушных потоков. Это происходит из-за следующих особенностей устройства коллекторов:
• расстояние между вентиляционными шахтами очень мало (находится в пределах 150-200 м), вследствие этого удельные веса воздушных столбов в шахтах имеют близкие значения;
№ п/п Наименование коллектора Район Применяемые вентиляторы Мощность вентилятора, кВт Дата
1 Переяславс- кий 5 МЦ-8, 10 5,5 3,0 07.06.2000 02.02.2002
2 Старо- калужский 3 МЦ-8 3,0 16.06.2000 06.02.2002
3 Волоколамс- кий 1 РЇ0А-063 МЦ-8 5,5 3,0 20.06-25.06.2000 04.02.2002
4 Пролетарс- кий 6 МЦ-8 3,0 30.06.2000 05.02.2002
тами (ПК), на которых производились измерения, равно 10 м.
представлен на рис. 1, из которого видно, что в коммуникаци-
• глубина и высотные отметки устья воздухоподающих и воздуховыдающих вентиляционных шахт в среднем одинаковы.
На отдельных участках коллекторов, где разница температур в воздухоподающих и воздуховыдающих вентшахтах составляет 7-10 °С (рис. 2) значения скорости воздуха увеличиваются до 0,4--0,7 м/с. Но такие участки в сети коллекторов встречаются крайне редко.
На многих участках коллектора наблюдалось отрицательное влияние естественной тяги на
работу вентиляторов проветривания (рис. 3).
Как показали результаты обследования, в летний период скорости движения воздуха при остановленных вентиляторах также практически нулевые по всей длине коллектора. При включенных вентиляторах дальнобойность струи не превышает 6-7 м, поэтому движение воздуха при скоростях 0,4-0,2 м/с наблюдается на расстояниях до 6-7 м от источника тяги (рис. 4).
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.
1. Существующие системы вентиляции коллекторов являются неэффективными, а средства вентиляции используются с низким КПД.
2. Недостатки, вентиляционных систем отдельных коллекторов и коллекторных сетей мегаполиса могут быть устранены, если при проектировании новых и реконструкции действующих вентиляционных систем коммуникационных коллекторов учитывать влияние естественной тяги на работу вентиляторов.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Скворцов С.В. - аспирант, кафедра «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.
Рис. 2. Распределение параметров микроклимата при включенном вентиляторе
Рис. 4. Типичное распределение скорости воздуха при включенном вентиляторе (вентилятор установлен на 18 м от пикета)
