CC BY
37
строительные науки
строительные материалы и конструкции
Прогнозирование долговечности несущих ограждающих конструкций помещения бассейна под влиянием тепло-влажностно-газового режима
В.В.Смирнов, А.Г. Рымаров
МГСУ
Долговечность наружных и внутренних ограждающих конструкций в помещении бассейна зависят от изменяющихся во времени параметров теплового, влажностного и газового режимов помещения, значения которых определяют интенсивность коррозии стальной арматуры несущих ограждений.
Коррозия арматуры в наружных и внутренних ограждающих конструкциях происходит под действием водяных паров с хлоропроизводными, находящимися во взаимосвязи с молекулами воды, следовательно, влажностно-газовый режим наружных и внутренних ограждающих конструкций необходимо прогнозировать для оценки интенсивности коррозии в течение суток, сезона, года. Влажностно-газовый режим наружных и внутренних ограждающих конструкций зависит от влажностно-газового режима помещения бассейна, в котором имеют место активное испарение воды, в которой растворен хлор и хлоропроизводные. Получена информация о том, как водяной пар с хлоропроизводными и в каком количестве распределяется по пространству объема помещения, и что входит в состав хлоропроизводных [2,3]. Перемещение водяного пара с хлоропроизводными по воздушному пространству помещения происходит под действием диффузионного и конвективного переноса.
Водяной пар с хлоропроизводными поступает в воздушную среду помещения до достижения относительной влажности внутреннего воздуха 100% по всему объему воздушной среды в помещении. В помещении имеет место сток массы водяного пара с примесями в результате влагопередачи через наружные и внутренние ограждающие конструкции, а также сток массы водяного пара связан с поступлением приточного воздуха с концентрацией водяного пара меньше внутренней, а также с наличием вытяжной вентиляции, удаляющей воздух с находящимися в нем водяными парами с примесями. Величина относительной влажности воздуха в помещении зависит от интенсивности стока массы водяного пара и количества поступающего водяного пара в воздух помещения от поверхности воды, которое, в свою очередь, зависит от относительной влажности и температуры воздуха помещения, значение которых определяет тепловой и влажностный режимы помещения. Влажностный режим зависит от теплового, который определяется поступлением тепла и его стоком. Влажностный и тепловой режимы зависят от воздушного режима помещения, который зависит от теплового, так как изменение температуры наружного воздуха меняет мощность тепловых источников и изменяет температуру охлажденных поверхностей, меняя интенсивность
естественной конвекции. Вентиляционные струи влияют на движение воздуха в помещении, формируя зоны с более или менее интенсивным движением воздуха. Влажностный режим ограждений носит более инерционный характер на 1-2 порядка больший, чем тепловой. Циркуляция воздуха в помещении определяет интенсивность влагообмена на поверхности ограждений, определяя процесс влагопередачи. Распространение водяного пара по объему помещения носит неравномерный характер, поэтому влагопередача через различные части ограждений отличается интенсивностью. Влажностный режим помещения бассейна рассматривается в неразрывной связи с газовым режимом по растворенному в воде хлору и хлоропроизводным, что позволяет, рассчитав неравномерность распределения водяного пара, получить неравномерное распределение хлоропроизводных по объему помещения, определив неравномерность интенсивности коррозии ограждающих конструкций в помещении бассейна во времени.
Все четыре динамических режима связаны между собой, что отражено в создаваемой математической модели с распределенными по объему помещения параметрами — главным образом, температуры и концентрации водяного пара и хлоропроизводных, которые являются главными агрессивными элементами, вызывающими коррозию стальной арматуры [1].
Сформирована математическая модель воздушного, теплового, влажностного и газового режимов помещения бассейна с целью получения распределения концентрации водяного пара с примесью хлорпроизводных по объему помещения и определения интенсивности коррозии ограждающих конструкций во времени. Для решения поставленной задачи проведена работа по формированию математической модели каждого из выше перечисленных динамических режимов и объединение их в единую математическую модель. Для каждого динамического режима созданы пространственнообъемные модели посредством разбиения воздушного пространства помещения бассейна на элементарные блоки равного размера. В каждом из блоков известны температура, концентрация водяного пара и хлоропроизводных, в том числе и в блоках, граничащих с ограждающими конструкциями помещения, что позволяет включить в общую модель процессы теплопередачи и влагопередачи через наружные и внутренние ограждающие конструкции. При формировании пространственно-объемной модели на предыдущем этапе формируются физически известные элементы тепломассообменных процессов в помещении, связанные с функциони-
строительные науки
строительные материалы и конструкции
--------------V-------
Смежные помещения
£
Тепловой
режим
Воздушный
режим
Влажностный режим
Гаіовьій режим
Вода
Ї ■■■■ ф 5 и
Смежные_помещения
Рисунок 1. Схема формирования математической модели.
рованием каждого рассматриваемого динамического режима. Схема связей объединенной математической модели показана на рис. 1.
Воздушный режим оказывает влияние на тепловой, на влажностный и газовый режимы. Тепловой режим зависит от температурного режима в наружном воздухе и смежных помещениях, он влияет на воздушный и влажностный режимы. Влажностный режим зависит от температурного режима помещения, смежных помещений, наружного воздуха, воды, зависит от воздушного режима, влияет на газовый режим. Газовый режим зависит от влажностного и воздушного режимов. Все указанные зависимости учитывает разрабатываемая математическая модель.
Результаты расчетов проведенных в рамках научных исследований, показаны на рис.2, где показа-
ия д
5|
О. о. 0 \
25000
20000
15000
10000
5000
0
1,6
1,2
0,8
0,4
0
1 — низкоуглеродистая сталь, данные по коррозии на оси слева;
2 — сталь с содержанием углерода 0,1% — данные по коррозии на оси слева;
3 — сталь с содержанием углерода 0,3% — данные по коррозии на оси справа) в г/(м2год).
Рисунок 2. Коррозия углесодержащей стали.
но изменение интенсивности коррозии стали с различным содержанием углерода в результате коррозии в слабопроцентном растворе соляной кислоты 0,34% — главного элемента хлоропроизводных [3]. Из графиков видно, что максимальная скорость коррозии имеет место при низкоуглеродистой стали, и чем выше содержание углерода в стали, тем медленней проходит процесс коррозии и увеличивается долговечность ограждающих конструкций.
Список литературы:
1.
2.
3.
Тупикин Е.И., Саидмуратов Б.И. Коррозия и защита стальной арматуры в песчаных бетонах. — М. ВНИИЭгапром, 1991, 84с.
Китайцев А.В. Рекомендации по расчету воздухообмена и воздухораспределения в залах ванн плавательных бассейнов для массовых занятий плаванием., МИСИ, 1985.
Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. Учебное пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996, 680 с.
