Застосування склопластикових труб у геотермальних циркуляційних системах

Анотація

Розроблено метод теоретичного визначення коефіцієнта теплопровідності стінки труби зі складною структурою армування. Наведено результати розрахунку коефіцієнта теплопровідності розробленої конструкції трубопроводу з багатошарового композиційного просторово-орієнтованого склопластику. Склопластикова труба виготовлена безперервним способом косошарового поздовжньо-поперечного намотування на самоподавальну оправу змоченої зв’язувальною речовиною армувальної псевдострічки у формі розрідженої сітки. При кожному оберті оправки  вона зміщується на величину затвердіння отриманого двокомпонентного матеріалу під впливом температури. При порівнянні різних відомих розрахункових залежностей та експериментальних значень обумовлюється прийнята фізична модель та реальна структура матеріалу. Відомі залежності отримано лише для середовища з нескінченними довгими паралельними між собою циліндричними включеннями для односпрямованих та ортогонально армованих матеріалів. Тому для матеріалів зі складною структурою та схемою армування ці залежності дають відхилення. У роботі прийнято припущення, що склопластик складається з двох компонентів – армувального наповнювача та зв’язувальної речовини з порами, армувальні волокна нескінченні, та мають круглий поперечний переріз, вони рівномірно розподілені у матриці зв’язувальної речовини, на межах розподілу між арматурою та цією речовиною існує ідеальний тепловий контакт. Експериментальні дані щодо визначення поперечної теплопровідності односпрямованих склопластикових стержнів з арматурою на основі алюмоборсиликатного або магнезійно-алюмосиликатного скла та епоксидних зв’язувальних речовин показали найменшу похибку  порівняно з розрахунковими (8...10 %). Отримано, що коефіцієнт теплопровідності склопластикової труби в 100 разів менший ніж у сталевої труби. Визначено, що можлива заміна сталевої труби діаметром 219 мм на склопластикову трубу діаметром 146 мм.