9.2.Термическая устойчивость рабочего заземлителя

 

Исследованы вопросы иссушения грунта около электродов за счет явления термовлагопроводности и предлагается метод учета этого явления при расчетах рабочего заземлителя. Рядом авторов было замечено, что при температуре около электродов значительно ниже 100оС сопротивление заземлителя начинает увеличиваться за счет повышения удельного сопротивления грунта, которое растет вследствие уменьшения его влажности.

При нагревании грунта около электродов и установления некоторого перепада температуры влага перемещается по направлению теплового потока за счет так называемого явления термовлагопроводности. В литературе констатируется вышеуказанный факт, но метод учета этого явления не был разработан.

Известно, что перемещения влаги в тепловом поле начинается при достижении определенной напряженности теплового поля (grad t). Исходя из этого для проверки рабочего заземлителя по условиям исключения иссушения грунта за счет термовлагопроводности, предложено принимать за критерий допустимую напряженность теплового поля, т.е. необходимо, чтобы соблюдалось условие

(9.2.1)

Зная характер распределения плотности теплового потока можно определить зависимость между нагрузкой на заземлитель и максимальным gradt. В частности, в случае длинного цилиндрического электрода длиной l и радиуса rэ, плотность теплового потока от потерь энергии в грунте максимальна на расстоянии радиуса еrэ и равна

= (9.2.2)

Где — основание натуральных логарифмов.

Принимая во внимание выражение для плотности теплового потока по уравнению ( ) и уравнение теплопроводности Фурье

, (9.2.3)

получим

(9.2.4)

В процессе перемещения влаги за счет неравномерного распределения влажности, возникает градиент влажности ( ), имеющий направление обратное градиенту температуры.

Для того, чтобы не происходило иссушение грунта необходимо выполнение условия

(9.2.5)

где коэффициент влагопроводности,

— коэффициент термовлагопродности.

Очевидно, что максимально допустимая величина напряженности теплового поля будет зависеть от влажности грунта, так как чем больше влажность, тем большим может быть , препятствующее движению влаги за счет явления термовлагопроводности.

Нами была проделана серия опытов по определению предельных grad t, при которых начинается иссушение грунта. Начало иссушения определялось по моменту резкого увеличения сопротивления заземления. Опыты показали, что имеется функциональная зависимость между предельным grad t и влажностью грунта w. При малых влажностях грунта (w =5-15%) предельный gradt получился в пределах 0,2 -0,5оС/см, а при w =15 -25% — в пределах 0,7 – 2,0оС/см.

В каждом случае допустимую величину grad t можно определить экспериментально путем закладки контрольного электрода в грунт на предполагаемом месте устройства рабочего заземлителя. При этом необходимо учесть возможные изменения влажности грунта.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: