Апробирование программы
Алгоритмы программы апробированы и уточнены на фактических данных Полигона СОУ расположенного на Чаяндинском НГКМ. На Полигоне СОУ выполнено несколько сезонов ежесуточных термометрических наблюдений за работой 47 сезонно-действующими охлаждающими устройствами (СОУ, термостабилизаторами), 16 различных марок отечественного и импортного производства. Работы по обустройству Полигона СОУ и ведению измерений осуществлялись сотрудниками ПАО «ВНИПИгаздобыча», ООО «ИГИИС» и ИП Усачев А.А.
Фотографии термостабилизаторов, погруженных на полигоне
С каждым сезонно-действующим охлаждающим устройством погружено по 4 термометрических косы на различных расстояниях. Одна термометрическая коса закреплена на термостабилизаторе, другие погружены на расстояниях 60, 120 и 240 см от СОУ. Наличие нескольких термометрических кос на различных расстояниях позволяет с большой достоверностью судить о совпадении математических моделей с фактическими данными. Т.к. в случае несогласованности моделей и фактического теплового воздействия СОУ и/или теплофизических свойств грунтов с фактическими свойствами, мы не получили бы высокой сходимости моделей с фактическими данными на всех термометрических скважинах.
Регистрация показаний температур выполнена на каждый день в период с 17.09.2015 по 01.12.2017 г. (и продолжается до 31.12.2019г.). Из показаний измерения температур видно, что большая часть термостабилизаторов погружена в условия заглубленной кровли мерзлоты глубиной 3-6 м. Нахождение фактических (адаптированных) характеристик СОУ велось путем сопоставления расчетных и фактических температурных полей грунтов, измеренных в термоскважинах. Расчетные температуры грунта вокруг СОУ получались путем решения внешней задачи расчета теплообмена СОУ в программе Борей 3D.
Расчеты выполнены на фактических данных метеостанции Комака с периодом изменений параметров в 3 часа.
Нахождение фактических (адаптированных) характеристик СОУ ведется с помощью инструмента адаптации, реализованного в программе Борей 3D. Расчетные и фактические графики температур по термометрическим скважинам одного из СОУ приведены ниже.
Примечание: Серая линия – фактические измерения. Синяя линия – расчетные данные.
Расчетные и фактические графики температур (по датчикам термометрических кос, выделенных на «схеме расположения датчиков термометрических кос» красными точками) по времени приведены на рисунке ниже.
В связи с тем, что имеется некоторые различия в работе термостабилизаторов одной марки, а также имеющиеся метеостанции на полигоне показывали различные скорости ветра (в среднем от 1,2 до 2,0 м/с), привязка значения теплопередачи испарителя СОУ к скорости ветра выполнена в диапазоне значений. Коэффициент теплопередачи испарителя СОУ для адаптированных характеристики приведен на рисунке ниже.
Подобный анализ выполнен для всех 47 СОУ погруженных на полигоне.
Все СОУ на Полигоне имеют характеристики ниже теоретических характеристик. По результатам данной работы рекомендованы поправочные коэффициенты к эффективности СОУ, которые характеризуют работу СОУ для региона Якутия.
Точность моделей СОУ с адаптированными характеристиками находиться в пределах 0,08-0,19 ⁰С (при усреднении абсолютной разности значений расчетных и измеренных температур за расчетный период на глубинах ниже 5 метров).