Вмещающий МТ грунтовый массив представляет собой сложную
открытую термодинамическую систему, в которой из-за взаимодей-
ствия окружающей среды и нефтепровода происходит нарушение тер-
модинамического равновесия, что приводит к возникновению процес-
сов теплопереноса. Эти процессы представляются весьма сложными и
многообразными, поскольку материалы, составляющие прилегающий
грунтовой массив, являются сложными многокомпонентными (гетеро-
генными) системами, состоящими из органоминеральных частиц ске-
лета, поровых растворов и поровых газов, причем входящая в состав
поровых растворов влага находится в различных силовых (свободная
и связанная) и фазовых (пар, жидкостьи лед) состояниях.
В грунтовой среде перенос теплоты может осуществляться всеми
видами теплообмена — кондуктивным, конвективным и лучистым.
Однако превалирующим является кондуктивный теплоперенос с
фазовыми превращениями поровой влаги.
Таким образом, температурный режим грунтового массива, вмеща-
ющего МТ, формируется в основном под влиянием следующих факто-
ров: кондуктивного теплопереноса и процессов фазовых превращений
поровой влаги — таяния льда и замерзания воды в порах грунтовых
материалов.
Строение порового пространства грунтовых материалов носит
сложный неупорядоченный характер. Статистический характер рас-
пределения частиц скелета и пор по формам и размерам не позволяет
построитьидеальные модели дисперсных и пористых сред. Поэтому
обычно рассматривается усредненная картина движения жидкости,
газа и распространения теплоты, и пористые материалы, в которых
происходят процессы тепло- и массопереноса, описываются усред-
ненными параметрами, представляющими собой интегральные харак-
теристики достаточно представительных (по сравнению с размерами
частиц, пор) объемов.
Введение таких статистических характеристик, как пористость,
проницаемостьи температура, позволяет гомогенизироватьпотоки в
малом объеме и внести в теорию тепло- и массопереноса понятия
скорости, давления, проницаемости, температуры и массы вещества в
данной точке.
Приводимые далее уравнения справедливы для фиктивной среды с
физическими характеристиками, соответствующими среднеинтеграль-
ным параметрам реальной среды:
X
фс
=
1
V
V
X dV,
(1)
где
X
фс
— какая-либо характеристика фиктивной среды (температура,
плотностьвещества и пр.);
X
— то же, реальной среды;
V
— некоторый
объем реальной среды с неоднородной структурой.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 3 69
