立体式预制构件养护仓温湿度场建模仿真及系统优化

发布时间：2020-03-19 02:38

【摘要】：目前采用蒸汽养护系统的立体式预制构件养护仓得到了广泛的运用;然而,在实际运行中,此类养护仓经常出现温湿度场分布不均匀的现象,导致部分经过养护的预制构件达不到要求的后期强度;因此,本文对此类养护仓的温湿度场进行了建模仿真,并针对存在的温湿度分布不均匀问题和现有系统的高能耗问题优化了蒸汽养护系统。主要研究工作如下:(1)根据养护仓内部由蒸汽养护系统产生的冷凝现象,建立两种冷凝模型:壁面冷凝模型和雾状冷凝模型;同时,通过参考案例得到利用这两种冷凝模型的模拟结果与实验值相差在10%以内,验证了冷凝模型在养护仓温湿度场仿真计算中使用的准确性。(2)基于某实际养护仓,建立仿真模型,得到养护仓温湿度场时空分布特性。仓室温度随时间变化逐渐升高,升温速率逐渐变小,最大的升温速率为15℃/h;120min时,顶部平均温度达到50℃。仓室内高度方向平均温差不超过1.5℃;仓室上部的温度均匀性好于仓室下部,总体呈现四周高,中间低的规律;温度最高的区域在最底层预制构件下部。预制构件之间的空隙是仓室内部温度最低的区域,仓室下部的空隙温度最低仅在43℃。(3)蒸养20min后,养护仓内绝大多数区域的湿度达到饱和,除去仓室底部加热板附近的高温区域。随着湿度逐渐饱和,仓室内冷凝速率逐渐变大,并趋于稳定;预制构件壁面冷凝速率在10~(-4)kg/(m~2·s)量级;仓室内的雾状冷凝速率为10~(-5)kg/(m~3·s)量级。(4)加热模块温度的降低对仓室温度场的空间特征影响较小,但可减小对底部预制构件的热伤害;并使得预制构件间的热空气扰动更均匀。加热模块位置的上移会导致预制构件之间的受到热空气扰动的区域的上移。加热模块位置的下移,会减小高度方向的温差,最多可减少2℃。(5)蒸汽喷口向下喷射蒸汽时,仓室温度场更均匀。喷口位于仓室总高的46%到65%时,温度分布最均匀;喷口数量的增加可以有效减少喷口之间下部温度较低的区域。(6)在预制构件厂建立槽式太阳能蒸汽发生系统,全年可产691.3吨蒸汽;按养护系统最大负荷计算,全年太阳能保证率为15.8%。(7)按使用10年计算,槽式太阳能蒸汽发生系统的能源平均成本为0.02元/MJ,仅为电能能源成本的7.1%,天然气能源成本的18.2%;该系统的成本回收期为4.8年;同时,每年可减少208.29吨二氧化碳、0.68吨二氧化硫、0.59吨氮氧化物、1.99吨烟尘排放。
【图文】：

装配式建筑,“冰山”,丹麦

上海交通大学硕士学位论文的阶段。德国、瑞典、美国、日本、新加坡等国都是典型的建筑工业化的国家，都根据自己国家的特点，发展了具有自己特色的建筑工业化道路和技术。丹麦则通过开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系，同时注意在通用化的基础上四线多样化的方式在国内推行建筑工业化。从上世纪 90 年代初开始，新加坡就开始以预制装配式建设的方式建造房屋，如今，已形成了比较成熟的体系。在新加坡，包括梁、柱、剪力墙、楼板（叠合板）、楼梯、内隔墙、外墙（含窗户）等在内的部件都实现了预制生产，预制化率可以达到 70%以上。如图 1-2 所示的达士岭祖屋即为新加坡典型的高层住宅，在该建筑中，剪力墙、楼板、梁、楼梯、卫生间、垃圾槽等各个部件均由预制构件工厂制作完成；建筑整体预制装配率达到 94%[5]。

新加坡,建筑工业化

上海交通大学硕士学位论文的阶段。德国、瑞典、美国、日本、新加坡等国都是典型的建筑工业化的国家，都根据自己国家的特点，发展了具有自己特色的建筑工业化道路和技术。丹麦则通过开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系，同时注意在通用化的基础上四线多样化的方式在国内推行建筑工业化。从上世纪 90 年代初开始，新加坡就开始以预制装配式建设的方式建造房屋，如今，已形成了比较成熟的体系。在新加坡，包括梁、柱、剪力墙、楼板（叠合板）、楼梯、内隔墙、外墙（含窗户）等在内的部件都实现了预制生产，，预制化率可以达到 70%以上。如图 1-2 所示的达士岭祖屋即为新加坡典型的高层住宅，在该建筑中，剪力墙、楼板、梁、楼梯、卫生间、垃圾槽等各个部件均由预制构件工厂制作完成；建筑整体预制装配率达到 94%[5]。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU741.2

【参考文献】