基于原位电热导的粉质黏土高温处理应用研究
发布时间：2020-12-27 14:09
原位电热导技术是指直接在土壤中设置热源,利用土壤导热性及热源热辐射进行热量传递,实现土壤的原位加热。土壤原位电热导加热技术具有加热设备易操作、加热土体中温度分布均匀等优点,可用于污染土壤的原位热修复和软土地基原位热固结的现场加热,然而目前对于土壤原位电热导加热技术缺乏系统的研究。本文基于数值模拟和原位电热导加热试验相结合的方法,对原位电热导加热粉质粘土的温度场和能耗进行研究,以确定电热导加热技术在实际工程中的适用性和经济性,同时基于微观测试方法分析了原位电热导对土体的固结机理。具体研究内容包括:通过室内试验,测定了土壤的导热系数,分析了含水量和温度对导热系数的影响规律;基于室内试验数据,利用数值模拟软件,建立土壤传热的数值模型,分析了影响土体温度场分布均匀性的参数;通过室外应用试验,分析了土壤在加热过程中温度在空间上的变化规律及能量消耗规律;通过对比加热前后试验土体的矿物成分和微观结构,分析了土壤含水率一定的情况下加热温度对土壤矿物和微观结构的影响。本文的主要结论如下:（1）通过对比含水率为0%～25%和温度为100℃～1000℃的粉质黏土导热系数的大小,得到粉质粘土含水率在0%～20...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１．粒度分布曲线??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇｒａｄｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ??
?基于原位电热导的粉质黏土高温处理应用研究???釆用ｏｒｉｇｉｎ数据分析软件对图２．５的数据进行线性拟合，得到拟合后曲线的斜率，??运用公式２．１１进行计算，得到土壤的导热系数，计算结果如下表所示：??表２．７不同温度下的导热系数??Ｔａｂ．?２．７?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??温度（°Ｃ）?电压（ｖ）?电流（Ａ）?热线长度（ｍ）?斜率（ｏＴ／ｌｎｔ）?导热系数（Ｗ／（ｍ＿°Ｃ））??１００?３?０Ｊ９５?０２１５?５．１７６７?０Ｊ７ｌ??３００?３?０．７２５?０．２０５?４．４９０２３?０．１８８??５００?３?０．７５?０．２０５?４．８９２４１?０．１７９??７００?３?０．７６４?０．２０５?５．１００８９?０．１７４??９００?３?０．７３?０．２０５?４．１３４７４?０．２０６??１０００?３?０Ｊ５?０２０５?５．３４６３５?０．１６３??分析图２．６?土壤温度与导热系数的关系曲线，可以发现粉质黏土的导热系数的大小??与土壤的温度关系不显著。整体上土壤的导热系数维持在０．１６—０．２１之间。土壤进过加??热之后，土壤已经完全干燥，土壤的热量依靠土颗粒之间的传递，此时的土壤导热系数??整体上表现为较低的水平，烘干土和热处理土的区别不明显。??０．２０?］??一?０．１８」＼??Ｇ?〇．１６：＇?■??Ｖ?０．１４－??＾?０．１２－??—?■??＾?０．１０－??藏?０．０８?－??｜?０．０６－??＃?０．０４－??０．０２－??１００?２
合热力学第一定律。??３．２．４模型规模和边界条件设置??在ＣＯＭＳＯＬ固体传热模拟界面将土壤加热模型的几何尺寸设定为模型材??料依据４．２．１节中的参数进行设定，整个模型中主要分为热源模块、传热模块和模型边??界个模块进行设定。其中热源模块在ＯＳＯｍｍｘｉＯＯＯｍｍ的圆柱侧面设定温度，模拟土??体加热热源；传热模块为整个几何模型，参数依据表３．１，传热方式为瞬态导热；模型??边界依据其接触形式，将与空气直接接触的上边界设定为热对流边界，将与土体直接接??触的边界设定为热传导边界，图３．１为模型布置示意图。？??＇ｉ｜?Ｈｊｌ??Ｗ?．，漏??热源模块?加热模块?边界模块??图３．１模型布置示意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｍｏｄｅｌ?ｌａｙｏｕｔ??边界条件是对土体加热过程中外在因素的一种模型分析控制手段，原则可以将模型??的边界条件分为：定温边界，即直接给定边界的温度分布和随时间的变化情况；定流边??界，即直接给定边界的热流密度和随时间的变化情况；变动边界，即边界的温度或导热??参数是随时间进行变化的，具有一定的变化规律。本章模型屮的边界条件将直接跟卞气??接触的边界而热量散失形式设定为自然对流，属于变动边界，巾」＇？该类边界条件参数设??－２５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机污染土壤修复技术研究进展[J]. 陈婷,杨萍. 环境研究与监测. 2020(01)
[2]燃气热脱附技术修复有机污染场地研究与应用进展[J]. 李书鹏,焦文涛,李鸿炫,宋少宇,籍龙杰,刘鹏,詹明秀,王进卿. 环境工程学报. 2019(09)
[3]土壤电阻加热技术原位修复有机污染土壤的关键问题与展望[J]. 焦文涛,韩自玉,吕正勇,马栋,胡健,田垚,代子俊,王静. 环境工程学报. 2019(09)
[4]土壤中PAHs的污染现状及修复对策[J]. 韩金涛,彭思毅,杨玉春. 环境科学导刊. 2019(S1)
[5]经高温烧结处理的淤泥质土的微观结构[J]. 王宜庆,易南概,崔春义,郝宪豪,张栋. 大连海事大学学报. 2019(02)
[6]单根加热管原位加热土壤过程中温度变化规律[J]. 籍龙杰,刘鹏,韦云霄,陈有鑑,王文峰,杨乐巍,詹明秀,闫利刚,李书鹏. 环境工程. 2019(02)
[7]土壤有机物污染的化学修复技术研究[J]. 刘爱宝,曹惠忠,朱辉,陈政,刘娜. 广东化工. 2019(02)
[8]挥发性有机物VOCs处理技术的研究进展[J]. 王瑛. 能源环境保护. 2018(06)
[9]污染土壤原位热修复应用进展及综合评价[J]. 杜玉吉,刘文杰,王海刚,靳庆麦. 环境保护与循环经济. 2018(12)
[10]滨海地区淤泥质黏土水泥土搅拌桩施工技术研究[J]. 李宜成,高国龙,王庆,王殿二,金晶. 广东土木与建筑. 2018(09)
硕士论文
[1]大连东港地区淤泥质土高温烧结处理研究[D]. 张栋.大连海事大学 2016
[2]大连地区淤泥高温固结处理技术研究[D]. 徐博文.大连海事大学 2016
[3]土壤中挥发性有机物的气相抽提处理热强化技术研究[D]. 廖志强.华东理工大学 2013
[4]微晶白云母高温结构变化及其对介电性能的影响[D]. 刘冲.成都理工大学 2009
本文编号：2941879
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１．粒度分布曲线??Ｆｉｇ．?２．１?Ｇｒａｄｉｎｇ?ｃｕｒｖｅ??
?基于原位电热导的粉质黏土高温处理应用研究???釆用ｏｒｉｇｉｎ数据分析软件对图２．５的数据进行线性拟合，得到拟合后曲线的斜率，??运用公式２．１１进行计算，得到土壤的导热系数，计算结果如下表所示：??表２．７不同温度下的导热系数??Ｔａｂ．?２．７?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??温度（°Ｃ）?电压（ｖ）?电流（Ａ）?热线长度（ｍ）?斜率（ｏＴ／ｌｎｔ）?导热系数（Ｗ／（ｍ＿°Ｃ））??１００?３?０Ｊ９５?０２１５?５．１７６７?０Ｊ７ｌ??３００?３?０．７２５?０．２０５?４．４９０２３?０．１８８??５００?３?０．７５?０．２０５?４．８９２４１?０．１７９??７００?３?０．７６４?０．２０５?５．１００８９?０．１７４??９００?３?０．７３?０．２０５?４．１３４７４?０．２０６??１０００?３?０Ｊ５?０２０５?５．３４６３５?０．１６３??分析图２．６?土壤温度与导热系数的关系曲线，可以发现粉质黏土的导热系数的大小??与土壤的温度关系不显著。整体上土壤的导热系数维持在０．１６—０．２１之间。土壤进过加??热之后，土壤已经完全干燥，土壤的热量依靠土颗粒之间的传递，此时的土壤导热系数??整体上表现为较低的水平，烘干土和热处理土的区别不明显。??０．２０?］??一?０．１８」＼??Ｇ?〇．１６：＇?■??Ｖ?０．１４－??＾?０．１２－??—?■??＾?０．１０－??藏?０．０８?－??｜?０．０６－??＃?０．０４－??０．０２－??１００?２
合热力学第一定律。??３．２．４模型规模和边界条件设置??在ＣＯＭＳＯＬ固体传热模拟界面将土壤加热模型的几何尺寸设定为模型材??料依据４．２．１节中的参数进行设定，整个模型中主要分为热源模块、传热模块和模型边??界个模块进行设定。其中热源模块在ＯＳＯｍｍｘｉＯＯＯｍｍ的圆柱侧面设定温度，模拟土??体加热热源；传热模块为整个几何模型，参数依据表３．１，传热方式为瞬态导热；模型??边界依据其接触形式，将与空气直接接触的上边界设定为热对流边界，将与土体直接接??触的边界设定为热传导边界，图３．１为模型布置示意图。？??＇ｉ｜?Ｈｊｌ??Ｗ?．，漏??热源模块?加热模块?边界模块??图３．１模型布置示意图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｍｏｄｅｌ?ｌａｙｏｕｔ??边界条件是对土体加热过程中外在因素的一种模型分析控制手段，原则可以将模型??的边界条件分为：定温边界，即直接给定边界的温度分布和随时间的变化情况；定流边??界，即直接给定边界的热流密度和随时间的变化情况；变动边界，即边界的温度或导热??参数是随时间进行变化的，具有一定的变化规律。本章模型屮的边界条件将直接跟卞气??接触的边界而热量散失形式设定为自然对流，属于变动边界，巾」＇？该类边界条件参数设??－２５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机污染土壤修复技术研究进展[J]. 陈婷,杨萍. 环境研究与监测. 2020(01)
[2]燃气热脱附技术修复有机污染场地研究与应用进展[J]. 李书鹏,焦文涛,李鸿炫,宋少宇,籍龙杰,刘鹏,詹明秀,王进卿. 环境工程学报. 2019(09)
[3]土壤电阻加热技术原位修复有机污染土壤的关键问题与展望[J]. 焦文涛,韩自玉,吕正勇,马栋,胡健,田垚,代子俊,王静. 环境工程学报. 2019(09)
[4]土壤中PAHs的污染现状及修复对策[J]. 韩金涛,彭思毅,杨玉春. 环境科学导刊. 2019(S1)
[5]经高温烧结处理的淤泥质土的微观结构[J]. 王宜庆,易南概,崔春义,郝宪豪,张栋. 大连海事大学学报. 2019(02)
[6]单根加热管原位加热土壤过程中温度变化规律[J]. 籍龙杰,刘鹏,韦云霄,陈有鑑,王文峰,杨乐巍,詹明秀,闫利刚,李书鹏. 环境工程. 2019(02)
[7]土壤有机物污染的化学修复技术研究[J]. 刘爱宝,曹惠忠,朱辉,陈政,刘娜. 广东化工. 2019(02)
[8]挥发性有机物VOCs处理技术的研究进展[J]. 王瑛. 能源环境保护. 2018(06)
[9]污染土壤原位热修复应用进展及综合评价[J]. 杜玉吉,刘文杰,王海刚,靳庆麦. 环境保护与循环经济. 2018(12)
[10]滨海地区淤泥质黏土水泥土搅拌桩施工技术研究[J]. 李宜成,高国龙,王庆,王殿二,金晶. 广东土木与建筑. 2018(09)
硕士论文
[1]大连东港地区淤泥质土高温烧结处理研究[D]. 张栋.大连海事大学 2016
[2]大连地区淤泥高温固结处理技术研究[D]. 徐博文.大连海事大学 2016
[3]土壤中挥发性有机物的气相抽提处理热强化技术研究[D]. 廖志强.华东理工大学 2013
[4]微晶白云母高温结构变化及其对介电性能的影响[D]. 刘冲.成都理工大学 2009
本文编号：2941879
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