相变材料在杆塔基础防冻胀中应用的可行性研究
发布时间：2021-05-07 20:36
在我国经济日益腾飞的趋势下,电力事业取得了巨大成就,电网工程也随之日益壮大,因此越来越多的输电线路工程在冻土地区走线。杆塔基础的冻胀破坏问题也随之而来,相变材料作为一种新式的节能控温原料,利用相变材料在物相转换运行时,在特定温度范畴里通过自身吸取热能或者放出储存的热能,将其引入到杆塔基础防冻胀领域中,能够达到控制周围环境温度的性能。在理论上相变材料可以很好的控制杆塔基础周围土体的温度。研究结果对相变材料应用于杆塔基础防冻胀的领域中具有可供参考的理论意义。本文基于季节性冻土区500kV线路铁塔基础工程,通过试验及模拟的方法对相变材料应用于铁塔基础防冻胀中进行研究,研究结果如下:（1）本文选用上海焦耳蜡业生产的PCM-3型相变材料,并选用陶粒和炉渣作为载体材料,在相变储能颗粒制备试验中,通过吸附试验结果得到陶粒吸附效果更好,并通过冻融循环试验得到环氧树脂外裹水泥封装效果更佳。（2）制作两个箱体模型,在箱体内部分别加入普通土体和掺入一定量相变陶粒的混合土体,并利用大体积混凝土温度测试仪分别对两个箱体内部进行测量,结果表明含有相变陶粒的土体内部温度要高于普通土体内部温度,且含有相变储能载体的土...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 课题研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 杆塔基础冻胀破坏影响因素研究现状
1.3.2 相变材料研究现状
1.3.3 国内外文献综述
1.4 本文主要研究内容
第2章 相变颗粒的制备及控温试验研究
2.1 引言
2.2 相变材料概述
2.3 相变材料的分类及应用
2.4 相变材料与建筑材料相结合的方法
2.4.1 直接结合
2.4.2 间接结合
2.5 试验原材料的选择
2.5.1 相变材料的选择
2.5.2 载体材料的选择
2.5.3 封装材料的选择
2.6 相变储能颗粒的制备
2.6.1 相变材料的吸附试验
2.6.2 相变材料的封装试验
2.6.3 相变循环试验
2.7 相变储能颗控温效果试验
2.7.1 试验仪器及模型
2.7.2 试验方案及分析
2.8 本章小节
第3章 杆塔基础周围土体温度场模拟分析
3.1 引言
3.2 ANSYS中相变材料模拟概况
3.3 相变分析的思路和求解设置
3.3.1 潜在热量和焓
3.3.2 相变分析基本思路
3.3.3 利用ANSYS进行模拟时对焓值的设定
3.4 有限元基础模型的建立
3.4.1 模型计算假设
3.4.2 基础温度场模拟计算
3.4.3 模型的建立
3.4.4 计算模型相关参数
3.4.5 边界条件
3.4.6 划分网格及求解设置
3.5 杆塔基础温度场模拟分析
3.6 置换相变材料的地基温度场模拟分析
3.7 温度场受置换范围影响的模拟分析
3.8 本章小节
第4章 相变材料对杆塔基础应力的影响分析
4.1 引言
4.2 耦合计算控制方程
4.2.1 温度场控制方程
4.2.2 应力场控制方程
4.3 计算模型
4.4 材料参数及边界条件
4.5 杆塔基础应力分析
4.6 计算结果对比分析
4.7 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于弹性力学考虑冰水相变过程下多年冻土冻胀系数与冻胀率之间的关系[J]. 王贺,郭春香,吴亚平,蒋代军. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[2]相变储能材料的最新研究进展与应用[J]. 彭犇,岳昌盛,邱桂博,吴朝昀,李建军. 材料导报. 2018(S1)
[3]青藏铁路沿线融区的特征及其变化趋势[J]. 孙志忠,温智,穆彦虎,武贵龙,贠汉伯,张淑娟. 冰川冻土. 2017(05)
[4]相变材料的研究进展及应用[J]. 杨才红,张健,薛林,陶星燕,胡圆心. 节能. 2016(12)
[5]定形相变材料（SSPCM）墙板温度响应分析[J]. 史巍,王传涛. 硅酸盐通报. 2015(08)
[6]季节性冻土地区高速铁路路基冻融变形规律研究[J]. 张玉芝,杜彦良,孙宝臣,张少朋,韩晶. 岩石力学与工程学报. 2014(12)
[7]石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料研究[J]. 刘杰胜,刘科,朱蓉洁,吴月,李仕洪,黄旭,夏琳,李继祥. 砖瓦. 2014(12)
[8]多年冻土区输电线路冻融灾害防控研究[J]. 王国尚,俞祁浩,郭磊,游艳辉,王仕俊,余泳. 冰川冻土. 2014(01)
[9]粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究[J]. 严晗,王天亮,刘建坤. 岩土力学. 2013(11)
[10]青藏粉土-玻璃钢接触面力学特性直剪试验研究[J]. 温智,俞祁浩,马巍,董盛时,牛富俊,王大雁,杨振. 岩土力学. 2013(S2)
硕士论文
[1]导热增强型PEG/PAM复合定形相变材料的制备和性能研究[D]. 索海涛.天津工业大学 2018
[2]寒区冻土/基础切向冻胀力试验研究[D]. 陈鑫.中国矿业大学 2016
[3]埋地输油管道对多年冻土温度影响的数值模拟研究[D]. 张艳芳.北京交通大学 2014
[4]青藏冻结粉土与建筑材料接触面强度特性试验研究[D]. 董盛时.兰州大学 2014
[5]新型相变保温材料的研制与性能[D]. 周柱武.合肥工业大学 2014
[6]南方地区外墙相变材料选型与封装工艺研究[D]. 王伟.华侨大学 2014
[7]相变控温水泥混凝土桥面结构设计及应用研究[D]. 刘赫.长沙理工大学 2013
[8]相变储能砂浆的制备及性能的研究[D]. 徐恩涛.哈尔滨工业大学 2011
[9]石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料制备及性能研究[D]. 孙丹.大连理工大学 2010
[10]相变材料及其储能混凝土的制备与性能研究[D]. 李莉.重庆大学 2010
本文编号：3174021
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 课题研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 杆塔基础冻胀破坏影响因素研究现状
1.3.2 相变材料研究现状
1.3.3 国内外文献综述
1.4 本文主要研究内容
第2章 相变颗粒的制备及控温试验研究
2.1 引言
2.2 相变材料概述
2.3 相变材料的分类及应用
2.4 相变材料与建筑材料相结合的方法
2.4.1 直接结合
2.4.2 间接结合
2.5 试验原材料的选择
2.5.1 相变材料的选择
2.5.2 载体材料的选择
2.5.3 封装材料的选择
2.6 相变储能颗粒的制备
2.6.1 相变材料的吸附试验
2.6.2 相变材料的封装试验
2.6.3 相变循环试验
2.7 相变储能颗控温效果试验
2.7.1 试验仪器及模型
2.7.2 试验方案及分析
2.8 本章小节
第3章 杆塔基础周围土体温度场模拟分析
3.1 引言
3.2 ANSYS中相变材料模拟概况
3.3 相变分析的思路和求解设置
3.3.1 潜在热量和焓
3.3.2 相变分析基本思路
3.3.3 利用ANSYS进行模拟时对焓值的设定
3.4 有限元基础模型的建立
3.4.1 模型计算假设
3.4.2 基础温度场模拟计算
3.4.3 模型的建立
3.4.4 计算模型相关参数
3.4.5 边界条件
3.4.6 划分网格及求解设置
3.5 杆塔基础温度场模拟分析
3.6 置换相变材料的地基温度场模拟分析
3.7 温度场受置换范围影响的模拟分析
3.8 本章小节
第4章 相变材料对杆塔基础应力的影响分析
4.1 引言
4.2 耦合计算控制方程
4.2.1 温度场控制方程
4.2.2 应力场控制方程
4.3 计算模型
4.4 材料参数及边界条件
4.5 杆塔基础应力分析
4.6 计算结果对比分析
4.7 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于弹性力学考虑冰水相变过程下多年冻土冻胀系数与冻胀率之间的关系[J]. 王贺,郭春香,吴亚平,蒋代军. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[2]相变储能材料的最新研究进展与应用[J]. 彭犇,岳昌盛,邱桂博,吴朝昀,李建军. 材料导报. 2018(S1)
[3]青藏铁路沿线融区的特征及其变化趋势[J]. 孙志忠,温智,穆彦虎,武贵龙,贠汉伯,张淑娟. 冰川冻土. 2017(05)
[4]相变材料的研究进展及应用[J]. 杨才红,张健,薛林,陶星燕,胡圆心. 节能. 2016(12)
[5]定形相变材料（SSPCM）墙板温度响应分析[J]. 史巍,王传涛. 硅酸盐通报. 2015(08)
[6]季节性冻土地区高速铁路路基冻融变形规律研究[J]. 张玉芝,杜彦良,孙宝臣,张少朋,韩晶. 岩石力学与工程学报. 2014(12)
[7]石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料研究[J]. 刘杰胜,刘科,朱蓉洁,吴月,李仕洪,黄旭,夏琳,李继祥. 砖瓦. 2014(12)
[8]多年冻土区输电线路冻融灾害防控研究[J]. 王国尚,俞祁浩,郭磊,游艳辉,王仕俊,余泳. 冰川冻土. 2014(01)
[9]粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究[J]. 严晗,王天亮,刘建坤. 岩土力学. 2013(11)
[10]青藏粉土-玻璃钢接触面力学特性直剪试验研究[J]. 温智,俞祁浩,马巍,董盛时,牛富俊,王大雁,杨振. 岩土力学. 2013(S2)
硕士论文
[1]导热增强型PEG/PAM复合定形相变材料的制备和性能研究[D]. 索海涛.天津工业大学 2018
[2]寒区冻土/基础切向冻胀力试验研究[D]. 陈鑫.中国矿业大学 2016
[3]埋地输油管道对多年冻土温度影响的数值模拟研究[D]. 张艳芳.北京交通大学 2014
[4]青藏冻结粉土与建筑材料接触面强度特性试验研究[D]. 董盛时.兰州大学 2014
[5]新型相变保温材料的研制与性能[D]. 周柱武.合肥工业大学 2014
[6]南方地区外墙相变材料选型与封装工艺研究[D]. 王伟.华侨大学 2014
[7]相变控温水泥混凝土桥面结构设计及应用研究[D]. 刘赫.长沙理工大学 2013
[8]相变储能砂浆的制备及性能的研究[D]. 徐恩涛.哈尔滨工业大学 2011
[9]石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料制备及性能研究[D]. 孙丹.大连理工大学 2010
[10]相变材料及其储能混凝土的制备与性能研究[D]. 李莉.重庆大学 2010
本文编号：3174021
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