沥青路面热风加热仿真与试验研究

发布时间：2020-04-24 20:07

【摘要】：沥青就地热再生作为一种优良的路面养护技术而广泛受到公路养护行业的关注,该技术具有经济、环保、高效等优点,可就地加热、铣刨5cm范围内旧沥青路面,并重新进行摊铺压实。就地热再生热风循环加热主要借助从加热机喷嘴喷出具有一定速度的高温烟气与路面进行对流换热来达到加热目的,但对热风流体在作业时产生的速度场和温度场以及喷嘴之间的排列方式缺乏一定的研究。论文首先以传热学为理论基础,介绍了热风循环加热原理,建立了沥青路面内部热能传输模型,推导并求解了沥青路面内部热能传输方程。根据现有加热器设备,建立单圆孔喷嘴下的热风加热沥青路面的流固耦合模型,借助Fluent软件进行了持续式与间歇式加热工况下的仿真模拟。根据加热机到沥青路面间加热间隙的不同,建立了单圆孔喷嘴热风加热间隙模型,并借助Fluent软件对其进行仿真,对不同间隙对热风的温度场进行了分析研究。然后为了定性地研究喷嘴不同排列方式对加热效果的影响,引入了喷嘴的相对面积,提出了矩形、三角形、菱形三种喷嘴排列方式,通过理论计算得出:矩形、三角形排列的对流换热系数值较大,菱形排列的较小。然后建立喷嘴在矩形、三角形排列下加热路面试件的流固耦合模型,通过Fluent软件进行仿真,对这两种排列方式加热效果以及喷嘴之间温度场之间的相互影响进行了研究。最后搭建热风加热试验台,对路面试件的表面温度场及热流密度进行了测试。研究结果表明,间歇式加热比持续式加热更能满足实际作业中的加热要求,随着加热间隙的增大,热风流体的温度场也会产生相应的变化。喷嘴在多孔排列情况下,相邻热风射流会对彼此之间的温度场及速度场产生干扰,从而影响加热效果。相关试验结果表明,单圆孔喷嘴所产生的热风射流加热具有不均匀性,输送至试件表面的热流密度实测值与仿真数值接近,验证了仿真的正确性,为实际施工提供了一定的参考。
【图文】：

第二章 沥青路面热风加热过程中路面内部热能传输规律第二章 沥青路面热风加热过程中路面内部热能传输规律本文以传热学中的对流换热理论为基础来研究分析在热风加热下沥青路面内部热能传输规律。本章先从介绍热风加热器的工作原理入手，阐述了热风加热器与沥青路面间传热机理，最后建立沥青路面内部传热模型并对其进行求解。2.1 沥青路面热风循环加热原理沥青路面热风循环加热装置的结构主要由循环风机、燃烧器、温度控制器、加热器、温度传感器等组成。其装置结构与加热原理如图 2.1 所示。

图 2.2 对流换热的分类流体与固体壁面之间的热量传递过程较为复杂，主要借助牛顿冷却定律来计算两的换热量，即( )w f hAT T（2.( )f w hAT T（2.2中： ——固体壁面与流体之间的换热量，J；A——传热面积，m2；h——对流换热系数，W/(m2·K)；sT ——固体表面的温度，K；fT ——流体温度，K。公式（2.1）与（2.2）皆为牛顿冷却公式，虽然二者形式上较为相近，，但在物理
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.6

【参考文献】

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本文编号：2639348