内置碳纤维发热电缆智能融雪路面的应用研究
发布时间：2021-08-18 16:01
为解决冬季道路积雪结冰问题,将碳纤维发热电缆内置于沥青路面,利用碳纤维发热电缆热转化效率高、节能环保、使用寿命长等特点,对路面进行加热。通过试验研究及有限元分析,对内置碳纤维发热电缆融雪沥青路面进行优化设计。利用深度学习及物联网技术,对路面积雪状态进行识别,实现智能控制内置碳纤维加热电缆融雪路面。本文主要工作如下。（1）制作300×300×100mm的内置碳纤维发热电缆的沥青混凝土试块,研究不同环境温度,铺设间距,加热功率等对融雪效果的影响。试验结果表明,电缆间距越小,试块温升越快,表面温度越高。固定加热功率时,表面温度随时间呈非线性增长规律并逐渐趋于稳定,初始环境温度只影响沥青混凝土试件的初始表面温度,对沥青混凝土试件的升温速率影响不大。在碳纤维发热电缆下涂刷保温隔热材料能够有效控制热量向下传播。可通过在沥青混合料中掺加石墨等混合料,大幅提高沥青混凝土的传热能力,缩短加热时间。（2）基于内置碳纤维发热电缆融雪试验,建立了内置碳纤维发热电缆路面有限元模型,分析碳纤维发热电缆对路面温度场的影响,得出融雪路面表面温度、铺装功率、环境温度之间的理论公式。为碳纤维发热电缆融雪路面的设计提供理论...
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维发热电缆外观Fig.3-1Carbonfiberheatingcableappearance
(e) (f)图 3-3 试件制作过程Fig.3-3 Specimen making process3.1.3 试验设备试验所用设备有低温试验箱、直流电检测仪、功率控制开关、FLUCK 红外热成像仪。使用热红外图象处理软件为 SmartView，对试验过程中拍摄的沥青混凝土试件表面热红外图像进行处理，得到内置碳纤维发热电缆沥青混凝土试件表面平均温度以及表面温度场，绘制沥青混凝土试件温度-时间升温曲线，对沥青混凝土试件表面温度情况进行分析。3.1.4 试验步骤为研究内置碳纤维发热电缆路面融雪性能，设计不同试验方案，研究内置碳纤维发热电缆融雪可行性，分析环境温度、间距大小、保温层的设置、掺加掺合料对内置碳纤维发热电缆融雪性能的影响。
(b) T3 试件红外热像图图 3-4 T2 试件加热 2、4、6 小时后的红外热像图Fig.3-4 Infrared thermogram of specimen T2 after heating for 2, 4 and 6 hours图 3-5 为不同间距的试件的温度-时间曲线图，由图可知，环境温度为-5℃时试件 T1、T2、T3 表面初始温度为-8℃，环境温度为-10℃时试件 T1、T2、T3 表面初始温度场为-20℃。这是由于试件放置于低温试验箱的底部，因此试件温度低于试验箱设置温度。-10-5051015202530温度/℃T1（-5℃，未布设）T2（-5℃，50mm）T3（-5℃，100mm）T1（-10℃，未布设）T2（-10℃，50mm）T3（-10℃，100mm）
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道式热源消除寒区路面冰雪的温度特征研究[J]. 郑波,郑金龙,吴剑,蔚艳庆,李玉文. 公路. 2019(02)
[2]改进的卷积神经网络图片分类识别方法[J]. 闫河,王鹏,董莺艳,罗成,李焕. 计算机应用与软件. 2018(12)
[3]基于图片特征与人脸姿态的人脸识别方法[J]. 李华玲,王智,黄钰靖. 科学技术与工程. 2018(31)
[4]地热能融雪技术研究[J]. 赵嵩颖,付言,王晨. 工业安全与环保. 2018(01)
[5]导电混凝土的导电性能及影响因素研究进展[J]. 贾兴文,张新,马冬,杨再富,石从黎,王智. 材料导报. 2017(21)
[6]碳纤维线电热混凝土道面板温升速率影响因素显著性分析[J]. 张楚杰,许巍,蔡良才,李春鸣. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(05)
[7]氯盐类融雪剂对公路交通基础设施及环境影响的综合评价方法[J]. 陈晓冬,张羽,单丽岩. 公路. 2016(06)
[8]桥梁发热电缆除冰系统的热力学模拟[J]. 陈志康,李曙龙,袁铜森,张登春. 湖南交通科技. 2016(01)
[9]内置碳纤维发热线融冰技术的现状与发展[J]. 彭余华,鲍梦捷,陈绍辉. 筑路机械与施工机械化. 2016(02)
[10]融雪剂对沥青混合料低温性能影响研究[J]. 郭平,马朝鲜,周雄. 筑路机械与施工机械化. 2015(10)
硕士论文
[1]橡胶颗粒沥青路面抑冰雪技术研究[D]. 张晓亮.长安大学 2014
[2]盐化物融雪沥青路面耐久性及其融雪持久性研究[D]. 陈杰.长安大学 2013
[3]基于内置电加热方式的路面表面物理除冰雪技术研究[D]. 许庚.哈尔滨工业大学 2013
[4]橡胶颗粒除冰雪沥青混合料设计与施工工艺研究[D]. 孙宝锋.长安大学 2011
[5]盐化物自融雪沥青路面性能研究[D]. 孙玉齐.长安大学 2011
本文编号：3350194
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维发热电缆外观Fig.3-1Carbonfiberheatingcableappearance
(e) (f)图 3-3 试件制作过程Fig.3-3 Specimen making process3.1.3 试验设备试验所用设备有低温试验箱、直流电检测仪、功率控制开关、FLUCK 红外热成像仪。使用热红外图象处理软件为 SmartView，对试验过程中拍摄的沥青混凝土试件表面热红外图像进行处理，得到内置碳纤维发热电缆沥青混凝土试件表面平均温度以及表面温度场，绘制沥青混凝土试件温度-时间升温曲线，对沥青混凝土试件表面温度情况进行分析。3.1.4 试验步骤为研究内置碳纤维发热电缆路面融雪性能，设计不同试验方案，研究内置碳纤维发热电缆融雪可行性，分析环境温度、间距大小、保温层的设置、掺加掺合料对内置碳纤维发热电缆融雪性能的影响。
(b) T3 试件红外热像图图 3-4 T2 试件加热 2、4、6 小时后的红外热像图Fig.3-4 Infrared thermogram of specimen T2 after heating for 2, 4 and 6 hours图 3-5 为不同间距的试件的温度-时间曲线图，由图可知，环境温度为-5℃时试件 T1、T2、T3 表面初始温度为-8℃，环境温度为-10℃时试件 T1、T2、T3 表面初始温度场为-20℃。这是由于试件放置于低温试验箱的底部，因此试件温度低于试验箱设置温度。-10-5051015202530温度/℃T1（-5℃，未布设）T2（-5℃，50mm）T3（-5℃，100mm）T1（-10℃，未布设）T2（-10℃，50mm）T3（-10℃，100mm）
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道式热源消除寒区路面冰雪的温度特征研究[J]. 郑波,郑金龙,吴剑,蔚艳庆,李玉文. 公路. 2019(02)
[2]改进的卷积神经网络图片分类识别方法[J]. 闫河,王鹏,董莺艳,罗成,李焕. 计算机应用与软件. 2018(12)
[3]基于图片特征与人脸姿态的人脸识别方法[J]. 李华玲,王智,黄钰靖. 科学技术与工程. 2018(31)
[4]地热能融雪技术研究[J]. 赵嵩颖,付言,王晨. 工业安全与环保. 2018(01)
[5]导电混凝土的导电性能及影响因素研究进展[J]. 贾兴文,张新,马冬,杨再富,石从黎,王智. 材料导报. 2017(21)
[6]碳纤维线电热混凝土道面板温升速率影响因素显著性分析[J]. 张楚杰,许巍,蔡良才,李春鸣. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(05)
[7]氯盐类融雪剂对公路交通基础设施及环境影响的综合评价方法[J]. 陈晓冬,张羽,单丽岩. 公路. 2016(06)
[8]桥梁发热电缆除冰系统的热力学模拟[J]. 陈志康,李曙龙,袁铜森,张登春. 湖南交通科技. 2016(01)
[9]内置碳纤维发热线融冰技术的现状与发展[J]. 彭余华,鲍梦捷,陈绍辉. 筑路机械与施工机械化. 2016(02)
[10]融雪剂对沥青混合料低温性能影响研究[J]. 郭平,马朝鲜,周雄. 筑路机械与施工机械化. 2015(10)
硕士论文
[1]橡胶颗粒沥青路面抑冰雪技术研究[D]. 张晓亮.长安大学 2014
[2]盐化物融雪沥青路面耐久性及其融雪持久性研究[D]. 陈杰.长安大学 2013
[3]基于内置电加热方式的路面表面物理除冰雪技术研究[D]. 许庚.哈尔滨工业大学 2013
[4]橡胶颗粒除冰雪沥青混合料设计与施工工艺研究[D]. 孙宝锋.长安大学 2011
[5]盐化物自融雪沥青路面性能研究[D]. 孙玉齐.长安大学 2011
本文编号：3350194
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