太阳能—土壤蓄热融雪系统路基得热和融雪机理研究

发布时间：2021-04-08 05:49

　　我国北方大部分地区，冬季都会有不同程度的降雪天气。路面积雪或结冰给交通造成很大的影响，给人民生活和国民经济造成损失。目前广泛使用的融雪剂融化方法不仅对路面造成破坏，而且污染环境。而机械除雪法不够彻底，并且除雪过程中会阻断交通。因此，迫切需要寻求一种更为节能和有效的融雪化冰方法。太阳能—土壤蓄热融雪是在冬季利用夏季储存在土壤中的太阳能来融化路面冰雪的方法。这种方法更为安全、有效、环保和节能。因此，很多道路包括人行道、车行道、斜坡、桥梁、高速公路以及医院紧急进口等都安装了太阳能—土壤蓄热融雪系统。本文建立了管壁—土壤—雪耦合模型对太阳能—土壤蓄热融雪系统融雪机理进行了分析。得出了融雪过程中温度场和相界面移动规律，并对系统参数的选择进行分析，得出融雪所需时间与影响融雪系统工作特性的一些参数（外界环境条件，管径，埋管深度，管间距）的关系。在此模型基础上，本文又考虑了将雪作为多孔介质，加入了更为符合实际情况的两点模型，深化了对雪融化机理的研究。并将这两种模型进行了对比，分析了两者的不同之处。在此同时，对夏季土壤蓄热路基得热部分进行了初步的模拟计算，得出哈尔滨市某日逐时路面平均温度、得热量和出口温... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

计算模型以及网格划分Fig.3.2Numeriealmodalandgridgeneration

图3.3各时刻固相和液相的比例 Fig.3.3proPortionofsolidificationandliquidfractionateachtime离管近的地方，路面温度高，导致此处雪首先融化。如图3.3中第一张(10min)所示。随着时间的延长，离管远的路面温度也达到了融雪温度，此处的雪也渐渐融化。从图中我们还可以看到，一开始融化的时候，融化速度较快，随后融化速度逐渐变慢。下面我们就讨论一下融化速度随时间的变化关系。3.5.2融化速度随时间的变化关系图3.5为融化过程中液相随时间变化的曲线。由图我们可以看出在融化初期，融化的速度快，曲线斜率大，相界面移动速度较快。例如在60005的时候，液相区域已经达到了50%。这是由于初始阶段传热面积较大，传热热阻较小，因而在短时间内液相的比例迅速上升;随着融化出来的水的逐渐增多，导致热阻不断增大，因而融化速度降低。

3.5模拟结果3.5.1温度分布与相变界面规律图3.3，图3.4分别为管径取25rnrn，管间距取150rnln，埋管深度为50rn们Q，外界环境温度为一5度，各时刻融雪界面图以及温度图。从图中可以看出离管距离近的雪首先融化，离管距离远的地方后融化。温度分布是沿管径逐步变化的。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3124975