本文選題：凍土 + 供水立管��； 參考：《北京交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：我國凍土區(qū)面積廣闊,生活在凍土區(qū)人口眾多,由于部分凍土區(qū)自然條件惡劣等多種原因,全國有9.65%人口受到了水管凍裂凍脹,供水困難的影響。供水工程中,穿過凍土層的供水立管工作條件與主管不同,供水立管處于間歇性工作狀態(tài),尤其在夜間經(jīng)常處于靜止?fàn)顟B(tài),或流量較小,極易發(fā)生凍結(jié)。因此研究凍土層供水立管的傳熱問題,對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn),保證管道的安全運(yùn)行具有重要意義,研究這個(gè)問題的關(guān)鍵之一是分析管道周圍土壤溫度場和計(jì)算管道內(nèi)介質(zhì)的溫度分布。本文將我國季節(jié)性凍土層分為淺層凍土區(qū)和深層凍土區(qū)。給出了凍土深度估算的兩種方法,并據(jù)此估算了西藏地區(qū)浪卡子、聶榮兩地的季節(jié)性凍土深度。通過選取這兩個(gè)地方作為典型淺層凍土區(qū)與深層凍土區(qū)進(jìn)行了真實(shí)凍土環(huán)境下的供水立管換熱實(shí)驗(yàn),獲得了不同工況下的水管壁面、保溫層外壁面溫度分布以及凍土溫度場。探究了凍土深度、伴熱功率、伴熱形式、初始水溫等對(duì)管道傳熱的影響。針對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)條件開展了數(shù)值研究,計(jì)算了裸露在空氣外的地上管段對(duì)流換熱系數(shù),以及實(shí)際地表溫度變化情況,并以此為邊界條件建立了穿過凍土層的供水立管數(shù)值分析模型,較準(zhǔn)確地反映了供水支管真實(shí)工作條件下的換熱情況。與多組實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了模型的可靠性。同時(shí)探究了伴熱功率、風(fēng)速、風(fēng)溫、管內(nèi)流量對(duì)水管換熱的影響。搭建了室內(nèi)人工凍土模型凍融實(shí)驗(yàn)臺(tái),并通過不同工況下的土壤凍融實(shí)驗(yàn),探究了含水率、熱流密度對(duì)土壤凍融的影響。同時(shí)建立了飽和凍土水熱耦合數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了不同條件下飽和凍土融化數(shù)值模擬并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,獲得了土壤融化過程中的溫度場、流場以及凍土融化界面。探究了孔隙率、土壤粒徑對(duì)土壤溫度場、融化率、水分遷移的影響,為凍融條件下埋地管道傳熱分析提供了參考。
[Abstract]:The area of frozen soil region in China is vast and the population living in frozen soil region is large. Due to the bad natural conditions in some frozen soil regions, 9.65% of the population in China is affected by the frost heaving of water pipes and the difficulty of water supply. In water supply engineering, the working condition of water supply riser through frozen soil is different from that of supervisor. The water supply riser is in intermittent working state, especially in the static state at night, or the discharge is small, so it is easy to freeze. Therefore, it is of great significance to study the heat transfer of water supply risers in frozen soil, which is of great significance for guiding production and ensuring the safe operation of pipelines. One of the key points in this study is to analyze the soil temperature field around pipelines and to calculate the temperature distribution of the medium in the pipes. In this paper, the seasonal frozen soil layer in China is divided into shallow permafrost region and deep permafrost region. Two methods for estimating the depth of permafrost are given and the seasonal depth of frozen soil in Longkazi and Nie Rong in Tibet is estimated. By selecting these two places as typical shallow frozen soil region and deep frozen soil region, the heat transfer experiment of water supply riser in real frozen soil environment is carried out, and the temperature distribution of water pipe wall, insulation layer outside wall and frozen soil temperature field under different working conditions are obtained. The influences of permafrost depth, heat tracing power, heat tracing form and initial water temperature on pipe heat transfer are investigated. A numerical study was carried out on the field experimental conditions, and the convection heat transfer coefficient of the above ground tube section exposed to the air and the actual surface temperature variation were calculated. The numerical analysis model of water supply riser through permafrost is established under the boundary condition, which accurately reflects the heat transfer of the water supply branch pipe under the actual working condition. The reliability of the model is verified by comparison with many groups of experimental data. At the same time, the effects of heat tracing power, wind speed, wind temperature and flow rate on the heat transfer of water pipes are investigated. The experiment bench of artificial frozen soil model was set up, and the effects of moisture content and heat flux on soil freezing and thawing were investigated through the experiment of soil freezing and thawing under different working conditions. At the same time, the coupled mathematical model of saturated permafrost was established, and the numerical simulation of saturated frozen soil thawing under different conditions was carried out and compared with experimental data. The temperature field, flow field and thawing interface during soil thawing were obtained. The effects of porosity, soil particle size on soil temperature field, melting rate and water migration are discussed, which provides a reference for the analysis of heat transfer in buried pipeline under freezing and thawing conditions.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU991.36;TK124

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 H.J.Laudenberg;蘇美傳;;用測溫閥測定進(jìn)、排氣閥的溫度分布[J];柴油機(jī);1983年06期

2 曾昭陽;隧道周圍的長期溫度分布[J];基建優(yōu)化;1995年01期

3 H.F.Th.Meffert;歐陽仲志;;冷藏車溫度分布的基本要素[J];國外鐵道車輛;1990年04期

4 羅劍峰;常勝利;蘭勇;戴穗安;;隔熱層厚度和數(shù)量對(duì)太空多層光學(xué)窗口溫度分布的影響[J];宇航學(xué)報(bào);2012年10期

5 房國安;;預(yù)應(yīng)力混凝土梁的溫度分布計(jì)算[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)通訊;1980年06期

6 彭拾義;燃燒室出口溫度分布的研究[J];燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù);1994年03期

7 張金秋;閻承濤;王俊岐;;環(huán)形冷藏島柜端頭部溫度分布的研究[J];制冷技術(shù);2012年04期

8 鄒恒;張長勝;田永利;;聚合物板材加熱過程溫度分布熱電模型研究[J];江西科學(xué);2010年06期

9 石倉善弘 ,淺罔敏明 ,有水正紀(jì) ,陳鴻德;關(guān)于箱梁的溫度分布、溫度差引起的變形與應(yīng)力[J];國外橋梁;1978年02期

10 何志紅;;橋梁橫截面溫度分布的研究[J];中國水運(yùn)(下半月);2009年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 侯谷一;徐宇杰;陳育明;陳大華;;柱狀微波無極放電汞等離子體的溫度分布[A];中國長三角照明科技論壇論文集[C];2004年

2 尹益輝;陳裕澤;李思忠;;徑向溫度分布對(duì)變系數(shù)圓板大撓度的影響[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（1998）[C];1998年

3 朱蓉文;肖金生;余江洪;;冷卻水對(duì)電池中溫度分布的影響[A];第七屆全國氫能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

4 朱蓉文;肖金生;余江洪;;冷卻水對(duì)電池中溫度分布的影響[A];第七屆全國氫能學(xué)術(shù)會(huì)議專輯[C];2006年

5 劉穩(wěn);王昕;高雪壘;黃晨;;大空間下送風(fēng)室內(nèi)垂直溫度分布實(shí)驗(yàn)研究[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

6 刁乃仁;Joseph VIRGONE;;用傳熱反問題法確定綜合溫度的探討[A];全國暖通空調(diào)制冷2000年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

7 張倩茹;黃晨;王歡;;大空間縮尺模型下送風(fēng)空氣滯留區(qū)溫度分布實(shí)驗(yàn)研究[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

8 陳光明;范菊莉;張紹志;王葳;;低溫生物顯微臺(tái)的溫度分布[A];制冷空調(diào)新技術(shù)進(jìn)展——第四屆全國制冷空調(diào)新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

9 曹秀琴;吳學(xué)紅;孟志強(qiáng);呂彥力;;敞開式臥式陳列柜食品包溫度分布的數(shù)值模擬[A];走中國創(chuàng)造之路——2011中國制冷學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

10 顧亞雄;鐘聲峙;;He-Ne激光折射法在礦物油溫度分布測試中的應(yīng)用[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國儀器儀表學(xué)會(huì)2004年西南三省一市自動(dòng)化與儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 趙敬德;煤粉火焰三維溫度分布重建及其在燃燒診斷技術(shù)中應(yīng)用的研究[D];浙江大學(xué);2004年

2 朱麗娜;二維穩(wěn)態(tài)傳熱系統(tǒng)的模糊反演及其應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2011年

3 牟其崢;毛細(xì)抽吸兩相回路非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)和傳熱特性的理論分析和試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);1999年

4 李楠;汽油機(jī)缸內(nèi)成分和溫度分布對(duì)可控自燃著火燃燒的影響[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 楊堅(jiān);介質(zhì)中球形顆粒輻射吸收及溫度場分布[D];南京理工大學(xué);2015年

2 唐亞洲;凍土層豎埋供水立管傳熱特性研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 張恩杰;壓機(jī)腔內(nèi)溫度分布的研究[D];吉林大學(xué);2006年

4 梅竹;高緯度地區(qū)混凝土箱梁橋溫度分布分析[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

5 王華明;微小激光微細(xì)加工區(qū)域溫度分布均勻化方法研究[D];電子科技大學(xué);2006年

6 杜鵬;基于ANSYS的風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)部溫度分布模擬研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

7 尹小明;天線陣治療乳腺癌溫度分布的研究及其激勵(lì)源的優(yōu)化[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

8 鄒恒;聚合物片材加熱過程的溫度分布與控制技術(shù)研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

9 郭少飛;基于溫度分布特征快速測定金屬材料疲勞極限方法研究[D];太原理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2016073