本文選題：瀝青路面　切入點(diǎn)：太陽能　出處：《武漢理工大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：瀝青路面太陽能集熱系統(tǒng)是近年來興起的一種新型能源利用技術(shù),為太陽能的開發(fā)利用提供了一個(gè)全新的有效途徑,對(duì)于解決瀝青路面的夏季高溫變形和冬季融雪化冰難題具有重要意義。本文結(jié)合傳熱學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的基本原理,對(duì)瀝青路面太陽能集熱系統(tǒng)功能層集熱與融雪性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了協(xié)同研究,并分析了不同氣候分區(qū)下功能層集熱和融雪性能的沿程(沿?fù)Q熱介質(zhì)流動(dòng)方向)變化規(guī)律,研究成果為瀝青路面功能層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)依據(jù),并為該系統(tǒng)的進(jìn)一步工程化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。主要研究工作如下:(1)三維非穩(wěn)態(tài)瀝青路面集熱和融雪傳熱模型的建立與驗(yàn)證基于Ansys Workbench有限元分析平臺(tái),結(jié)合換熱介質(zhì)的非定常流動(dòng)(流體的溫度、密度、壓力等任一物理量隨時(shí)間的變化而改變的流動(dòng)),建立了三維非穩(wěn)態(tài)“流體-路面-環(huán)境”瀝青路面集熱模型,以及“流體-路面-雪層-環(huán)境”瀝青路面融雪化冰模型。通過室內(nèi)集熱實(shí)驗(yàn)和室外融雪實(shí)驗(yàn),開展了模型驗(yàn)證工作,結(jié)果表明:建立的兩個(gè)模型具有較高的精確度,為本文下一步研究奠定了良好的基礎(chǔ)。(2)功能層集熱與融雪雙過程關(guān)鍵參數(shù)協(xié)同研究利用所建立的三維非穩(wěn)態(tài)模型,系統(tǒng)研究了包括管徑、埋管深度、管間距等換熱管道設(shè)計(jì)參數(shù),換熱管道和瀝青混凝土材料的熱導(dǎo)率、比熱等熱學(xué)參數(shù),換熱介質(zhì)溫度、流速等狀態(tài)參數(shù)在內(nèi)的一系列關(guān)鍵參數(shù)對(duì)功能層集熱和融雪性能的影響規(guī)律,并采用靈敏度分析的方法研究了各參數(shù)對(duì)功能層性能的影響程度。結(jié)果表明:在集熱與融雪過程中,功能層中熱量的傳遞方向相反但傳遞過程類似,因此影響集熱與融雪性能的內(nèi)部因素是一致的�？偟膩碚f,采用大管徑、淺埋管深度、窄管間距,能夠提高功能層的集熱與融雪效率,其中管徑和管間距是最主要的影響參數(shù)。另外,提高瀝青混凝土的導(dǎo)熱能力,是一種改善功能層集熱與融雪性能的有效方法。同時(shí),換熱介質(zhì)溫度的高低對(duì)兩個(gè)過程效果的影響也十分顯著。而換熱介質(zhì)流速對(duì)于對(duì)兩個(gè)過程效果的影響則十分微弱。(3)功能層集熱與融雪性能沿程變化規(guī)律研究以上述研究結(jié)果為基礎(chǔ),建立了4m×4m的大尺寸模型,研究了冬夏不同氣候區(qū),功能層集熱與融雪性能的沿程變化規(guī)律。結(jié)果表明:在集熱方面,雖然功能層的集熱效率?、單位管長(zhǎng)溫度升lT均沿程下降,但在不同的氣候條件下,功能層整體均能取得良好的降溫和集熱效果。換熱介質(zhì)出水溫度的增加幅度取決于環(huán)境溫度和換熱管道的長(zhǎng)度,本研究范圍內(nèi)出水溫度能夠升高10℃以上,這表明出水的熱品質(zhì)是可期待的,有益于能量的跨季節(jié)儲(chǔ)存。在融雪方面,融雪效果主要取決于換熱介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度。對(duì)于某一結(jié)構(gòu)確定的功能層,加熱熱流hQ沿程下降,但hQ主要取決于換熱介質(zhì)溫度,基本不受環(huán)境溫度的影響,且加熱熱流沿程降幅百分比主要取決于功能層的結(jié)構(gòu)參數(shù),基本不受換熱介質(zhì)溫度的影響,這意味著只要確定了功能層的結(jié)構(gòu),依據(jù)入水溫度,就能得出單位管長(zhǎng)溫度降lT的變化趨勢(shì)。
[Abstract]:Based on the principle of heat transfer and fluid dynamics , a series of key parameters , including pipe diameter , buried pipe depth , pipe spacing , etc . ( 3 ) The change law of heat and snow melting behavior of the functional layer is studied on the basis of the above research results . The results show that the thermal quality of the heat transfer medium can be increased by more than 10 鈩，

本文編號(hào)：1699553