凍土層豎埋供水立管傳熱特性研究.pdf

1、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

2、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、初始水溫等對管道傳熱的影響。
　　針對現(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流換熱系數(shù)，以及實(shí)際

3、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，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