基于土壤源熱泵的路面融雪數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)臺(tái)建立.pdf

1、在當(dāng)前，冬季路面積雪成為我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展的一大安全隱患，而且傳統(tǒng)融雪方式的種種弊端正在不斷顯現(xiàn)，并成為人們?nèi)找骊P(guān)注的話題。因此本文致力于研究一種節(jié)能、環(huán)保而且有效的新型融雪方式，即基于土壤源熱泵的路面熱力融雪系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)耐寥乐刑崛〉臏\層地?zé)崮芙?jīng)熱泵提升其品位后，輸送到路面埋管中進(jìn)行換熱，從而達(dá)到融雪的目的。
　　本文在分析融雪傳熱機(jī)理和融雪負(fù)荷的基礎(chǔ)上，根據(jù)能量守恒方程，建立了路面融雪的數(shù)學(xué)物理模型。之后利用有限單元法，進(jìn)

2、行了路面融雪穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的求解和分析。主要包括對(duì)路表面溫度、路面內(nèi)溫度場(chǎng)、土壤溫度場(chǎng)、路面熱流密度和循環(huán)加熱流體溫度的分析，研究了這些參數(shù)隨著埋管布置情況，主要是埋管間距和埋管深度的變化規(guī)律。除此之外，通過(guò)分析計(jì)算融雪負(fù)荷，研究了室外氣象參數(shù)，主要包括降雪速度、空氣溫度和室外風(fēng)速，對(duì)路面融雪的影響。
　　在路面融雪的動(dòng)態(tài)分析中，本文主要研究了預(yù)熱時(shí)間對(duì)于融雪的影響，包括：預(yù)熱階段的路面溫度和熱流密度隨預(yù)熱時(shí)間的變化規(guī)律，不同的預(yù)熱

3、情況下，融雪動(dòng)態(tài)過(guò)程中雪層厚度、溫度和熱流密度隨融雪時(shí)間的變化。此外，還討論了如何對(duì)融雪效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的問(wèn)題。
　　最后，本文設(shè)計(jì)并建立了基于土壤源熱泵的路面熱力融雪實(shí)驗(yàn)臺(tái)，介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)從設(shè)計(jì)到施工的詳細(xì)過(guò)程。此實(shí)驗(yàn)臺(tái)即可以驗(yàn)證以上的理論和數(shù)值分析結(jié)果，同時(shí)也為本系統(tǒng)在實(shí)踐中的推廣和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　本課題來(lái)源于“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目—“城市綜合交通系統(tǒng)功能提升與設(shè)施建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”（課題編號(hào)：2006