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原文传递蒸汽射流除冰机理及效率研究

论文题名：	蒸汽射流除冰机理及效率研究
关键词：	道路养护;蒸汽射流;数值模型;除冰效率
摘要：	冰雪灾害危害极大,如何快速高效环保地除冰已成为广受关注的研究课题。早期除冰主要有机械法、化学法和物理能量法三种,但具有冰渣残留、路面侵蚀、能耗大、成本高、效率低等缺陷。本文提出将蒸汽射流用于快速去除路面冰层,即将具有一定温度、压力和倾角等射流参数的蒸汽流体,经过射流嘴喷出,直接冲击冰层与路面接合区域,使该区域的温度迅速升高至零度以上,再借助机械铲斗的推挤作用,实现冰层与路面的快速分离。通过建立射流除冰的数值模型,研究射流冲击区域流固耦合传热行为及其微观组织状态的变化特征,获得不同射流参数对除冰效率的影响规律。具体工作与结论如下。1分析了影响冬季快速除冰的相关因素,确定了环境温度,射流压力、角度和射流嘴组织结构作为除冰效率的五个研究对象。2引入并研究流体动力学基本理论,对射流冲击除冰过程的传热行为进行了分析,并以此为基础,确定了适合于本研究的除冰效率评价方法。3研究环境温度作用下的热传递规律,得出随着外界环境温度的升高,除冰效率也逐步提高,二者成正比关系。4仿真研究了各种射流参数和射流嘴结构对系统除冰效率影响规律,结果表明:随着射流初始压力的增加,除冰效率也相应增大,但是,除冰效率并不呈现出单调性增大的趋势,当压力值为12atm左右时,实现除冰效率和能量耗费的合理配比;狭缝射流嘴的除冰效率要略高于圆形阵列结构,但是所付出的能量也较高;研究了三种不同孔径分布情况下温度分布规律,得出当H/D值为5左右,S/D值与之相仿时,除冰效率最优;研究对比了斜角度射流冰层温度分布规律及除冰效率,得出了小角度的斜射流除冰效率较高,且对路面和冰层接合部的冰层作用更加明显,最佳射流角度在15°左右。
作者：	侯庆落
专业：	系统理论
导师：	张凯
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京信息工程大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文