原文传递
地源热泵道路融雪系统可靠性设计方法研究
| 论文题名： | 地源热泵道路融雪系统可靠性设计方法研究 |
| 关键词： | 地源热泵;道路融雪系统;传热热阻;随机分析;可靠性设计 |
| 摘要： | 冬季道路冰雪是影响交通畅通的重大安全隐患，全世界每年由于冰雪问题造成的直接经济损失年平均达数亿元。然而，传统的除雪方式却有着许多弊端：破坏生态环境和道路桥梁结构，成本高、效率低等。因此，研究新的融雪方式具有重要的现实意义。在夏季，路表面吸收太阳辐射能，促使路面温度过高，昼夜温差太大，从而引发温度应力，产生温度裂缝，给道路的耐久性造成很大冲击，影响其使用寿命。 在对于当前世界能源、经济、环境和技术等因素进行综合考虑的基础上，我们提出基于地源热泵技术的道路融雪化冰系统。该系统是将地源热泵和融雪化冰相结合的一种新的用能方式。该技术从地下岩土层中提取低位热能，经热泵机组提升后，最终将热量传到路面，从而达到融雪化冰的需要。在夏季，埋管内流体将路面吸收的太阳辐射热能“带走”，通过热泵技术储存到地下，既控制路面温度不至于过高，又能将夏季太阳能储藏，供冬季融雪取用。 本文通过地源热泵道路融雪系统传热分析，建立传热数学模型，探讨道路融雪传热机理，运用有限元分析软件模拟热流体加热道路体传热过程，研究道路温度场分布和路面温度变化趋势，对比分析不同温度热流体作用下路面温度场变化，综合考虑节能和经济性，研究得到：热水管埋置深度适宜为70mm至80mm；换热管内热流体适宜温度为35℃至42℃，最佳预加热时间为一小时。 针对道路融雪耗能分析，研究路面融雪热负荷与环境温度、道路体温度、风速等关系，结果表明：环境温度和道路体温度是影响路面融雪耗能量的关键因素。能耗量随环境温度变化幅度较大，且随着温度的升高能耗量减少。 通过道路融雪系统和地埋管换热系统换热量分析，建立道路融雪系统和地埋管系统数学关系模型，探讨地源热泵道路融雪系统常规设计方法。 针对地源热泵道路融雪系统影响因素随机分析，提出地源热泵道路融雪系统可靠性设计方法。并基于道路体热阻随机性和换热管长变异性，提出融雪热水管长可靠性设计公式。 综上所述，本文针对基于地源热泵技术的道路融雪化冰系统进行了基础应用研究，并提出了系统可靠性设计方法和融雪热水管长可靠性设计公式，为融雪新技术的推广应用和工程设计提供了理论支持和新思路。 |
| 作者： | 李鹏 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 管昌生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
