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基于土壤源热泵的路面融雪数值分析与实验台建立
| 论文题名： | 基于土壤源热泵的路面融雪数值分析与实验台建立 |
| 关键词： | 路面融雪;土壤源热泵;有限单元法;数值分析;实验台 |
| 摘要： | 在当前，冬季路面积雪成为我国交通事业发展的一大安全隐患，而且传统融雪方式的种种弊端正在不断显现，并成为人们日益关注的话题。因此本文致力于研究一种节能、环保而且有效的新型融雪方式，即基于土壤源热泵的路面热力融雪系统。本系统能够将从土壤中提取的浅层地热能经热泵提升其品位后，输送到路面埋管中进行换热，从而达到融雪的目的。 本文在分析融雪传热机理和融雪负荷的基础上，根据能量守恒方程，建立了路面融雪的数学物理模型。之后利用有限单元法，进行了路面融雪稳态数学模型的求解和分析。主要包括对路表面温度、路面内温度场、土壤温度场、路面热流密度和循环加热流体温度的分析，研究了这些参数随着埋管布置情况，主要是埋管间距和埋管深度的变化规律。除此之外，通过分析计算融雪负荷，研究了室外气象参数，主要包括降雪速度、空气温度和室外风速，对路面融雪的影响。 在路面融雪的动态分析中，本文主要研究了预热时间对于融雪的影响，包括：预热阶段的路面温度和热流密度随预热时间的变化规律，不同的预热情况下，融雪动态过程中雪层厚度、温度和热流密度随融雪时间的变化。此外，还讨论了如何对融雪效果进行评价的问题。 最后，本文设计并建立了基于土壤源热泵的路面热力融雪实验台，介绍了实验台从设计到施工的详细过程。此实验台即可以验证以上的理论和数值分析结果，同时也为本系统在实践中的推广和应用奠定了坚实的基础。 本课题来源于“十一五”国家科技支撑计划重点项目—“城市综合交通系统功能提升与设施建设关键技术研究”（课题编号：2006BAJ18B05-04）。 |
| 作者： | 李宁 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 姜益强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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