瀝青發(fā)泡過程和發(fā)泡條件參數(shù)的仿真研究.pdf

1、我國是公路里程的大國,每年產(chǎn)生的瀝青路面廢舊材料就高達(dá)上億噸,而對廢舊材料的利用率卻非常低。近幾年來,國內(nèi)開始引進(jìn)泡沫瀝青冷再生設(shè)備來改善這種情況。泡沫瀝青技術(shù)中發(fā)泡裝置是至關(guān)重要的部分,揭示瀝青發(fā)泡過程,確定發(fā)泡裝置的結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù),設(shè)計(jì)有效、合理的發(fā)泡裝置對泡沫瀝青技術(shù)的研究具有重要的意義。瀝青發(fā)泡過程的研究,對改善發(fā)泡效果和泡沫瀝青的實(shí)際應(yīng)用具有重要的理論和工程意義。
　　根據(jù)瀝青的實(shí)際發(fā)泡過程,建立了瀝青發(fā)泡膨脹過程仿真模

2、型,利用先進(jìn)計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent,首次對瀝青噴出發(fā)泡腔外的實(shí)際發(fā)泡膨脹過程進(jìn)行模擬研究,建立了模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的直接關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析,驗(yàn)證了建立的瀝青發(fā)泡過程的仿真模型基本符合實(shí)際瀝青發(fā)泡過程。
　　利用建立的仿真模型,研究了發(fā)泡條件參數(shù)對發(fā)泡膨脹率的影響,分析得出發(fā)泡用水量和發(fā)泡過程中的空氣壓力對發(fā)泡膨脹率的影響并不顯著,而發(fā)泡用瀝青的溫度和瀝青的流量對發(fā)泡膨脹率的影響比較顯著。發(fā)泡用水量

3、在1.5％到2.5%范圍變化和發(fā)泡過程中的空氣壓力在0.3MPa到0.6MPa范圍變化時(shí)對發(fā)泡膨脹率的影響不明顯,當(dāng)瀝青入口流量從100g/s到180g/s變化時(shí)和瀝青溫度從150℃到170℃變化時(shí),膨脹率是一個(gè)穩(wěn)定增長的過程。
　　建立了發(fā)泡腔內(nèi)仿真模型,利用Fluent軟件對發(fā)泡腔內(nèi)部的多相耦合場進(jìn)行了分析。在發(fā)泡過程中,空氣的吹入可以促進(jìn)水汽與瀝青的碰撞、附著,增加水汽被瀝青包裹的機(jī)會?？諝獠粎⑴c相變和瀝青的發(fā)泡過程,但可以

4、改善發(fā)泡效果,同時(shí),減少了瀝青與發(fā)泡腔的粘附,并起到清潔發(fā)泡腔的作用。瀝青和水的入口角度、速度直接影響瀝青和水汽的混合效果,導(dǎo)致瀝青的發(fā)泡效果不同。發(fā)泡過程的水用于產(chǎn)生水蒸氣,并為瀝青泡沫膨脹提供動(dòng)力。發(fā)泡中的高溫瀝青一方面為水的蒸發(fā)提供熱量;另一方面,包裹水汽泡,形成瀝青泡沫。
　　利用有限元數(shù)值模擬方法,通過對發(fā)泡腔內(nèi)、外瀝青發(fā)泡過程的數(shù)值模擬,可以有效地對所設(shè)計(jì)的發(fā)泡腔結(jié)構(gòu)、發(fā)泡效果及其影響因素進(jìn)行一定的預(yù)先評價(jià),對實(shí)際發(fā)泡