發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰的技術(shù)研究.pdf

1、在我國北方冬季，下雪或結(jié)冰引發(fā)交通事故，對交通造成影響，給人民生活和國民經(jīng)濟(jì)造成損失。目前廣泛使用的融雪劑化雪方法不僅對路面及設(shè)施造成損害，而且破壞環(huán)境。因此，迫切需要尋求一種新型的融雪化冰方法。 本課題主要通過實(shí)驗(yàn)研究、有限元數(shù)值分析對于發(fā)熱電纜融雪化冰系統(tǒng)進(jìn)行研究，對道路表面及結(jié)構(gòu)層內(nèi)的溫度分布、升溫規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)值模擬分析，對該方法在我國北方地區(qū)的可行性進(jìn)行探討。在此基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的初步控制方案，并對采用融雪化冰

2、系統(tǒng)的社會經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了初步探討。本文的工作如下： (1)開展了發(fā)熱電纜融雪化冰的實(shí)驗(yàn)研究。依據(jù)國外推薦的鋪裝功率為250-400W/m2，在實(shí)驗(yàn)中采用270W/m2，嚴(yán)格按照道路和發(fā)熱電纜的施工工藝制作了1m2的模型試件，對不同氣象條件下的融雪效果、化冰效果、表面升溫和結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度進(jìn)行了測試。 (2)利用傳熱學(xué)理論，建立發(fā)熱電纜融雪化冰系統(tǒng)傳熱的數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)出結(jié)構(gòu)層內(nèi)的導(dǎo)熱微分方程和定解條件，并利用有限元軟件ANSYS

3、對其進(jìn)行求解，將求解結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了模型的合理性。并在此基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度場、上表面溫度分布和升溫規(guī)律、預(yù)熱時(shí)間融雪效果進(jìn)行了理論研究。 (3)研究發(fā)熱電纜融雪化冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功率的主要影響因素：包括結(jié)構(gòu)層的材料物性、氣象條件、鋪裝方案等，提出鋪裝功率的指導(dǎo)方案，并提出單個(gè)回路和整個(gè)系統(tǒng)的初步自動控制方案。 (4)通過將發(fā)熱電纜融雪化冰方法與廣泛應(yīng)用的融雪劑化雪進(jìn)行對比