基于土壤源熱泵的路面融雪數(shù)值分析與實驗臺建立.pdf

1、在當前，冬季路面積雪成為我國交通事業(yè)發(fā)展的一大安全隱患，而且傳統(tǒng)融雪方式的種種弊端正在不斷顯現(xiàn)，并成為人們日益關注的話題。因此本文致力于研究一種節(jié)能、環(huán)保而且有效的新型融雪方式，即基于土壤源熱泵的路面熱力融雪系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠將從土壤中提取的淺層地熱能經(jīng)熱泵提升其品位后，輸送到路面埋管中進行換熱，從而達到融雪的目的。
　　本文在分析融雪傳熱機理和融雪負荷的基礎上，根據(jù)能量守恒方程，建立了路面融雪的數(shù)學物理模型。之后利用有限單元法，進

2、行了路面融雪穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的求解和分析。主要包括對路表面溫度、路面內溫度場、土壤溫度場、路面熱流密度和循環(huán)加熱流體溫度的分析，研究了這些參數(shù)隨著埋管布置情況，主要是埋管間距和埋管深度的變化規(guī)律。除此之外，通過分析計算融雪負荷，研究了室外氣象參數(shù)，主要包括降雪速度、空氣溫度和室外風速，對路面融雪的影響。
　　在路面融雪的動態(tài)分析中，本文主要研究了預熱時間對于融雪的影響，包括：預熱階段的路面溫度和熱流密度隨預熱時間的變化規(guī)律，不同的預熱

3、情況下，融雪動態(tài)過程中雪層厚度、溫度和熱流密度隨融雪時間的變化。此外，還討論了如何對融雪效果進行評價的問題。
　　最后，本文設計并建立了基于土壤源熱泵的路面熱力融雪實驗臺，介紹了實驗臺從設計到施工的詳細過程。此實驗臺即可以驗證以上的理論和數(shù)值分析結果，同時也為本系統(tǒng)在實踐中的推廣和應用奠定了堅實的基礎。
　　本課題來源于“十一五”國家科技支撐計劃重點項目—“城市綜合交通系統(tǒng)功能提升與設施建設關鍵技術研究”（課題編號：2006