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寒区隧道地源热泵型供热系统取热段温度场解析
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U45[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]同济大学地下建筑与工程系,上海200092, [2]同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092, [3]东南大学岩土工程研究所,江苏南京210096, [4]中铁十五局集团有限公司,河南洛阳471000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50878150); 交通部西部交通建设科技项目资助(2009318822047); 长江学者和创新团队发展计划资助(IRT1029)
中文摘要:

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。供热系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热。取热段位于隧道中部,获取围岩中的地热能。隧道取热段温度场由热交换管外围岩温度场和热交换管内流体温度场两部分组成。建立考虑衬砌结构和热源的隧道取热段热交换管外围岩传热模型,利用叠加原理、拉普拉斯变换和积分变换相结合的方法获得取热段温度场解析解。基于能量守恒原理建立热交换管内流体传热模型,根据热交换管外围岩温度场,利用迭代法计算热交换管的出口温度。采用反分析的方法确定试验段围岩的综合热物性参数,将理论解与现场试验数据对比分析,其精度满足工程要求。取热段温度场理论解为系统的设计提供理论指导。

英文摘要:

In order to prevent freezing damage in cold regions tunnels,tunnel heating system using heat pump was introduced for the first time at Linchang tunnel in Inner Mongolia Autonomous Region of China.The tunnel heating system consists of the heating section,absorbing section,heat pump,collector,and distributor line.This system can be used for heating lining and drainage system in tunnel portal.Absorbing section exacts geothermal energy from the surrounding rock of the central part of the tunnel and consists of surrounding rock outside of the heat exchanger pips and fluid in the pipes.The heat transfer model of surrounding rock is obtained considering lining structure and heat resource.The analytical solution can be obtained using the superposition principle,Laplace transform and finite integral transfer method.The heat transfer model of liquid is based on energy conservation method.Back analysis method is used to determine the thermal physical parameters.The outlet temperature can be obtained by the iterative method.Accuracy of the analytical solution is examined by comparing the calculated results with measured results.It is found that the calculated values well agree with those measured in the field.The results of temperature field theory solutions can provide theoretical guidance for the system dasign.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823