| 题名 | 青藏铁路冻土区低温热管能量传输条件和降温效果研究 |
| 作者 | 郭宏新 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 青藏铁路 低温热管 多年冻土 能量基础 能量转换 |
| 其他题名 | Study on the Energy Transmission Conditions and Cooling Effect of Heat Pipe in Permafrost Regions of Qinghai-Tibet Railway |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 中文摘要 | 青藏铁路和青藏公路冻土路基工程中广泛应用的低温热管主要功效是降低土体温度，保护多年冻土。从能量转换的角度而言，这种功效的产生主要是因为：当热管冷凝段环境温度低于热管蒸发段土体温度时，热管启动工作将外界能量环境和土体能量环境连接起来，并通过发挥自身的功能，将土体热量不断的传入外界环境中，也即将外界环境的冷量导入土体，从而降低土体温度，达到保护多年冻土之目的。 因此，作者认为，低温热管在寒区工程中的应用，其效果如何主要受三个方面能量传输条件控制： 1) 冷凝段大气环境负温延续时间和负温累积程度，它由气候冻结指数所决定； 2) 蒸发段土体温度，主要指大气环境为负温时的土体温度；由冻土温度特征决定； 3) 低温热管导冷能力，由其本身结构特征所决定。 据此，本文从了解热管应用的一般环境地质条件入手，根据青藏铁路冻土区现场观测资料，系统研究分析了青藏铁路低温热管散热导冷作用的能量基础条件（气温、冻土地温、热管结构特征）对导冷效果影响，通过建立的热管导冷过程数理模型计算、低温热管导冷效果现场试验和热管路基导冷效果数值模拟对导冷效果进行了研究分析。通过论文的工作，作者认为： 1) 源于热管理论的低温热管技术在其设计理论及产品生产工艺等方面都是成熟可靠的，在考虑小温差传热特点的基础上确定合理的充液量，从而保证了热管具备实现其设计目的的稳定可靠的特性；不同冷热段面积比的热管，在相同运行时刻，比值大的热管瞬时导冷量要大，但当面积比大于0.9以后，导冷量随面积比的增大并不明显；其他条件相同时，管径大的热管导冷量大。 2） 在未来气温升高预测背景下，青藏铁路冻土区不同地段的气候冻结指数及其年际变化能够保证热管导冷作用的能量来源，热管埋设部份冻土温度及其变化能够保证热管工作启动条件，因此，即使考虑未来气温升高的因素，应用热管依然有基本的能量条件； 3） 热管导冷效果现场试验研究和数值计算研究表明，低温热管导冷效果的累积降低了不同深度土体温度，结合本文对青藏铁路低温热管导冷作用的能量基础条件和热管能量转换条件研究结果，证明了在气温升高趋势下低温热管应用在青藏铁路冻土区路基工程中的工程可靠性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 134 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21893]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭宏新. 青藏铁路冻土区低温热管能量传输条件和降温效果研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
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