综合管廊热力舱温度场及热相容性分析

发布时间：2020-03-25 19:13

【摘要】：综合管廊是提升城市韧性发展及综合承载力的新兴基础设施,其在综合利用地下空间资源、解决城市拥堵、改善城市人居环境等方面成效显著。热力管道作为入廊高危管道,其运维安全及所属舱室环境安全是保证管廊正常运行的前提条件。开展综合管廊热力舱温度场和热相容性研究,可以为入廊热力管道的安全运行和标准化研究提供参考依据,对提升综合管廊工程建设水平具有实际借鉴意义。本文通过文献调研综合管廊设计规范及工程案例,分析入廊热力管道及其相容性、热力舱室特征、通风系统特点。在此基础上对入廊热力管道进行传热特性分析,推导符合入廊热力管道实际工况的热损失计算公式。建立考虑通风影响的热力舱温度场数值模型,结合西安某综合管廊热力独立舱,利用CFD模拟分析机械通风模式下热力独立舱的温度场及其影响因子,并提出活塞风入廊的新型通风模式。结合大连某综合管廊热力综合舱,模拟分析电力线缆和热力管道同舱敷设的热力综合舱温度场,研究电力线缆和热力管道之间的热相容性及其影响因素。分析西安综合管廊热力独立舱温度场可知,在机械通风模式下,舱室温度沿管廊内气流组织流动方向逐渐升高,2次/h的通风量即可满足舱室排热需求。舱室横断面垂直方向最大温差2.4℃,检修区左右边界平均温差4℃。前50m长的舱室段温度低于0℃,舱室内部易结冰。增加通风量能有效降低热力舱平均温度,但降低幅度呈递减趋势,而通风速度能有效优化舱室出入口端温度场。针对综合管廊和轨道交通衔接共建的发展趋势,提出活塞风入廊通风的新型通风模式。在活塞风通风模式下,舱室温度场经16个活塞风送风周期后可达稳定状态,温度波动基本控制在1℃以内。舱室平均温度24.5℃,通风入口端温度提高到13℃,能有效解决舱室入口端结冰和舱室整体温度过冷的问题。在最低和最高的最不利送风温度工况下,舱室温度场依然维持在7℃~36℃之间,进一步验证了活塞风入廊的可行性。增加活塞风通风量可以缩短温度场稳定所需周期和降低舱室平均温度。分析大连综合管廊热力综合舱温度场可知,热力综合舱内电力线缆敷设区域的环境温度在热力管道散热量影响下提高1℃左右,且该温升效果有利于电力线缆运行,热力管道和电力线缆同舱敷设热相容性良好。热力综合舱通风换气次数每减少1次/h,巡检区域的平均温度提高1.8℃,电力线缆周围环境提高4℃以上。通风量对电力线缆和热力管道热相容性影响程度高,应控制在合理范围之内。
【图文】：

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图 1-1 综合管廊与地下轨道交通衔接共建廊热力管道传热特性研究现状年张呼生[12]通过建立热力管道架空和直埋两种敷设方式的散热特比两种模型差别的基础上进一步研究热力管道表面散热特性，管道热损失在两种敷设方式下随热媒温度变化的曲线, 为热力用提供了参数。年远亚群[13]对有保温层的热力管道利用 ANSYS 有限元软件建立

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文（2）研究入廊热力管道在综合管廊内的传热过程，推导综合管廊热力管道热损计算公式。建立通风影响下热力舱温度场数值模型，进行求解并验证模型的有效性。（3）结合西安某综合管廊热力独立舱，模拟在机械通风模式下综合管廊热力舱室温度场，研究温度场的分布规律及其影响因子。针对综合管廊与轨道交通衔接共建的趋势，在研究轨道活塞风特点的基础上，，提出活塞风入廊的新型管廊通风模式，并模拟分析活塞风通风模式下热力独立舱的温度场分布规律及其影响因子。（4）结合大连某综合管廊热力综合舱，模拟分析热力管道与电力线缆同舱敷设的热力综合舱温度场，对比热力管道在供热和非供热两种工况下对电力线缆敷设热环境的影响，研究两者同舱敷设的热相容性及其影响因子。技术路线如图 1-1 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU990.3

【参考文献】