发热电缆用于路面融雪化冰的实验研究

为了掌握发热电缆用于路面融雪化冰的特性,建立了发热电缆路面融雪化冰的实验装置,对公路试件表面及内部的温度分布、升温过程进行了测量,探讨了北京地区沥青混凝土道路铺装发热电缆的功率及应用．研究结果表明:外界气候条件(尤其是气温)是影响发热电缆融雪效果的主要因素,单位面积的发热电缆的铺装功率为250-350 W,可以满足北京地区的路面融雪化冰要求．     

一种新型的融雪化冰系统

基于热力融雪化冰技术,研发设计一种新型融雪化冰系统。该系统由发热、隔热、导热以及控制模块四部分组成。利用发热电缆产生热量,用复合碳进行热量的均匀传导,并采用泡沫玻璃进行隔热。通过路表温度、融冰动力学和隔热性能实验分析,该系统融雪化冰效果较好,且在整个运行过程中系统热损耗较小。     

内置式发热电缆路面除雪融冰能效分析

针对路面内置式碳纤维发热电缆融雪化冰的具体情况,建立路基结构的热力学模型和有限元分析模型,采用瞬态热分析方法,计算出路基内部温度场分布情况。采用实验测定数据对有限元模型进行修正后,研究发热电缆铺设间距、埋深、输入电流以及环境温度和风力等因素对发热效率的影响。最后结合工程施工情况,确定一组优化的发热电缆铺设参数和加热控制参数,提高了发热能效,为内置式碳纤维电缆路基施工提供了理论依据。     

地源热泵路面融雪化冰可靠性设计及应用分析

分析了地源热泵路面融雪化冰系统的随机性,基于可靠度理论,提出了路面融雪化冰的可靠性设计方法及设计步骤,推导出了可靠度计算公式.考虑主要因素的随机特征,结合工程实例进行设计计算.结果表明,降雪量的变异性及系统的可靠度对融雪化冰耗热量的影响较大.与确定性计算方法相比,路面融雪化冰可靠性理论对研究系统的安全、稳定性具有重要意义,为系统的优化设计奠定了基础.     

地能利用中道路融雪逐年运行过程分析

针对道路集热蓄能融雪化冰过程进行逐年运行分析,研究能源利用状况。结果表明:冬季大雪量和密集降雪的融雪过程将导致地下温度连续下降,系统功耗增加。通常最大瞬时吸热率发生在融雪过程的开始时段,随着进程吸热率逐渐降低,并存在一定波动。逐年的地能利用将导致地下均衡温度降低,热泵系统COP降低。算例分析表明,5年后地下均衡温度降低8.5%。由此可知,利用太阳能路面集热和季节性地下蓄能将是热融雪化冰技术可持续应用的重要保证。     

空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率影响研究

为分析空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率的影响,综合考虑公路路面、外部环境及碳纤维发热电缆的传热特性,利用红外热成像技术与数值模拟,分析了隔热层对融雪路面升温速率的影响,揭示了空心陶瓷微珠的隔热机理。研究结果表明：空心陶瓷微珠隔热层能够显著提高融雪路面的升温速率,增设隔热层升温速率提高23.4%~35.3%,在电缆间距200 mm、埋深5 cm的试验路段,经过2 h升温试验,路面最高温度从-5.2℃达到1.8℃,平均升温速率为3.5℃/h。空心陶瓷微珠组合形成的反热隔热层,能很好地吸波反射、降低导热率,减小热量向下传播,使热量多集中在路面上层,温度场分布更加均匀。增设空心陶瓷微珠隔热层较减小电缆间距可节约88.3%~91.7%的材料成本。     

路面融雪化冰可靠性分析

为研究多个随机因素对地源热泵路面融雪化冰可靠性的影响,在分析融雪化冰原理的基础上,以可靠性理论为工具,建立了考虑多个参数随机性的可靠性方程.介绍了中心点法和验算点法,利用中心点法直接推导出可靠指标和失效概率计算公式,用验算点法结合迭代法求出可靠指标及验算点设计值.结合工程实例考虑不同环境条件及可靠度条件下融雪化冰的耗热量,结果表明降雪量的变异性、室外温度的变异性对耗热量有较大影响.与只考虑降雪量一个随机因素的变化相比,考虑降雪量、室外温度多因素影响的耗热量虽说会增加,但更能保证系统的安全、稳定,同时降雪量的变化对耗热量的影响比室外温度变化对耗热量的影响显著.中心点法和验算点法对比表明,两者的结论是一致的,采用验算点法的计算量比中心点法大,但验算点法计算精度较高.     

电极对碳纤维导电发热混凝土性能的影响

研究了四电极法和埋入电极法得到的电阻差异性规律，同时也研究了埋入不锈铜片电极及埋入网状电极在电阻率、电热效果方面的差异，提出了可采用上下式电极来制作导电发热混凝土的方案，并将路面融雪化冰用碳纤维导电混凝土所需的碳纤维体积含量降低到了0．22%，不仅可以大幅降低制作发热混凝土的成本，而且还可以提高发热混凝土铺层的强度。     

导电混凝土电热层布置对路面除冰效果的影响

介绍了导电混凝土的概念及碳纤维混凝土的电热效应；从能量守恒的角度分析了导电混凝土电热层的不同布置对混凝土路面融雪化冰效果的影响。分析结果表明，采用导电混凝土覆层的形成布置电热层可取得较好的融雪化冰效果，导电混凝土覆层的厚度为40－50mm。     

基于微波作用的道路冬季化冰技术

现阶段我国道路冬季除冰技术存在的问题包括:机械除冰雪等传统方法易使路面结构破坏、太阳能融雪等利用天然能量处治冰雪方法投入费用较高.微波化冰技术是一种具有较高工作效率、有效保护路面结构的道路冬季养护新技术.基于道路微波化冰机理,以ABAQUS有限元模拟与室内试验为主要研究方法,分析了普通沥青路面与水泥路面对微波的吸收能力,得到了微波频率、微波输出功率、微波导出口距路表距离、外界温度、结冰厚度、结冰纯净度等因素对道路微波化冰效果的影响,研究了3种磁性金属材料四氧化三铁(Fe3O4)、羟基铁粉RW和羟基铁粉YW1的吸波能力及将它们掺入路表结构后对道路微波化冰效果的改善作用.最后提出了冬季最低温度高于-30℃地区道路微波化冰技术最佳应用方案.     

橡胶颗粒沥青路面除冰效果及影响因素分析

为了深入研究橡胶颗粒沥青路面的除冰雪效果,本文从橡胶颗粒沥青路面的除冰机理入手,分析了在车辆荷载作用下路表冰层破碎的原因。借鉴路面破损状况评价指标的计算方法,提出了冰层破碎率作为评价橡胶颗粒沥青路面除冰能力的定量型指标。以破碎率为基础,通过室内试验分析了路面层厚度、混合料回弹模量和冰层厚度对除冰能力的影响。为橡胶颗粒除冰雪路面的推广奠定了基础。     

导电混凝土电热除冰化雪的功率分析

分析了目前常用除冰化雪方法的利弊，介绍了导电混凝土电热除冰雪的工作原理；从能量守恒的角度分析了导电混凝土电热除冰雪的最低功率需求；实验测试了碳纤维混凝土电热功率与电压的关系，表明碳纤维混凝土通电后产生的热量能够满足冬季路面除冰化雪的需要。     

基于微波与磁铁耦合发热效应的融雪除冰技术

为提高道路的融雪除冰效率,实现冬季道路雪后快速畅通,对基于微波与磁铁耦合效应的融雪除冰技术进行了试验研究。首先测定了磁铁矿集料的技术性质和磁铁矿沥青混凝土的路用性能;其次通过微波发热试验对比分析了普通集料和含磁铁集料的微波发热效率;最后通过室内除冰试验分析了磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率。结果表明:磁铁矿沥青混凝土路用性能能够满足规范要求;磁铁矿集料的微波发热效率约为普通集料的20倍;磁铁矿沥青混凝土的微波除冰效率约为普通沥青混凝土的10～30倍。     

雪后路面大量“撒盐”的危害及防护措施

2008年初南方地区抗击雪灾中大量使用融雪剂清除冰雪,进而引发对融雪剂所带来危害的关注,呼吁有关部门高度重视融雪剂对钢筋混凝土路面的腐蚀危害,提出合理除雪和科学使用融雪剂的方法。     

导电混凝土除冰化雪系统输入功率的有限元计算

用有限元程序成功地分析了导电混凝土除冰化雪系统.通过对除冰时的分析,验证了方法的正确性,同时得到了除冰时间与输入功率的关系,进而确定了除冰时所需的最小功率.通过对除雪时的分析,得到了经济合理的除雪方式及最小输入功率,为导电混凝土的制作和该系统的工程应用提供了坚实的理论基础.     

Experimental Study on Methane Explosion Ignited by Sparks of Cable Bolt Breakage

An experimental device was designed for studying methane explosion ignited by sparks of cable bolt breakage. With the methane concentration being in explosion range, a series of experiments were conducted to study the law of spark generation during cable bolt breakage and the probability of methane explosion caused by the spark. The results show that the probability of generating sparks during cable bolt breakage is 50%. The spark generated by the breakage of steel cable bolt strand can‘t ignite a methane explosion. A detection was carried out using infrared-ray imaging apparatus (IRIA) to measure temperature of the spark generated by cable bolt breakage. It is indicated that the maximum temperature of the spark generated by cable bolt breakage is far less than the required ignition temperature for a methane explosion.     

教学组团夏季室外热环境特征与计算模型验证

对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测。根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征。测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空〉天井〉透水砖路面〉不透水砖路面〉混凝土路面。夜间,各测点的热舒适性基本一致。将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究。研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合。     

Influential Factors on Deicing Performance of Electrically Conductive Concrete Pavement

The deicing experiment of carbon fiber reinforced electrically conductive concrete （CFRC） slab was conducted in laboratory at first, then the deicing process of CFRC parement was analyzed by means of finite element method （FEM）. At last, based on the energy conservation law and the computing restdts of finite element method, the influential factors including the setting of electric heating layer, environmental temperature, the thickness of ice, material parameters, and deicing power on deicing performance and energy consumption were discussed.