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在热力管线的运营过程中,地沟温度在一年内出现周期性的上升和下降,在衬砌内产生温度应力,并在一定程度上引起衬砌混凝土的强度改变。地沟周围温度场的研究具有很重要的意义。
本文以热传导理论为基础,推导出了在稳态情况下的“沟内空气—混凝土衬砌—土壤”间的一维热传导公式,并给出了计算材料热力学参数的方法,主要是对换热系数的确定。
然后对北京不同区域的两个地沟断面内的空气温度进行了实测,根据测量数据分析了热力地沟温度场的变化规律。
用ANSYS有限元软件对热力地沟进行了二维数值模拟。对比分析了在不同埋深、不同地面空气温度、不同地沟内空气温度以及不同土壤性质下地沟温度的分布情况。根据计算结果提出了在采用—维热传导公式计算地沟衬砌温度时,衬砌外土壤厚度的经验取值。
最后给出了计算地沟衬砌内、外壁温差的经验公式,并对公式中的参数取值做出了建议。