面向余热消除的管廊通风研究

作     者：黎仁贺 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邢金城;李勇刚

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 081403[工学-市政工程] 0814[工学-土木工程] 0833[工学-城乡规划学] 

主      题：综合管廊 自然通风 机械通风 数值模拟 土壤热工性能 

摘      要：随着科技、经济与社会的发展,城市建设需求与市政管线的干线敷设需求都在逐步增长,二者对地上空间的占用矛盾逐渐加剧。合理开发利用地下空间并对管线进行规划建设可以有效解决这一矛盾,地下综合管廊正因此逐渐成为城市规划建设的基础设施之一。我国综合管廊研究与应用仍处于初期阶段,存在一些亟待解决的问题。经查阅文献发现,在管廊正常运行时,对于其内部余热消除问题的研究较少。因此,本文就管廊正常通风工况展开了研究,采用实地测试与数值模拟相结合的方法,对管廊的通风方式进行了研究分析,以期为管廊设计提供必要的理论和数据参考。首先,实地测试了苏州两个管廊的电力舱,获取了管廊A电力舱夏季一段时间的空气温度、壁面温度与电缆表面温度数据,获取了管廊B电力舱全年的相应温度数据,并进行了整理分析。其次,依据实测管廊建立了数学模型,并以实测数据验证了几何模型简化、网格划分、边界条件设置与土壤热工性能参数设置的可靠性。最后,采用经过验证的数学模型研究了管线散热强度对管廊自然通风与机械通风的影响。研究成果如下:(1)在对管廊等地下结构或设施的温度场进行非稳态数值模拟时,时间步长可取24小时,外界空气温度采用当地空气日均温度,应综合考虑周围土壤含水量及其随时间的变化对土壤热工性能参数的影响。(2)在自然通风工况下,确定了管线允许的最大散热强度的计算方法;给出了管廊运行稳定后管廊内空气温度与壁面温度的预测方法。(3)在全年机械通风工况下,随着散热强度与风量的增加,不考虑土壤换热计算得到的风量与模拟得到的风量之比降低,当比值为1时的散热强度可视为临界值。当散热强度小于临界值时,实际所需风量小于计算风量;而当散热强度大于临界值时,应在不考虑土壤换热时计算出的风量的基础上附加一定风量以保证管廊安全运行。