[碩士]碳纖維發(fā)熱線用于路面融雪化冰的技術(shù)研究

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　　[碩士]碳纖維發(fā)熱線用于路面融雪化冰的技術(shù)研究　　學科專業(yè):結(jié)構(gòu)工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：大連理工大學　　學位年度：2008　　路面狀況的好壞是影響道路交通的重要因素，在冬季，當水泥混凝土路面困降雪而積雪結(jié)冰時，給行車安全和人民生活帶來了嚴重的影響，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。目前世界各國廣泛采用撒鹽(NaC1,CaCl2)來融雪化冰的方法，嚴重影響道路路面混凝土的耐久性，對路面設施造成損害，破壞周圍生態(tài)環(huán)境，因此尋求新型的融雪化冰方法具有十分重要的現(xiàn)實意義。　　本文將碳纖維發(fā)熱線作為電熱材料鋪設于混凝土路面中，以路面冬季融雪化冰為研究背景，重點對碳纖維發(fā)熱線混凝土的電熱效應融雪化冰的可行性進行了研究，同時應用傳熱學知識，對影響融雪化冰效果的因素進行了試驗分析，所做的研究對碳纖維發(fā)熱線用于混凝土路面融雪化冰的工程應用提供了理論基礎和參考價值。主要工作如下:　　 (1)根據(jù)能量守恒定律，建立并求解碳纖維發(fā)熱線混凝土電熱升溫和降溫微分方程，得到碳纖維發(fā)熱線混凝土在升溫和降溫階段溫度隨時間的變化曲線，該曲線綜合反映了混凝土的截面尺寸、散熱面積、電熱功率以及對流輻射換熱系數(shù)對混凝土升降溫過程的影響。通過試驗測試布置碳纖維混凝土的電熱升溫和降溫曲線，試驗結(jié)果與理論計算值吻合較好。　　 (2)利用碳纖維發(fā)熱線的電熱效應進行路面融雪化冰時，對流輻射換熱損失是影響路面融雪化冰效果的主要因素，而風力等級、環(huán)境溫度、有無隔熱層等對熱量損失有很大影響。通過分析混凝土大板在不同的輸入功率下板表面溫升與風力等級、環(huán)境溫度的關(guān)系，得到風力等級、環(huán)境溫度對板表面溫升效果的影響;通過對混凝土小板有、無隔熱層的溫升試驗研究，得到有、無隔熱層時板表面溫升效果的差別?！　? (3)建立碳纖維發(fā)熱線混凝土板融雪化冰的試驗裝置，對碳纖維發(fā)熱線混凝土板的發(fā)熱均勻性進行試驗測試，研究結(jié)果表明，當間距為10 cm時，碳纖維發(fā)熱線混凝土通電后，混凝土板表面能產(chǎn)生均勻分布的熱量，以滿足均勻融化冰雪的需要?！　? (4)對碳纖維發(fā)熱線混凝土小板進行室內(nèi)(冰柜)融化冰雪的試驗研究，得到輸入功率、環(huán)境溫度和冰雪層的厚度對融化時間的影響，在此基礎上，對混凝土大板在野外進行了融雪化冰應用試驗研究。

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