环路热管融冰雪效果影响因素试验分析

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.15

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (10): 85-92.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.15

环路热管融冰雪效果影响因素试验分析

周水文1,2,3，张晓华1,2,3，张蓉1,2,3，赵坤4，王建壮1,2,3

(1. 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司道桥试验研究所，四川成都 610041； 2. 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司公路建设与养护技术、材料及装备行业研发中心，四川成都 610041； 3. 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川省路面结构材料及养护工程实验室，四川成都 610041； 4. 四川佳港科技有限公司，四川成都 610000)

收稿日期:2019-06-12 修回日期:2019-06-24 出版日期:2020-10-30 发布日期:2020-11-03
作者简介:周水文（1989—），男，湖南郴州人，工程师，硕士，主要从事道路工程方面的工作。E-mail：zswhit@sina.com
基金资助:
四川省交通运输科技项目（2017-A-05；2018-A-01）；四川省公路规划勘察设计研究院有限公司项目（2018-YL-07）

Experimental Analysis of Influencing Factors on Ice-Melting of Loop Heat Pipe

ZHOU Shuiwen1, 2, 3, ZHANG Xiaohua1, 2, 3, ZHANG Rong1, 2, 3, ZHAO Kun4, WANG Jianzhuang1,2,3

(1. Test and Research Branch Road and Bridge, Sichuan Highway Planning, Survey, Design and Research Institute Co., Ltd., Chengdu 610041, Sichuan, China; 2. Research and Development Center of Transport Industry of Technology, Materials and Equipment of Highway Construction and Maintenance, Sichuan Highway Planning, Survey, Design and Research Institute Co., Ltd., Chengdu 610041, Sichuan, China; 3. Sichuan Engineering Laboratory of Pavement Structural, Materials and Maintenance, Sichuan Highway Planning, Survey, Design and Research Institute Co., Ltd., Chengdu 610041, Sichuan, China; 4. Sichuan Jiagang Technology Co., Ltd., Chengdu 610000, Sichuan, China)

Received:2019-06-12 Revised:2019-06-24 Online:2020-10-30 Published:2020-11-03

摘要/Abstract

摘要： 基于室内融雪路面结构模型，对加热方式、流体温度、管径、管间距、加热功率等影响环路热管融冰雪效果的因素进行试验测试，并计算了各因素敏感性度系数。结果表明：环路热管具有优异的传热效果，路表最大升温速率达8 ℃/h，但水平方向影响范围有限，热量由热管不断向路表和路面内部传递；直接采用电加热方式热量利用率更高，冰层厚度仅影响冰雪融化时间；路表对加热功率、间距敏感，4 cm深度对流体温度、管径敏感；加热功率敏感性最强，流体温度敏感性最差，管径越粗、间距越大，敏感性增加。

关键词: 道路工程, 环路热管, 加热功率, 敏感度系数, 管径, 间距

Abstract: Influencing factors on ice-melting of loop heat pipe (LHP) was tested and sensitivity coefficients of various factors were calculated based on indoor snowmelt pavement structure model. The influence factors included heating mode, fluid temperature, pipe diameter, pipe distance and heating power. The results show that: LHP has excellent heat transferring effect and the maximum warming rate of road surface can reach 8 ℃/h, while the influence scope is limited at horizontal direction. The heat is continously transported from LHP to road surface and inner pavement. The heat utilization rate of direct electric heating is higher, and the ice thickness only affects the melting time of ice and snow. Road surface is sensitive to heating power and spacing, and 4cm depth is sensitive to fluid temperature and pipe diameter. The heating power sensitivity is the strongest, and the fluid temperature sensitivity is the worst; the thicker the pipe diameter and the larger the spacing, the sensitivity increases.

Key words: road engineering, loop heat pipe, heating power, sensitivity coefficient, pipe diameter, distance

中图分类号:

U416.2

周水文1,2,3，张晓华1,2,3，张蓉1,2,3，赵坤4，王建壮1,2,3. 环路热管融冰雪效果影响因素试验分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(10): 85-92.

ZHOU Shuiwen1, 2, 3, ZHANG Xiaohua1, 2, 3, ZHANG Rong1, 2, 3, ZHAO Kun4, WANG Jianzhuang1,2,3. Experimental Analysis of Influencing Factors on Ice-Melting of Loop Heat Pipe[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2020, 39(10): 85-92.

参考文献

［1］ LIU Zhichun, WANG Dongdong, JIANG Chi, et al. Experimental study on loop heat pipe with two-wick flat evaporator［J］. International Journal of Thermal Sciences,
2015, 94: 9-17.
［2］ BOO J H, CHUNG W B. Experimental study on the thermal perfor-mance of a small-scale loop heat pipe with polypropylene wick［J］. Journal of Mechanical
Science and Technology, 2005, 19(4): 1052-1061.
［3］ GUO Yuandong, LIN Guiping, HE Jiang, et al. Experimental study on the supercritical startup and heat transport capability of a neon-charged cryogenic loop
heat pipe［J］. Energy Conversion & Management, 2017, 134(15): 178-187.
［4］ DYSON E, HASHEMI A, WONG H. High-power electronics heat rejection from aircraft skin［J］. Journal of Enhanced Heat Transfer, 1996, 3(3): 165-176.
［5］莫冬传，邹冠生，潘亚宏，等.双通道平板环路热管实验研究［J］.工程热物理学报，2013，34(11)：2124-2127.
MO Dongchuan, ZOU Guansheng, PAN Yahong, et al. Experimental study of flat loop heat pipe with bi-transport loops［J］. Journal of Engineering Thermophysics, 2013,
34(11): 2124-2127.
［6］ PEI Gang, FU Huide, TAO Zhang, et al. A numerical and experi-mental study on a heat pipe PV/T system［J］. Solar Energy, 2011, 85(5): 911-921.
［7］ WU Shuangying, ZHANG Qiaoling, XIAO Lan, et al. A heat pipe photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid system and its performance evaluation［J］. Energy and
Buildings, 2011, 43(12): 3558-3567.
［8］ ZHANG Xingxing, ZHAO Xudong, XU Jihua, et al. Characterization of a solar photovoltaic/loop-heat-pipe heat pump water heating system［J］. Applied Energy,
2013, 102(2): 1229-1245.
［9］王燕俊，张小松.太阳能热泵热水系统特性研究及其进展［J］.制冷与空调，2007，7(1)：13-17.
WANG Yanjun, ZHANG Xiaosong.Characteristic research and development of solar assisted heat pump water heating system［J］. Refrigeration and Air-Conditioning,
2007, 7(1): 13-17.
［10］裴刚.光伏-太阳能热泵系统及多功能热泵系统的综合性能研究［D］.合肥：中国科学技术大学，2006.
PEI Gang.Study on Photovoltaic-Solar Assisted Heat Pump System and Multifunctional Domestic Heat Pump System［D］. Hefei: University of Science and Technology of
China, 2006.
［11］ HUANG B J, LEE J P, CHYNG J P. Heat-pipe enhanced solar-assisted heat pump water heater［J］. Solar Energy, 2004, 78(3): 375-381.
［12］张倩雯，赵艳华，吴智敏.混凝土路面碳纤维发热线融雪化冰研究［J］.公路交通科技，2015，32(2)：41-48.
ZHANG Qianwen, ZHAO Yanhua, WU Zhimin.Deicing performance of carbon fiber heating wires embedded in concrete pavement［J］. Journal of Highway and Transportation
Research and Development, 2015, 32(2): 41-48.
［13］祁显宽，孙明清，李红，等.铺设碳纤维-玻璃纤维格栅的沥青混凝土路面融雪试验研究［J］.武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2014， 38(1)：130-133.
QI Xiankuan, SUN Mingqing, LI Hong,et al. Experimental studies on the melting snow effect of asphalt concrete pavement reinforced with carbon fiber-glass fiber
grating［J］. Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science & Engineering), 2014, 38(1): 130-133.
［14］郑波，郑金龙，蔚艳庆，等.温泉热能消除高海拔地区道路积雪暗冰试验研究［J］.重庆交通大学学报(自然科学版)，2019，38(4)：60-65.
ZHENG Bo, ZHENG Jinlong, WEI Yanqing, et al. Experimental study on elimination of snow cover and dark ice on highway pavement in high altitude region by thermal
energy of hot spring［J］. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2019, 38(4): 60-65.
［15］艾长发，黄大强，高晓伟，等.高寒地区沥青路面温度行为数值分析［J］.重庆交通大学学报(自然科学版)，2017，36(2)：24-31.
AI Changfa, HUANG Daqiang, GAO Xiaowei, et al. Numerical analysis of asphalt pavement structure temperature behavior in cold regions［J］. Journal of Chongqing
Jiaotong University(Natural Science), 2017, 36(2): 24-31.

[1]	张淑宝. 一种中央分隔带分离式改进混凝土护栏的研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(07): 107-111.
[2]	赵伟. 纳米蒙脱石/SBS复掺改性沥青性能试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(07): 118-122.
[3]	郭鹏1，陈思贤1，曹志国1，刘俊1，孟建玮2，鲜江林3. 复配废机油再生剂的制备及性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 87-91.
[4]	肖庆一1,2，赵鹏1，孙博伟3，张怡4，丁啸5. 废植物油再生沥青结合料性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 92-98.
[5]	何丽红1,2,温仙仙1,2,侯艺桐1,2,邓稳1,2. 阴离子乳化沥青粒径大小及分布影响因素分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 99-104.
[6]	姚爱玲1，王军伟2，许敏3，杨孟乾4，杨涛1. 水泥稳定碎石基层沥青路面隆起开裂数值分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 105-111.
[7]	赵全满，任瑞波，刘瑶，李志刚，户桂灵. 城市道路检查井井周路面破坏机理[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 87-94.
[8]	王志祥1,2，李建阁1，陈楚鹏2. 基于变权重评价的沥青路面使用性能灰色预测[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 95-101.
[9]	肖庆一1，2，3，封仕杰1，孙立东1，陈向伟1. 碱渣掺量对不同龄期下半刚性再生基层力学性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 102-109.
[10]	潘兵宏1，2，任卉2，单慧敏1，霍永富1. 客货分离整体式路基互通出口同分带开口长度研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 83-90.
[11]	孔令云1，邹胜楠1，黄麟钬2，吴海鹰3，余苗1，杨博1. 复合式路面疲劳裂纹扩展数值模拟研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 91-97.
[12]	凌天清1，魏巧2，李传强3，袁海2，杨清尘3. 生物柴油-塑料裂解蜡复合温拌改性沥青性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 98-104.
[13]	王清洲1，孙超1，檀奥龙2，魏连雨1. 膨胀性泥岩重塑土膨胀力试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 112-117.
[14]	王民1,2，尚飞1，肖丽1，包广志3. 钢桥面浇注式沥青铺装复合梁疲劳损伤规律分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(03): 84-88.
[15]	董仕豪，韩森，尹媛媛，吴松，张启鑫. 基于表面能理论的石灰改性沥青黏附性研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(03): 89-97.

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