CN107386265B - 一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统，包括产生热空气的高温空气发生器（1），将热空气经由送风管（3）、渐缩式喉管（4）传送出去的高速送风机（2）以及与渐缩式喉管（4）出风口相连的弥散式气柱（5）；弥散式气柱（5）上方设有隔热膜（6），隔热膜（6）远离土体表层的边缘设有侧气帘（7），隔热膜（6）和侧气帘（7）将弥散式气柱（5）容纳于两者与土体表层形成的内部空间的中部；减缩式喉管（4）的直径从进风口到出风口逐渐增大。本申请在土体表层形成一个稳定的热空气层，从而使其不断被热空气加热，加热效率高、防冻效果优良。本申请还具有安装实施方便、移动灵活、防控面积大、及工程造价低等优点。

Description

一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统
技术领域
本发明涉及土体表层冻结防控技术领域，尤其涉及一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统。
背景技术
在我国西部和高山地区，季节冻土和多年冻土广泛分布，面积约占中国陆地总面积的70%。近年来，随着西部大开发的积极推进，道路工程、大型水利水电开发工程等逐渐在西部山区和高原寒区实施。由于土体中的水分在冰冻过程中体积增大，产生冻胀力，迫使土粒发生相对位移，而融化后又发生融沉，容易造成构筑物的损坏，所以在这些工程实施过程中，路基和坝体夯筑要求土料严禁含有冻结土块、工程作业面严禁出现冻结。因此，在季节冻土和多年冻土分布区，路基修筑和坝体填筑过程中做好土料和工程作业面的冻结防控对于确保工程质量、缩短工程周期、降低工程造价具有重要的意义和现实需要。
鉴于季节冻土和多年冻土分布区的极端环境条件、工程自身作业面和土方使用量大等问题，现有公开的物料表层防冻技术往往需要借助大功率电源产生交变磁场进行加热或单独设计供暖子系统进行加热防冻。但是，这些技术措施均是针对输电线路、隧道和管道等防冻问题而研发的，防冻系统一旦建成运营，难以移动和变更，而且这些防冻系统构造复杂、工程造价高、防冻范围较小，难以满足道路或坝体工程中土料防护体积庞大、施工作业面宽广且随时变动的难题，达不到预期的土料和工作面土体冻结防控目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实施方便、加热效率高和防冻效果优良的基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统，确保低温结冰环境下工程构筑物表层土体不发生冻结，满足工程施工过程中连续作业、提高工程施工进度的需要。
为解决上述问题，本发明所述的一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统，其特征在于，该系统包括产生热空气的高温空气发生器，将所述热空气以一定速度和压力经由送风管、渐缩式喉管传送出去的高速送风机以及与所述渐缩式喉管出风口相连的弥散式气柱；所述弥散式气柱上开设有均匀分布的透气弥散孔且其上方设有隔热膜，所述隔热膜远离土体表层的边缘设有侧气帘，所述隔热膜和所述侧气帘将所述弥散式气柱容纳于两者与土体表层形成的内部空间的中部；所述渐缩式喉管的直径从进风口到出风口逐渐增大。
优选的，所述弥散式气柱由两条并排且侧壁连在一起的圆柱型管构成；所述渐缩式喉管的数量为两条，其对应的两个进风口并行连接至所述送风管的出风口。
优选的，所述隔热膜与土体表层接触的两侧设有自重式压膜。
优选的，所述弥散式气柱的上表面与所述隔热膜的下表面粘接。
优选的，所述弥散式气柱由透气尼龙布制得。
优选的，所述弥散式气柱上的透气弥散孔呈圆形、半圆形或者方形。
优选的，所述送风管为柔性韧性强的螺纹管。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本申请冻结防控系统中，高温空气发生器产生的热空气经由高速送风机、送风管、渐缩式喉管到达弥散式气柱，进入弥散式气柱中的热空气再经气柱壁上的透气弥散孔均匀分布到隔热膜下方，同时由于输入的热空气具有一定的压力并随着热空气不断在隔热膜下方聚集，隔热膜逐渐被热空气顶起一定的高度并形成一个稳定的热空气层，从而使隔热膜覆盖范围内的土体表层不断被热空气加热，有效避免了隔热膜覆盖范围内的土体表面发生冻结，加热效率高、防冻效果优良。
（2）本申请冻结防控系统还具有安装实施方便、移动灵活、防控面积大、热能效率高及工程造价低等优点，可以确保冷季工程施工的顺利进行、提高工程施工的进度，并避免土料冻结给工程质量带来的隐性不良影响，对于确保工程质量、提高劳动效率、缩短工程建设周期和降低工程造价具有重要的意义和现实需要。
（3）进一步地，为避免隔热膜下部热流的无效散失，本申请隔热膜与土体表层接触两侧设有自重式压膜，可以使隔热膜与地面良好的接触，避免系统外部冷空气的进入对防控系统的能效产生不利影响。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中：1—高温空气发生器，2—高速送风机，3—送风管，4—渐缩式喉管，5—弥散式气柱， 6—隔热膜，7—侧气帘，8—自重式压膜。
具体实施方式
参考图1，本申请基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统具体包括高温空气发生器1、高速送风机2、送风管3、渐缩式喉管4、弥散式气柱5、隔热膜6、侧气帘7和自重式压膜8。
高温空气发生器1用于产生热空气，其可由便携式燃油暖风机或电热风炉等器具组成，可以及时快速地产生大量高温空气，热空气的温度范围在50～150℃之间。
高速送风机2用于将高温空气发生器1产生的热空气以一定速度和压力经由送风管3、渐缩式喉管4传送至弥散式气柱5；实际应用中，高速送风机2可以为由220V或380V交流电驱动的高速离心式风机，运转过程中在进风口可产生强大的抽吸力，而在出风口形成较强的气压，从而可以将热空气以一定的速度和压力传送出去，传送热空气的速度和压力没有特殊限定，与离心式风机本身所能实现的速度和压力相适应即可。
送风管3和减缩式喉管4顺序连接，送风管3的进风口连接高速送风机2的出风口，渐缩式喉管4的出风口连接弥散式气柱5的进风口，渐缩式喉管4的直径从其进风口到出风口逐渐增大。实际应用中，送风管3可采用由耐高温、抗老化材料制成的柔性韧性强的螺纹管；渐缩式喉管4可以由耐高温、抗老化、耐扯拉的尼龙布制成，直径小的一端与送风管3绑定连接，直径大的一端与弥散式气柱5的一端缝合在一起。
弥散式气柱5由两条并排且侧壁连在一起的圆柱型管构成，相应的，渐缩式喉管4也有两条，其对应的两个进风口并行连接至送风管3的出风口，两个出风口分别连接弥散式气柱5的两个进风口，弥散式气柱5远离进风口的一端封闭。当然这仅仅是举例说明，其数量并不局限于此。弥散式气柱5上方设有隔热膜6，隔热膜6远离土体表层（不与土体表层接触）的边缘设有侧气帘7，隔热膜6和侧气帘7将弥散式气柱5容纳于两者与土体表层形成的内部空间的中部，整体呈中间高两边逐渐降低的形状；其中，可以理解的是，隔热膜6向下的投影面积与待防冻的土体表层面积相适应，隔热膜6远离土体表层的所有边缘除了弥散式气柱5所处位置之外的边缘都设有侧气帘7。
弥散式气柱5的气柱壁上开设有均匀分布的透气弥散孔，透气弥散孔的形状可以为圆形、三角形、方形、椭圆型等形状。以一定速度和压力进入到弥散式气柱5中的热空气通过透气弥散孔均匀散布到隔热膜6下方，并形成一定厚度的热空气层并对覆盖范围内的土体表层进行加热。
具体地，弥散式气柱5上表面与隔热膜6的下表面粘接形成整体，隔热膜6与侧气帘7为一体或者缝制为一体。实际应用中，弥散式气柱5可以由韧性耐扯拉的尼龙布制成；隔热膜6可由韧性高、耐扯拉、不透水、不吸湿的牛津布制成，可以起到降低下部热空气层与系统外部冷空气的热流交换，减少无效热流损失，增强系统加热效能的作用。
进一步地，隔热膜6与土体表层接触的两侧可以设有自重式压膜8，自重式压膜8为长条形且长度与隔热膜6两端边长等长，其与隔热膜6粘接，位于隔热膜6下方。实际应用中，自重式压膜5可由柔性良好、抗老化的硅胶材料制成，可以使隔热膜6与地面起到良好的接触贴合作用，避免系统内部热空气从边缘部位大量散失，进一步提高该系统冻结防控效能。
使用时，将边缘设置有侧气帘7和自重式压膜8的隔热膜6连同弥散式气柱5水平覆盖到需要进行冻结防控的物料或施工作业面表面，然后将弥散式气柱5通过渐缩式喉管4经送风管3与高速送风机2的出风口连接，再将高温空气发生器1的出风口对准高速送风机2的进风口。启动高温空气发生器1和高速送风机2，该系统即可正常高效地运作，对防控系统覆盖下的对象进行加热，对体积庞大的物料表层和面积宽广的施工作业面起到有效的冻结防控目的。

Claims (5)

1.一种基于气柱弥散式加热的土体表层冻结防控系统，其特征在于，该系统包括产生热空气的高温空气发生器（1），将所述热空气以一定速度和压力经由送风管（3）、渐缩式喉管（4）传送出去的高速送风机（2）以及与所述渐缩式喉管（4）出风口相连的弥散式气柱（5）；所述弥散式气柱（5）上开设有均匀分布的透气弥散孔且其上方设有隔热膜（6），所述隔热膜（6）远离土体表层的边缘设有侧气帘（7），所述隔热膜（6）和所述侧气帘（7）将所述弥散式气柱（5）容纳于两者与土体表层形成的内部空间的中部，整体呈中间高两边逐渐降低的形状；所述渐缩式喉管（4）的直径从进风口到出风口逐渐增大；
所述弥散式气柱（5）由两条并排且侧壁连在一起的圆柱型管构成；所述渐缩式喉管（4）的数量为两条，其对应的两个进风口并行连接至所述送风管（3）的出风口，所述弥散式气柱（5）远离进风口的一端封闭，所述隔热膜（6）向下的投影面积与待防冻的土体表层面积相适应；
所述弥散式气柱（5）由透气尼龙布制得。
2.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述隔热膜（6）与土体表层接触的两侧设有自重式压膜（8）。
3.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述弥散式气柱（5）的上表面与所述隔热膜（6）的下表面粘接。
4.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述弥散式气柱（5）上的透气弥散孔呈圆形、半圆形或者方形。
5.如权利要求1所述的冻结防控系统，其特征在于，所述送风管（3）为柔性韧性强的螺纹管。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973811A (en) * 1989-11-30 1990-11-27 Shell Oil Company In situ decontamination of spills and landfills by radio frequency induction heating
WO1999028560A1 (en) * 1997-12-01 1999-06-10 Seec, Inc. Ground thawing apparatus and method
CN103229688A (zh) * 2013-05-14 2013-08-07 安徽省农业科学院烟草研究所 应用于烤烟立体育苗大棚中的火管式增温设备
CN203233807U (zh) * 2013-03-07 2013-10-16 嘉兴职业技术学院 一种土壤加热系统
CN203424061U (zh) * 2013-07-02 2014-02-12 重庆晴点农业开发有限公司 农业温室大棚
CN203912756U (zh) * 2014-01-10 2014-11-05 中国烟草总公司重庆市公司烟草科学研究所 一种烟草育苗大棚用增温装置
CN205530214U (zh) * 2016-01-19 2016-08-31 中国水利水电第五工程局有限公司 一种冻土破碎升温装置
CN207211214U (zh) * 2017-09-05 2018-04-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种气柱弥散式土体表层冻结防控装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973811A (en) * 1989-11-30 1990-11-27 Shell Oil Company In situ decontamination of spills and landfills by radio frequency induction heating
WO1999028560A1 (en) * 1997-12-01 1999-06-10 Seec, Inc. Ground thawing apparatus and method
CN203233807U (zh) * 2013-03-07 2013-10-16 嘉兴职业技术学院 一种土壤加热系统
CN103229688A (zh) * 2013-05-14 2013-08-07 安徽省农业科学院烟草研究所 应用于烤烟立体育苗大棚中的火管式增温设备
CN203424061U (zh) * 2013-07-02 2014-02-12 重庆晴点农业开发有限公司 农业温室大棚
CN203912756U (zh) * 2014-01-10 2014-11-05 中国烟草总公司重庆市公司烟草科学研究所 一种烟草育苗大棚用增温装置
CN205530214U (zh) * 2016-01-19 2016-08-31 中国水利水电第五工程局有限公司 一种冻土破碎升温装置
CN207211214U (zh) * 2017-09-05 2018-04-10 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种气柱弥散式土体表层冻结防控装置

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