CN203024991U - 隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱，该模型箱由箱体、恒温水箱、热交换管循环管路和监测元件组成，其中箱体呈长方体状，箱体的环向外侧和上侧铺设聚氨酯保温板，箱体的上侧和下侧分别安装恒温水箱；箱体的内部固定热交换管循环管路，热交换管循环管路的进、出口引出箱体；监测元件包括温度传感器和流量传感器，箱体内等间距布置三个温度监测断面，循环管路的进、出口安装温度传感器、流量传感器和阀门。本实用新型结构简单紧凑，操作简便，易于制造，并能有效地验证传热理论的正确性。
Description
技术领域
本实用新型属于暖通空调新技术地源热泵热交换管系统的测试技术领域，特别涉及隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱。
背景技术
地源热泵是一种重要的新能源和可再生能源应用技术，目前我国在很多商业、民用建筑的空调设计施工中都采用了地源热泵技术，地源热泵技术能够有效减小一次能源的消耗和温室气体的排放，经济效益和环境效益显著。
目前，我国学者利用土壤源耦合型热泵技术，将隧道围岩作为热源，将热交换管埋设在隧道衬砌内，从周围地层中获取能量，实现对隧道内和附近建筑物的取暖或制冷，这种将地源热泵系统和隧道工程结合的技术称为能源隧道技术。地埋管换热器传热理论的研究主要采用工程设计用的半经验公式方法、地埋管换热器的数值计算方法和基于叠加原理的方法。利用传统地埋管进行取暖和制冷的相关工程较多，并且温度监测元件布置简便，因此，对于传统地埋管传热理论的研究可以方便的通过现场实测值进行验证，以不断完善传热理论。
某些学者对隧道衬砌内埋设热交换管的传热理论模型进行了研究，并取得了相关研究成果。但是将地源热泵热交换管埋设于隧道衬砌内以实现对隧道内和附近建筑物取暖或制冷的工程还很少，因此不能利用现场实测值对所得的传热理论进行验证和完善，这从一定程度上阻碍了能源隧道技术的发展。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有问题而提供了一种隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱。
本实用新型采用如下的技术方案：
一种隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱，其特征在于,该模型箱包括箱体、聚氨酯保温板、恒温水箱、热交换管循环管路和监测元件，所述监测元件包括若干温度传感器和流量传感器，其中：
所述箱体呈长方体状，
所述箱体的环向外侧铺设聚氨酯保温板，用于模拟隧道实际的绝热边界条件；
所述箱体的上侧也铺设聚氨酯保温板，用于模拟隧道二衬内侧的保温层；
所述箱体的上侧安装恒温水箱，用于模拟隧道内部的气温；
所述箱体的下侧也安装恒温水箱，用于模拟衬砌结构内的初始温度场；
箱体的内部固定了热交换管循环管路，
所述热交换管循环管路进、出口引出箱体，预留用于与地埋管热交换能力测试仪连接，
所述热交换管循环管路的进、出口安装阀门，用于控制管路内流量，并安装有温度传感器和流量传感器，分别用于监测热交换管循环管路进、出口的温度和流量，
长方体状的箱体，其内部在轴向等间距地布置了三个温度监测断面，所述温度监测断面与热交换管循环管路相交处作为内部测点，同时,相同温度监测断面上再设置外部土体测点,热交换管循环管路的内部测点和外部土体测点都安装有温度传感器。
本实用新型的有益效果是，结构简单，操作简便，易于制造，并且能够有效地验证传热理论的正确性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1在B-B处的垂直截面图。
图3是图1在A-A处的水平截面图。
图中 :1—箱体，2—聚氨酯保温板，3—恒温水箱，4—热交换管循环管路，5—温度传感器，6—流量传感器，7—阀门。
具体实施方式
参照图1、图2和图3如下，一种隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱，其特征在于：
箱体1呈长方体状，箱体1的环向外侧铺设聚氨酯保温板2，模拟隧道实际的绝热边界条件；箱体1的上侧铺设聚氨酯保温板2，模拟隧道二衬内侧的保温层。箱体1的上侧安装恒温水箱3，模拟隧道内部的气温；箱体1的下侧安装恒温水箱3，模拟衬砌结构内的初始温度场。
箱体1的内部固定了热交换管循环管路4，热交换管循环管路4的进、出口引出箱体1，预留用于与地埋管热交换能力测试仪连接。热交换管循环管路4的进、出口安装阀门7用于控制管路内的流量，并安装温度传感器5和流量传感器6分别用于监测热交换管循环管路4的进、出口的温度和流量。
如图3所示，长方体状的箱体1，其内部在轴向等间距地布置了三个温度监测断面，所述温度监测断面与热交换管循环管路4相交处作为内部测点，同时,相同温度监测断面上再设置外部土体测点,热交换管循环管路4的内部测点和外部土体测点都安装有温度传感器5，试验时监测各内部、外部测点位置处的温度用于参照比较。
试验前，箱体1内填满热物性参数已知的土体，并在指定的位置布置温度传感器5，热交换管循环管路4的进、出口安装温度传感器5、流量传感器6和阀门7，各传感器的测线引出箱体1，并与数据记录仪连接；热交换管循环管路4的进、出口与地埋管热交换能力测试仪连接；恒温水箱3根据所需的试验条件设置温度值。试验时，地埋管热交换能力测试仪为箱体1内的热交换管循环管路4提供所需的入口温度，阀门7为热交换管循环管路4提供所需的流量，数据记录仪记录不同时刻，不同工况下热交换管环路4管内和管外各个温度传感器5和流量传感器6的数值。
根据现有的隧道衬砌内热交换管传热理论计算热交换管循环管路4管内部和管外侧监测点的温度值，并与该位置处的实测值进行比较，以验证该传热理论的正确性。
Claims (1)
1.一种隧道衬砌结构内热交换管传热理论验证模型箱，其特征在于,该模型箱包括箱体、聚氨酯保温板、恒温水箱、热交换管循环管路和监测元件，所述监测元件包括若干温度传感器和流量传感器，其中：
所述箱体呈长方体状，
所述箱体的环向外侧铺设聚氨酯保温板；
所述箱体的上侧也铺设聚氨酯保温板；
所述箱体的上侧安装恒温水箱；
所述箱体的下侧也安装恒温水箱；
箱体的内部固定了热交换管循环管路，
所述热交换管循环管路进、出口引出箱体，
所述热交换管循环管路的进、出口安装阀门，并安装有温度传感器和流量传感器，分别用于监测热交换管循环管路进、出口的温度和流量，
长方体状的箱体，其内部在轴向等间距地布置了三个温度监测断面，所述温度监测断面与热交换管循环管路相交处作为内部测点，同时,相同温度监测断面上再设置外部土体测点,热交换管循环管路的内部测点和外部土体测点都安装有温度传感器。
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|---|---|---|---|---|
| CN107505353A (zh) * | 2017-09-27 | 2017-12-22 | 江苏建筑职业技术学院 | 一种寒区短隧道入口降温测定模型及其测试方法 |
| CN110954352A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 深圳大学 | 一种能源地下结构模型实验测试系统 |
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