一种地热融雪计算方法技术

本发明专利技术提供一种地热融雪计算方法，包括如下步骤：步骤一、对融雪系统进行节点划分；步骤二、建立自然循环回路的控制方程；步骤三、建立混凝土的能量运输方程；步骤四、建立降雪、融雪的能量及质量平衡方程；步骤五、建立自然循环管路与混凝土层的耦合传热边界；步骤六、建立路面融雪与地面导热的热量输送关系；步骤七、设定输入参数和观察参数，求解获得不同输入参数下的系统运行特性。该计算方法能够实现自然循环和路面融雪的耦合计算，可以用于地热融雪系统设计。系统设计。系统设计。

【技术实现步骤摘要】
一种地热融雪计算方法


[0001]本专利技术涉及地热能提取及利用、道路融雪领域，特别涉及一种地热融雪计算方法。

技术介绍

[0002]中国内蒙古、东北、华北及西北地区每年都遭受降雪侵袭，引发道路结冰、交通事故以及人员伤害。目前传统的清雪方法主要是机械式和化学药品。机械式清雪造成了严重的道路拥塞，而化学药品则会对混凝土寿命及周围土壤和水源产生污染。地热能是一种重要可再生能源，通过提取地热能的方式来实现融雪化雪不会产生任何的环境污染和道路拥塞问题。申请号为2023100836031的专利公开了一种无泵地热能提取融雪系统及融雪方法，利用自然循环完成能量输运。该方案具有无需外部强电接入、常压运行、系统响应迅速等特点，是未来值得推广的技术方案。但该系统优化参数众多，缺乏相适应的模型计算方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种地热融雪计算方法，能够实现自然循环和路面融雪的耦合计算，可以用于地热融雪系统设计。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种地热融雪计算方法，包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地热融雪计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对融雪系统进行节点划分；步骤二、建立自然循环回路的控制方程；步骤三、建立混凝土的能量运输方程；步骤四、建立降雪、融雪的能量及质量平衡方程；步骤五、建立自然循环管路与混凝土层的耦合传热边界；步骤六、建立路面融雪与地面导热的热量输送关系；步骤七、设定输入参数和观察参数，求解获得不同输入参数下的系统运行特性。2.根据权利要求1所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，所述步骤一中，将融雪系统主要节点划分为地热热交换器、绝热上升/下降段、混凝土埋管、混凝土、积雪，地热热交换器、绝热上升/下降段、混凝土埋管采用一维节点，混凝土使用二维节点，积雪采用基于路面条件的自适应节点。3.根据权利要求1所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，所述步骤二中，自然循环回路的控制方程包括：环回路的控制方程包括：环回路的控制方程包括：其中，ρ为密度；为速度矢量；T为温度；t为时间；p为压力；μ为动力粘度；q
v
为体积热源；λ为导热系数；C
p
为定压比热；为质量力项。4.根据权利要求3所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，将方程(3)应用于地热热交换器的换热管内，可得：其中h为壁面的对流换热系数；T
w
为壁面温度，V
z
为轴向速度。5.根据权利要求3所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，将方程(3)应用于绝热上升/下降段，可得：6.根据权利要求3所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，将方程(3)应用于混凝土埋管，可得：7.根据权利要求3所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，将方程(2)应用于整个自然循环回路，可得：
其中为上升和下降段的平均密度差。8.根据权利要求1所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，所述步骤三中，混凝土的能量运输方程为：9.根据权利要求8所述的一种地热融雪计算方法，其特征在于，所述步骤四中，将路面条件分成干燥地面、积水路面、水雪共存路面、干雪路面四种；对于干燥路面，路面上部无需节点，能量传递包含对流和辐射两部分，总热流为q＝q
conv
+q
solar
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)其中，q
conv...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祥成，郭俊轩，马梦珠，苏良彬，卢金，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：