[发明专利]用于测量沥青混凝土接触热阻的方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种用于测量沥青混凝土接触热阻的方法。

背景技术

沥青路面具有较强的太阳辐射吸收能力(波长0.3～3μm的吸收率为0.86～0.90)，路面最高温度可达70℃，在温度-荷载耦合作用下，路面极易发生车辙、拥包、推移等永久变形损害，从而大大降低沥青路面的使用寿命。此外，路面温度对大气温度也有巨大影响，路表吸收的太阳能约有95％以显热和长波辐射的形式释放至环境中，其散热过程缓慢，是加剧城市“热岛效应”的重要因素。太阳能集热式沥青路面(Asphalt pavement solar collector,APSC)能够收集这部分能量，同时降低路面温度，通过在沥青路面内部埋设换热管道，高温时节，利用换热介质将沥青路面吸收的太阳能带走，从而降低路面温度，此外吸收的能量，根据不同需求，可用于生活用水加热、寒冷地区地源热泵系统的辅助热源、冬季路面的融雪化冰(与跨季节储能技术结合)。

近年来，太阳能集热式沥青路面受到越来越广泛的关注，其集热性能、影响因素及优化设计是人们关注的热点问题。事实上，APSC集热性能的优化有赖于对其传热特性的深入认识。与普通沥青路面相比，APSC的热量传递过程更为复杂，尤其是混凝土与换热管道间存在的接触热阻，是影响APSC集热性能的关键环节。

本发明拟在国内外研究基础上，通过研究一种用于测量沥青混凝土接触热阻的方法。研究结果能够加深对太阳能集热式沥青路面传热特性的认识，对于研发相应减阻措施，提高APSC集热性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量沥青混凝土接触热阻的方法，基于沥青混凝土与换热管道间的真实接触状态，采用自行开发的热流传感试验法准确测量两者间的接触热阻。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：用于测量沥青混凝土接触热阻的方法，包括以下步骤：

步骤一：制备长方体形状的沥青混合料试件；

步骤二：在试件内埋设4个温度传感器、1个热流传感器以及1根无缝钢管，4个温度传感器埋设在试件中间，分别距试件上表面20mm、40mm、60mm、80mm；无缝钢管由开口方向相反的2个U型构成，热流传感器设置在无缝钢管的中间平行段钢管外壁，并与距试件上表面80mm处设置的温度传感器紧邻，无缝钢管设置在距试件上表面80mm处；

步骤三：采用辐射光源对所述试件进行加热，开始加热后，每间隔30分钟，采集距试件上表面20mm、40mm、60mm处设置的温度传感器测量得到的沥青混凝土各测点温度，和距试件上表面80mm处设置的温度传感器和热流传感器测量得到的无缝钢管外壁的温度T_p和热流q_p，根据试件上表面20mm、40mm、60mm处设置的温度传感器测量得到的沥青混凝土各测点温度，用最小二乘法对该数据拟合外推而得到不同时刻沥青混凝土界面处的温度T_a，依据傅里叶定律，对拟合出的温度-时间曲线求导，求得不同时刻沥青混凝土界面处的热流密度q_a；

步骤四：将T_a、T_p、q_a和q_p带入公式即可得到不同时刻加热时沥青混凝土的接触热阻R_C；

步骤五：待温度加热到最大值即温度值浮动较小时，停止辐射光源对所述试件加热，并向无缝钢管内通入换热介质，开始通入换热介质后，每间隔30分钟，采集距试件上表面20mm、40mm、60mm处设置的温度传感器测量得到的沥青混凝土各测点温度，和距试件上表面80mm处设置的温度传感器和热流传感器测量得到的无缝钢管外壁的温度T_p'和热流q_p'，待各测点温度稳定后即可停止采集，根据试件上表面20mm、40mm、60mm处设置的温度传感器测量得到的沥青混凝土各测点温度，用最小二乘法对该数据拟合外推而得到不同时刻沥青混凝土界面处的温度T_a'，依据傅里叶定律，对拟合出的温度-时间曲线求导，求得不同时刻沥青混凝土界面处的热流密度q_a'；

步骤六：将T_a'、T_p'、q_a'和q_p'带入公式即可得到不同时刻冷却时沥青混凝土的接触热阻R_C'。

与现有技术相比，本发明具有以下有优点：