[发明专利]一种用于高地温隧道通风的隔热风管隔热效率的预估方法

权利要求书

1.一种用于高地温隧道通风的隔热风管隔热效率的预估方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用温度监测仪获取风筒布(1)外初始温度T_o和风筒布(1)内的温度T_i；

不设置隔热气柱袋(2)并计算此时隔热风管内温度升高量ΔT；

设置隔热气柱袋(2)并计算此时隔热风管内温度升高量ΔT′；

计算隔热风管的隔热效率

在进行隔热效率计算时将风管分为n个计算段，每段长度为l，并通过迭代计算的方式获取隔热风管内温度升高量；

所述隔热效率的计算流程及公式如下：不设置隔热气柱袋(2)时，

热流体到风筒布(1)外表面的对流换热量：

风筒布(1)外表面到内表面的导热量：

风筒布(1)内表面到风管内冷流体的对流换热量：

(S1)、(S2)和(S3)三式中和相等，联立三式解得单位通风长度的传热量为：

高地温通风段的传热量：

风管内风温升高温度：

迭代运算公式如下：

单个计算段的传热量：

单个计算段的内风温升高温度：

风管内风温：Tij＝ΔT_j+Ti(j-1)(S9)利用公式(S7)、(S8)和(S9)从j＝1开始迭代运算，当j＝n时获取最终风管内温度Tin，ΔT＝Tin-Ti0；

各公式中：T_o为风管外的风温，K；T_i为风管内的风温，K；T_W1为风筒布外表面温度，K；T_W2为风筒布内部表面温度，K；d为风管直径，m；A为风管截面面积，㎡；L为高地温段通风距离，m；l为单元计算段长度，m；j为单元计算段编号；δ为风筒布的厚度，m；λ为风筒布导热系数，W/(m·K)；h₁为空气和风筒外表面换热系数，W/(m²·K)；h₂为空气和风筒内表面换热系数，W/(m²·K)；

设置隔热气柱袋(2)时，

热流体到风筒布(1)外表面的对流换热量：

风筒布(1)内部的导热量：

隔热气柱袋(2)内部的导热量：

铝箔布隔热层(3)内部的导热量：

铝箔布隔热层(3)内表面到风管内冷流体的对流换热量：

(S10)、(S11)、(S12)、(S13)和(14)五式中和相等，联立五式解得单位通风长度的传热量：

高地温通风段的传热量：

风管内风温升高温度：

迭代计算公式如下：

单个计算段的传热量：

单个计算段的内风温升高温度：

风管内风温：Ti′j＝ΔT′_j+Ti′(j-1)(S20)

通过公式(S18)、(S19)和(S20)从j＝1开始迭代运算，当j＝n时获取最终风管内温度Ti′n，ΔT′＝Ti′n-Ti0；

将ΔT和ΔT′带入隔热效率计算公式中获取隔热风管的隔热效率；

各公式中：T_o为风管外的风温，K；T_i为风管内的风温，K；T_W1为风筒布外表面温度，K；T_W2为风筒布内部表面温度，K；T_w3为隔热气柱袋外表面温度，K；d为风管直径，m；A为风管截面面积，㎡；L为高地温段通风距离，m；l为单元计算段长度，m；j为单元计算段编号；δ为风筒布的厚度，m；λ为风筒布导热系数，W/(m·K)；h₁为空气和风筒外表面换热系数，W/(m²·K)；h₂为空气和风筒内表面换热系数，W/(m²·K)；h₃为铝箔布和风筒内流体的换热系数，W/(m²·K)；λ_a为空气的导热系数，W/(m·K)；δ_a为气柱袋等效厚度，m；λ_b为铝箔布的导热系数W/(m·K)；δ_b为铝箔布等效厚度，m；C为比热容，J/(Kg·℃)；M为吸热或放热物质质量，Kg；

隔热风管包括风筒布(1)、隔热气柱袋(2)和铝箔布隔热层(3)，所述隔热气柱袋(2)设置于所述风筒布(1)内侧，所述铝箔布隔热层(3)设置于所述隔热气柱袋(2)的内侧，且所述隔热气柱袋(2)内注满隔热气体；

所述隔热气柱袋(2)的材质为PA离型膜，所述PA离型膜最高使用温度为160℃，纵向抗拉强度为80MPa，横向抗拉强度为60MPa。