[发明专利]就地热再生过程中的沥青路面加热功率控制计算方法

摘要

本发明公开了一种就地热再生过程中的沥青路面加热功率控制计算方法，目的在于，通过对加热功率对沥青路面温度场的影响进行研究，能够为实际就地热再生过程中的沥青路面加热功率控制提供可靠依据，所采用的技术方案为：包括：1)建立沥青路面非稳态导热模型；2)建立并简化沥青路面非稳态导热方程；3)求解沥青路面非稳态导热方程；4)对沥青路面非稳态导热进行仿真。本发明基于传热学原理，对沥青路面就地热再生工艺沥青路面加热环节中，加热功率与沥青混合料的温升特性、加热时间、热功率之间的关系等进行了深入研究，以期为沥青路面加热功率控制提供参考。

主权项

一种就地热再生过程中的沥青路面加热功率控制计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立沥青路面非稳态导热模型：沥青路面以整体形式存在，加热器位于沥青路面上方，通过对流或辐射将热能从沥青路面表层输入；2)建立沥青路面非稳态导热微分方程：$\frac{\∂T}{\∂t}=\mathrm{\α}\frac{{\∂}^{2}T}{\∂z^2}$式中，T为沥青混合料试样温度，单位为℃；t为时间，单位为s；α为热扩散系数，单位为m²·s^‑1；3)求解沥青路面非稳态导热微分方程：第一阶段为初始温度为T₀的半无限大的沥青路面(z≥0)，当时间t＞0时，在z＝0边界表面有强度为q＝q(t)的热流密度流入，直到z＝0处温度达到预定温度T₁，时间为τ₁时结束，此时温度分布为T(z,τ₁)，根据初始条件和边界条件，代入沥青路面非稳态导热微分方程，求解得到：$T(z,{\mathrm{\τ}}_1)=T_0+\frac{1}{\mathrm{\λ}}{\∫}_0^{{\mathrm{\τ}}_1}q({\mathrm{\τ}}_1-\mathrm{\τ})\sqrt{\frac{\mathrm{\α}}{z\mathrm{\τ}}}\exp (-\frac{z^2}{4\mathrm{\α}\mathrm{\τ}})d\mathrm{\τ};$第二阶段为初始温度为T(z,τ₁)的半无限大的沥青路面(z≥0)，当时间t＞τ₁时，在z＝0边界表面处温度保持预定温度T₁不变，使沥青路面所指定深度处的温度达到T₂，时间为τ₂时结束，此时温度分布为T(z,τ₂)，根据初始条件和边界条件，代入沥青路面非稳态导热微分方程，求解得到：$T(z,{\mathrm{\τ}}_2)=T(z,{\mathrm{\τ}}_1)+\frac{z}{2\sqrt{\mathrm{\α}\mathrm{\π}}}{\∫}_0^{{\mathrm{\τ}}_2}\frac{f_0\left(\mathrm{\τ}\right)}{{({\mathrm{\τ}}_2-\mathrm{\τ})}^{\frac{3}{2}}}exp(-\frac{z^2}{4\mathrm{\α}({\mathrm{\τ}}_2-\mathrm{\τ})})d\mathrm{\τ}$则任意时刻，通过沥青路面表面的瞬时热流密度为：$q_{z=0}=\mathrm{\λ}\frac{T_s-T_0}{\sqrt{\mathrm{\α}\mathrm{\π}\mathrm{\τ}}};$4)沥青路面非稳态导热过程进行仿真：根据热再生机的技术参数和路面材料参数，依据非稳态导热微分方程，得出不同深度处温度变化曲线和表面热流密度变化曲线，即可根据温度曲线变化趋势实现沥青路面加热功率的调节。