聚氨酯保温技术在浅部地层冻结管节能研究

"该研究主要探讨了聚氨酯在浅部地层冻结管保温中的应用，以解决冻结施工中冷量损失和冻胀对永久井架安全的影响问题。通过建立单管稳态导热模型，分析了保温层对冻结管周围土体温度分布的影响，并结合相变换热原理比较了保温前后的土体相变情况。实际工程案例的数据分析显示，159mm直径的冻结管在敷设50mm厚的聚氨酯保温层后，管壁外的降温速度减缓约50%，且在冻结管外3米范围内的温度下降显著减小。此外，未保温的冻结管在1米外的土体需要60天才能降至0℃，而保温后的冻结管则需要210天以上，这意味着保温措施可以大大减少相变土体的体积，从而节约大量的潜热消耗，实现节能效果。关键词包括聚氨酯、冻结管保温、浅部地层、稳态导热和节能。" 本文的研究重点在于提高冻结施工过程中的能源效率，尤其是在浅部地层中。传统的冻结施工会导致冷量的大量流失，引发冻胀，对永久井架造成安全隐患。为了解决这一问题，研究者采用单管稳态导热模型来模拟冻结管保温层及周围土体的温度分布。这个模型有助于理解保温层如何减少冷量散失，以及如何改变土体的温度变化模式。 通过分析，他们发现聚氨酯保温层可以显著降低冻结管外壁的冷却速率，减少了近一半的降温幅度。这表明保温层有效地阻止了冷量的传递，减少了土体的冷却速度。同时，研究还指出，保温层的存在使得冻结管外部3米范围内的温度下降明显减缓，这对防止冻胀和保护井架结构至关重要。 进一步，研究人员结合相变换热理论，对比了保温前后土体的相变情况。结果显示，保温措施使得冻结期内产生相变的土体体积显著减少，这意味着更少的潜热被消耗。在实际案例中，未保温的冻结管外1米处达到0℃所需时间是保温后的三倍多，这意味着保温技术可以极大地节约能源，减少冷冻设备的运行成本。 聚氨酯作为保温材料在冻结管中的应用，不仅可以提高冻结施工的能效，降低冷量损失，还能有效防止冻胀，保障井架的安全。这种节能措施对于降低施工成本、提高工程经济效益具有重要意义，同时也符合可持续发展的理念，对未来的地下工程提供了有价值的参考。