沥青路面燃气红外辐射加热器研究

摘要

就地热再生是一种快速、经济、环保的沥青路面养护工艺，其中加热器是就地热再生工艺过程中的关键设备。目前，常用的加热器有四种：火焰加热器、热风循环加热器、微波加热器以及燃气红外辐射加热器。相比前三种，燃气红外辐射加热器在沥青路面养护中使用时间不长，还需要对加热器结构、红外光谱匹配以及加热方式等方面加深认识。鉴于这样的背景，对燃气红外辐射加热器进行深入研究，具有一定理论和实用指导意义。
　　本文依托于国家自然科学基金项目“基于光谱分析法的沥青路面红外连续加热过程传热机理研究（51408046）”、中央高校基本科研资金项目（自然科学类）“沥青路面就地热再生系列加热方式传热机理研究（310825152011）”以及江苏省企业创新项目“沥青路面高效环保智能化就地热再生施工机组的研发及产业化（BA2013126）”。首先基于红外辐射加热机理，分析研究了红外辐射加热沥青路面的升温机理，并利用光谱仪检测了沥青路面混合料中各成分红外辐射光谱，分析了各成分的红外辐射吸收特性，来确定加热器辐射源的温度。然后，基于多孔介质燃烧机理，从燃烧方式、红外辐射材料以及预混室结构等方面进行了对比分析，选择了加热器的结构类型，并对其端部进行了理论计算。分析研究了影响燃气红外辐射加热器辐射源辐射强度的主要因素，并设计了加热系统和燃烧安全控制系统。最后，为方便开展加热器的试验研究，设计了沥青路面加热模拟试验台架及测试系统。基于模拟试验台架，分别进行了不同距离加热试验、加热均匀性试验（加热器表面均匀性试验和沥青路面加热均匀性试验）以及沥青路面间隙式加热模拟试验，并对试验数据进行了分析。
　　研究结果表明，基于沥青路面混合料的红外光谱吸收特性，分析出了沥青路面宜适合采用“非匹配”加热原理，可实现内外加热；并根据试验现象及结果，得出了沥青路面的合理加热温度范围160～180℃。相关试验表明，研究对象加热器辐射源表面温度呈现一种中间区域偏高且相对均匀，四周边缘偏低的现象，出现这种现象主要由于预混室内部分流结构不合理造成的，为进一步优化加热器结构提供了指向。同时，对比分析了两种间歇式加热的方式，由于间隙时沥青路面温度不同，造成机组配置存在很大差异，为实际施工加热机组的配置提供了参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 沥青路面加热器研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 红外辐射加热沥青路面机理

2.1 红外辐射加热机理

2.2 沥青路面的合理加热温度

2.3 沥青路面红外光谱特性

2.4 红外辐射加热沥青路面的光谱匹配研究

2.5 本章小结

第三章 沥青路面燃气红外辐射加热器研究

3.1 燃气红外辐射加热器的分类

3.2 多孔介质金属纤维燃烧机理

3.3 多孔介质金属纤维加热器结构研究

3.4 多孔介质金属纤维加热器端部分析研究

3.5 本章小结

第四章 燃气红外辐射加热试验装置研究

4.1 加热器输出功率控制规律研究

4.2 加热功率控制系统设计

4.3 燃烧安全控制系统设计

4.4 沥青路面加热模拟试验台架设计

4.5 加热距离的选择

4.6 加热器辐射源温度的选择

4.7 本章小结

第五章 燃气红外辐射加热器试验研究

5.1 不同距离加热试验

5.2 加热均匀性试验

5.3 沥青路面间隙式加热试验

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢