瀝青作為原油精煉過程的副產(chǎn)品,是重要的道路工程材料。一般瀝青產(chǎn)地與用戶所在地距離較遠(yuǎn),瀝青需經(jīng)歷較長時間的運(yùn)輸過程。瀝青屬于非牛頓流體,在不同溫度下的形態(tài)具有較大的差異。運(yùn)輸時間較長時,向外界環(huán)境散熱導(dǎo)致瀝青的溫度降低,罐車內(nèi)瀝青凝結(jié)為固態(tài)。此時,瀝青流動性能變差,無法直接卸載,需加熱使其具有一定的流動性才可以進(jìn)行卸車。不同于一般的牛頓流體,瀝青在加熱過程中粘度會發(fā)生劇烈的變化,具有比較復(fù)雜的傳熱特性。研究瀝青的傳熱及流動特性對瀝青的運(yùn)輸、加熱、使用有十分重要的意義。本文以70號道路瀝青為研究對象,對其在罐體內(nèi)的加熱過程進(jìn)行研究,主要研究工作及成果如下:1.瀝青作為非牛頓流體,本文重點(diǎn)分析了瀝青的流變特性及粘溫關(guān)系,獲得了瀝青粘度隨溫度變化的關(guān)系曲線以及在不同剪切速率下的粘度變化關(guān)系。同時,從傳熱特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)兩方面對瀝青現(xiàn)有的主要加熱方式進(jìn)行了比較分析。2.設(shè)計并開展了瀝青罐體電加熱實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,獲得了瀝青傳熱過程特性:高粘度瀝青加熱開始時,自然對流現(xiàn)象很微弱,隨著瀝青溫度升高,瀝青的粘度降低,自然對流作用增強(qiáng)。研究了熱源位于空間中上部時對加熱過程的影響,結(jié)果表明在罐體中部布置熱源并不能加快加熱過程。研究了罐體底部布管數(shù)量對加熱過程的影響,在相同功率下可以采用較少數(shù)量的加熱管。3.使用Fluent數(shù)值模擬軟件,對瀝青在罐體內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)加熱過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。使用了變粘度方法,獲得的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致:在加熱過程中,實(shí)驗(yàn)和模擬得到的瀝青溫度分布相同,Nu數(shù)偏差較小;實(shí)驗(yàn)與模擬得到的Ra數(shù)相差較小,流動狀態(tài)在整個加熱過程中相同。4.設(shè)計了 GL70型瀝青罐車電加熱系統(tǒng),并利用新的模擬方法對瀝青罐車加熱過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了瀝青的溫度分布及加熱完成時間,計算結(jié)果為瀝青罐車電加熱系統(tǒng)設(shè)計提供參考。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U414
【部分圖文】：

通常０＜ｃ＜ｌ。ｃ＝ｌ時流體為牛頓流體，質(zhì)越明顯，沏青材料大部分屬于假塑性流體。??性流體。脹塑性（ｄｉｋｔａｎｔ）流體隨剪切速率的增大，表過原點(diǎn)，流變方程與假塑性流體相同：??？７＝Ｗ（，）Ｃｌ。脹塑性流體主要包括粘土漿、濕砂、淀粉水溶液等，姆性流體。賓漢姆性流體（ｂｉｎｇｈａｍ?ｂｏｄｙ）是賓漢姆有些塑性流體在克服了屈服極限以后成了粘性體。它ＴＪ＾（Ｔ－Ｔ〇）／ｒ表需要克服的屈服應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過該值，流體才１－１為四種不同流體的流變曲線。??

建立兩者之間的無溫差條件需要供給能量；也就是在程序控制溫度下，測量輸入到??試樣和參比物之間的能量差隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系［４５］。熱重法（ＴＧ）又稱為“熱??天平”，是利用程序控制物質(zhì)溫度測量其質(zhì)量以及溫度關(guān)系的一種技術(shù)。圖２－１為??ＳＥＴＡＲＡＭ公司的ＴＧ－ＤＳＣ同步熱分析儀，圖２－２為瀝青的加熱升溫過程曲線。??｜??圖２－１?ＴＧ－ＤＳＣ同步熱分析儀??利用該儀器對樣品瀝青進(jìn)行了測試，得到了?３０－１６０°Ｃ的瀝青加熱升溫過程曲??線，如圖２－２所示，橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為不同溫度下的輸出電信號（可按一定??關(guān)系折算成對應(yīng)的熱量變化）。從圖２－２中可以看出，由于瀝青是由幾種不同物質(zhì)??３．５????——７０Ａ瀝青熱流??３０?■?——９０Ａ瀝青熱流??２５??＞?２０?－?廣ｚ??§?：：?［??０．５?－??〇．〇????［￣？?１?＜?１???１?？?１???１???１???２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?１６０??樣品溫度／°ｃ??圖２－２兩種瀝青的ＴＧ－ＤＳＣ測試曲線??１４??

建立兩者之間的無溫差條件需要供給能量；也就是在程序控制溫度下，測量輸入到??試樣和參比物之間的能量差隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系［４５］。熱重法（ＴＧ）又稱為“熱??天平”，是利用程序控制物質(zhì)溫度測量其質(zhì)量以及溫度關(guān)系的一種技術(shù)。圖２－１為??ＳＥＴＡＲＡＭ公司的ＴＧ－ＤＳＣ同步熱分析儀，圖２－２為瀝青的加熱升溫過程曲線。??｜??圖２－１?ＴＧ－ＤＳＣ同步熱分析儀??利用該儀器對樣品瀝青進(jìn)行了測試，得到了?３０－１６０°Ｃ的瀝青加熱升溫過程曲??線，如圖２－２所示，橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為不同溫度下的輸出電信號（可按一定??關(guān)系折算成對應(yīng)的熱量變化）。從圖２－２中可以看出，由于瀝青是由幾種不同物質(zhì)??３．５????——７０Ａ瀝青熱流??３０?■?——９０Ａ瀝青熱流??２５??＞?２０?－?廣ｚ??§?：：?［??０．５?－??〇．〇????［￣？?１?＜?１???１?？?１???１???１???２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?１６０??樣品溫度／°ｃ??圖２－２兩種瀝青的ＴＧ－ＤＳＣ測試曲線??１４??
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本文編號：2885072