本技術(shù)屬于凍結(jié)工程，具體涉及一種基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、利用人工制冷技術(shù)將松散的含水層凍結(jié)成封閉的凍結(jié)壁，能夠形成強度高、完整性好且不透水性好的臨時加固體，進而減少地下水對地下工程的影響，達到加固地層的目的。

2、在實際凍結(jié)工程中，早期的制冷量快速增加，后期呈持續(xù)下降的趨勢；現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證安全，通常持續(xù)滿負荷運行，設(shè)備全過程不減載；但是上述運行過程會產(chǎn)生大量冗余能量，造成能量的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型實施例提供一種基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的凍結(jié)工程在運行過程中會產(chǎn)生能量浪費的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

3、提供一種基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，包括：

4、試驗箱體，內(nèi)部填充有工程現(xiàn)場所取的中砂材料，試驗箱體內(nèi)的頂部設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)上預設(shè)有若干通孔；

5、若干凍結(jié)管，與混凝土結(jié)構(gòu)上的通孔一一對應(yīng)；每一個所述凍結(jié)管均用于插入到對應(yīng)的通孔中，其中，所述凍結(jié)管的底部位于中砂材料內(nèi)；所述凍結(jié)管內(nèi)具有進液通道和排液通道，所述凍結(jié)管的頂部具有進液管和排液管，進液管與進液通道連通，排液管與排液通道連通；

6、凍結(jié)供冷裝置，包括冷凍機、鹽水箱和鹽水泵；所述進液管和所述排液管分別與所述鹽水箱連通，所述鹽水泵用于提供動力，以使鹽水在所述凍結(jié)管和所述鹽水箱內(nèi)循環(huán)；

7、其中，每一個所述凍結(jié)管內(nèi)均設(shè)有若干第一溫度傳感器，若干第一溫度傳感器沿所述凍結(jié)管的長度方向間隔設(shè)置；所述混凝土結(jié)構(gòu)上于所述凍結(jié)管的周圍設(shè)有若干監(jiān)測孔，每一個所述監(jiān)測孔內(nèi)均設(shè)置監(jiān)測桿，所述監(jiān)測桿上沿長度方向間隔設(shè)有若干第二溫度傳感器；

8、所述鹽水泵上設(shè)置變頻器，所述變頻器、所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器均與控制器電性連接。

9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)還包括配液模塊和集液模塊，所述配液模塊內(nèi)具有第一過流通道，所述集液模塊內(nèi)設(shè)有第二過流通道；

10、所述配液模塊上具有配液進管和配液出管，所述配液進管和所述配液出管均與所述第一過流通道連通；所述配液進管通過管道與鹽水泵連通，所述配液出管與每一個所述凍結(jié)管的進液管連通；

11、所述集液模塊上具有集液進管和集液出管，所述集液進管和所述集液出管均與所述第二過流通道連通；所述集液進管通過管道與每一個所述凍結(jié)管的排液管連通，所述集液出管通過管道與所述鹽水箱連通。

12、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述凍結(jié)管包括上管和下管，所述上管和所述下管為螺紋配合；所述進液管位于所述上管和所述下管內(nèi)，且所述進液管的頂端穿過所述上管的頂部；所述排液管連接在所述上管的側(cè)壁上；

13、所述上管上連接有測溫管，所述測溫管與所述上管的封閉端連通；所述測溫管內(nèi)插接有測溫桿，所述測溫桿上沿其長度方向間隔設(shè)有若干放置槽，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述放置槽內(nèi)。

14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述測溫管為透光材質(zhì)，所述測溫管的下端封閉，上端開口；所述測溫管的上端與上管連接，上管具有與測溫管連通的通孔。

15、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述測溫桿的直徑小于所述測溫管的內(nèi)徑，所述測溫桿上沿其長度方向套設(shè)有若干錐形套，所述錐形套具有彈性；所述錐形套與所述測溫管插接配合，以周向限位所述測溫桿。

16、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述上管的頂端螺紋配合有封蓋，所述進液管和所述測溫管均固定在所述封蓋上。

17、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述試驗箱體的外側(cè)壁以及底部均設(shè)有保溫板，所述保溫板與所述試驗箱體之間為卡接、粘接或者螺栓連接。

18、在一種可能的實現(xiàn)方式中，與所述鹽水泵連接的管道上設(shè)有流量計，所述流量計與控制器電性連接。

19、在一種可能的實現(xiàn)方式中，地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)還包括熱流密度計，所述熱流密度計的探頭設(shè)置在所述凍結(jié)管周圍的混凝土結(jié)構(gòu)上，以及設(shè)置在所述凍結(jié)管的外壁上。

20、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述試驗箱體頂部具有用于罩設(shè)全部所述凍結(jié)管的頂部的密封罩，或者，所述試驗箱體的頂部具有與凍結(jié)管頂部一一對應(yīng)的罩體，所述罩體用于罩設(shè)對應(yīng)凍結(jié)管的頂部。

21、本實用新型提供的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，冷凍機能夠?qū)}水箱內(nèi)的鹽水進行降溫，使得鹽水箱內(nèi)的鹽水達到預設(shè)溫度；鹽水泵能夠?qū)}水箱內(nèi)的鹽水提供動力，使得鹽水能夠在凍結(jié)管和鹽水箱之間循環(huán)流動，進而便于凍結(jié)管與周圍中砂材料和混凝土結(jié)構(gòu)進行熱交換；第一溫度傳感器能夠?qū)鼋Y(jié)管內(nèi)的鹽水溫度進行監(jiān)測，第二溫度傳感器能夠?qū)鼋Y(jié)管周圍的中砂和混凝土結(jié)構(gòu)的溫度進行監(jiān)測；在第二溫度傳感器的檢測值達到預設(shè)范圍之后，控制器控制鹽水泵上的變頻器，進而降低鹽水泵的功率；控制器能夠控制冷凍機停止工作；在第二溫度傳感器的檢測值超過預設(shè)范圍之后，通過提高鹽水泵的功率，能夠增加冷量的輸出量；通過上述動態(tài)控制過程，能夠降低能量的浪費，并且能夠使冷凍土體處于安全范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)還包括配液模塊和集液模塊，所述配液模塊內(nèi)具有第一過流通道，所述集液模塊內(nèi)設(shè)有第二過流通道；

3.如權(quán)利要求1所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述凍結(jié)管包括上管和下管，所述上管和所述下管為螺紋配合；所述進液管位于所述上管和所述下管內(nèi)，且所述進液管的頂端穿過所述上管的頂部；所述排液管連接在所述上管的側(cè)壁上；

4.如權(quán)利要求3所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫管為透光材質(zhì)，所述測溫管的下端封閉，上端開口；所述測溫管的上端與上管連接，上管具有與測溫管連通的通孔。

5.如權(quán)利要求3所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫桿的直徑小于所述測溫管的內(nèi)徑，所述測溫桿上沿其長度方向套設(shè)有若干錐形套，所述錐形套具有彈性；所述錐形套與所述測溫管插接配合，以周向限位所述測溫桿。

6.如權(quán)利要求3所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述上管的頂端螺紋配合有封蓋，所述進液管和所述測溫管均固定在所述封蓋上。

7.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗箱體的外側(cè)壁以及底部均設(shè)有保溫板，所述保溫板與所述試驗箱體之間為卡接、粘接或者螺栓連接。

8.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，與所述鹽水泵連接的管道上設(shè)有流量計，所述流量計與控制器電性連接。

9.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)還包括熱流密度計，所述熱流密度計的探頭設(shè)置在所述凍結(jié)管周圍的混凝土結(jié)構(gòu)上，以及設(shè)置在所述凍結(jié)管的外壁上。

10.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗箱體頂部具有用于罩設(shè)全部所述凍結(jié)管的頂部的密封罩，或者，所述試驗箱體的頂部具有與凍結(jié)管頂部一一對應(yīng)的罩體，所述罩體用于罩設(shè)對應(yīng)凍結(jié)管的頂部。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種基于溫度場演化的地層動態(tài)輸冷系統(tǒng)，屬于凍結(jié)工程技術(shù)領(lǐng)域，包括試驗箱體、若干凍結(jié)管以及凍結(jié)供冷裝置；凍結(jié)管內(nèi)具有進液通道和排液通道，凍結(jié)管的頂部具有進液管和排液管，進液管與進液通道連通，排液管與排液通道連通；凍結(jié)供冷裝置包括冷凍機、鹽水箱和鹽水泵；進液管和排液管分別與鹽水箱連通；每一個凍結(jié)管內(nèi)均設(shè)有若干第一溫度傳感器；混凝土結(jié)構(gòu)上于凍結(jié)管的周圍設(shè)有若干監(jiān)測孔，每一個監(jiān)測孔內(nèi)均設(shè)置監(jiān)測桿，監(jiān)測桿上設(shè)有若干第二溫度傳感器；鹽水泵上設(shè)置變頻器，變頻器、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均與控制器電性連接。通過上述動態(tài)控制過程，能夠降低能量的浪費，并且能夠使冷凍土體處于安全范圍內(nèi)。

技術(shù)研發(fā)人員：臧夢晨,岳祖潤,張松,顧相濤,張亞澤,李曉星,卿操林,黃森,韓達
受保護的技術(shù)使用者：石家莊鐵道大學
技術(shù)研發(fā)日：20240227
技術(shù)公布日：2024/10/10