原位热传导修复过程中热量传递的数值模拟

目前原位热传导修复技术存在热量传递机理不明、主要影响因子作用关系不清的问题,通过模拟室内土柱实验实现对土壤内部热湿耦合迁移机理的验证,并应用到室外场地尺寸,明确场地尺寸下热源温度、初始含水率对原位热传导修复的影响作用。建立了原位热传导修复耦合模型,利用小试实验对其进行了数值模拟验证,在场地尺寸下探究了热源温度、初始含水率对原位热修复的影响。结果表明,原位热传导修复耦合模型准确度较高,模拟结果与实验结果平均相对误差为1.30%。沸腾阶段持续时间与热源温度成反比,过热阶段升温速率与热源温度成正比,在工程实践中应以去除目标为评价标准而不是冷点温度。土壤初始含水率在15%~35%范围内,相同温度影响下含水率越低导热系数越高,原位热传导修复技术适用于低含水率场地,初始含水率高于15%,在进行修复之前应进行适当排水或设置止水帷幕。该研究结果可为原位热传导修复技术工程实践应用提供理论参考。

回填材料对土壤原位热传导修复的影响及数值模拟

原位热传导修复技术是一种有机污染土壤高效修复手段。由于施工过程中加热井与土壤间会存在一定空隙,关于是否使用回填材料以及回填材料的选取原则,尚未有明确的指导意见。利用实验和数值模拟方法,对原位热传导修复过程中回填材料的影响进行了研究,分析了不同加热温度(200、400、600、800℃)、回填材料(空气、原土)、回填厚度(40、100、150 mm)对传热的影响。结果表明,基于实验数据所建立的原位热传导数值预测模型是可靠的,模拟计算值与实测值最小平均相对误差为6.69%;当加热温度高于450℃时,无回填料时传热效果更好;当加热温度小于300℃时,用土壤回填较好;在300~450℃时,有无回填料传热效果相差不明显;原位热传导修复技术工程在应用过程中,回填材料厚度100 mm时传热效果最佳。本研究结果可为污染土壤原位热传导修复的工程实践提供参考。