发泡材料隔热条件下单管局部冻结温度场研究

局部保温冻结技术可解决冻结法在深井开拓工程中遇到的诸多技术问题，并可节约大量冷量。为获得保温材料特性对冻结温度场的影响规律，以外加套管的单管局部保温冻结温度场为研究对象，首先，将相似理论与理论分析相结合，导出了单管局部保温冻结温度场的无量纲数学模型及相应的准则表达式；其次，以无量纲准则作为影响因素，结合数值计算和模拟试验，研究了冻结管采用发泡材料保温条件下的单管局部冻结问题。分析获得了冻结管热流密度与保温材料的比热容、导热系数、保温层外半径等无量纲因素间的关系，提出局部保温冻结工程中保温材料导热系数最佳选用范围应不大于0.035(无量纲)，保温层外半径宜为1.4~1.6(无量纲)之间。研究结果具有广泛的适用性，为局部保温技术的设计和应用提供了理论基础和便利条件。