不同冷卻水管布置方式對冷卻效果的影響

冷卻管的布置方式主要考慮水平布置和豎直布 置兩種形式 ，其中包括冷卻管的長度和間距變化。 混凝土中埋設冷卻管的長度范圍即冷卻效果 的主要 影響范圍，單根冷卻水管長度不宜超過 200m。冷卻管在水平向的覆蓋范圍越廣 ，對冷卻混凝土的影 響范圍越大 。但是從另一方面而言，單根冷卻水管的 長度越長 ，冷卻水對水管尾部 附近的混凝土影響越小 ，冷卻管的長度增加一倍，相當于水流量減少一 倍 的效果。因此從冷卻管的影響效果方面考慮水管的布置。

設置水管的水平間距為 1m，縱向長度每束 16m， 分別考慮單根水管蛇形布置 7、8、9、10條縱向水管 (對應水管總長分別為 118m、135m、152m、169m) 對冷卻效果的影響，其內直徑為 38．1mm，混凝土的材料屬性及外邊界條件與無冷卻管時計算相同。分析混凝土溫度場變化情況時選取了混凝土結構中4個具有代表性的特征點(A、B、C、D)的混凝土溫度變化。

水管水平間距為 1m時 ，不同水管長度條件下混凝土結構中出現的最高溫度歷時曲線如圖 4所示。冷卻管覆蓋范圍內各特征點的溫度歷時 曲線基本重合 ，且并無明顯變化 ，同時最高溫度幾乎全部出現在水管末端附近混凝土以及水管并未覆蓋范圍，所以單純減小水管長度來考慮經濟因素是不可取的。

如上圖所示 ，9條和 10條縱向水管的布置方式 溫度 峰值歷 時曲線基本重合 ，說明采用 9條縱向水管的布置方式已能較好影響到整個混凝土的溫度場 ，故選用 9條縱 向水管的布置方式較優。

水平間距的變化對混凝土溫度場控制的效果影響很大 ，冷卻管水平間距應滿足 0．5—1．5m要求，因此分別考慮水平間距 0．8m、1．0m、1．2m、 1．4m條件下混凝土 溫度場 的變 化情況 。如下圖中 A、B兩 點溫度變化可以看出，水平間距的減小 ， 能夠快速降低水管附近 的混凝土溫度 ，達到溫度控制的目的；兩個特征點 的溫度歷時曲線變化趨勢較為一致 。由 C、D兩點溫度變化可以看出，在空氣散熱與水管冷卻的共同作用下 ，水管進出水口處的混凝土溫度皆有降低，C點在通水一段時間后才開始顯示出冷卻效果的不同，自由表面的散熱對混凝土的溫度場有較大的影響 ，在溫升達到峰值以后水管冷卻的作用才得到較充分 的發揮 。尾水口處附近混凝土 的溫度場(D點 )變化則較為復雜 ，其主要原因是水平間距的變化同樣引起水管長度 的變化 ，使得幾種不同水平間距條件下尾水口的溫度控制變化趨勢與前 3個特征點并不 完全一致 。

溫度峰值皆出現在水管覆蓋區以外 ，水平間距的減小也對溫度峰值有較大的削減作用 ；水管間距每減小 0．2m，混 凝土溫度峰值削減增多 1℃左右 。