流速对渡槽中水温的影响研究

摘要：冬季，影响渡槽结构与安全运行的主要因素水温与气温，而不同流速下，水温变化也不同。以某渡槽为例，引用导热微分方程和牛顿冷却公式，计算水温。计算结果表明，当大气温度与槽内水位相同时，入口流速越大，沿程同一横截面处，水散热越少且散热速率越慢，水温降幅越小且下降速率越慢。随着渡槽长度的增大，水散失热量增多，且近似呈线性上升，水温降低的越多，近似呈线性下降。

关键词：流速;水温;热量损失

西北地区冬季气温偏低，渡槽输水时易结冰，输水受阻，无法确保渡槽正常有效的输水[1] 。大气温度与槽内水温若形成的较大的温度梯度，结构将存在较大的安全隐患。

研究现状表明，气温与槽内水温对于渡槽结构的破坏和安全运行有很大影响，因而水温的研究显得尤为重要。但目前水的流速对于水温影响的研究较少。本文针对这一实际问题，以某渡槽为例，应用稳态导热理论，数值计算方法，对在不同流速下水温进行研究分析。

1.渡槽水温计算原理

渡槽中水的热量损失主要由水与空气的对流换热、空气与渡槽壁面的对流换热以及水沿渡槽漕身的热传导引起的。渡槽内表面与水接触，近似等于水温，为第一类边界条件，渡槽外表面与空气直接接触，用第三类边界条件[1]。在一般情况下，用第一类边界条件代替第三类边界条件，得到解答能够满足工程精度需要[2]。

2.工程实例

2.1工程资料

某渡槽总长度2215m，设计引水流量18m3/s，设计纵坡i为1/750，设计水深3.2m，过水面积14.4m2，槽身混凝土设计强度等级为C30，混凝土粗糙率为0.015。……