中交(天津)生态环保设计研究院有限公司董先锋获国家专利权
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龙图腾网获悉中交(天津)生态环保设计研究院有限公司申请的专利生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116573830B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310425466.5,技术领域涉及:C02F11/13;该发明授权生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统及方法是由董先锋;胡保安;曹凯;张珍;李素江;张勇;程瑾;吴玉涛;贾志远;李超;祝元营;王天祥设计研发完成,并于2023-04-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统及方法,属于生态疏浚底泥脱水干化技术领域,包括:获取目标底泥的指导参数:首先从目标底泥中提取样本底泥,在样本底泥中布设数据采集模块和脱水干化部件,然后对样本底泥进行温压耦合热相变式脱水干化实验,最后通过对实验数据的分析,选择符合目标要求的实验数据作为指导参数;在目标底泥中布设数据采集模块和脱水干化部件;利用脱水干化部件对目标底泥进行温压耦合热相变式脱水干化处理,在处理的过程中,实时或者定时采集目标底泥的状态参数;将状态参数与指导参数进行比对,从指导参数中选择差异性最小的指导参数,利用该指导参数对脱水干化部件的工况参数进行调整。
本发明授权生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种生态疏浚底泥温压耦合热相变式脱水干化系统,其特征在于,包括: 第一获取部:获取目标底泥; 第二获取部:获取目标底泥的指导参数:首先从目标底泥中提取样本底泥,在样本底泥中布设数据采集模块和脱水干化部件,然后对样本底泥进行温压耦合热相变式脱水干化实验,在实验的过程中通过数据采集模块采集实验数据,所述实验数据包括样本底泥的温度、渗透系数、固结度、出水速率、沉降速率和孔隙水压力变化速率,最后通过对实验数据的分析,选择符合目标要求的实验数据作为指导参数;所述脱水干化部件包括加热元件、排水组件和抽真空设备;其中: 实验数据的分析包括: 分析一、通过对出水速率、沉降速率、孔隙水压力变化速率和样本底泥的温度的分析,获得不同真空度条件下,样本底泥中水的相变点温度;针对每个真空度条件下的具体分析过程为: 在真空度确定时,对样本底泥逐步增温,获取增温过程中的温度、出水速率、沉降速率、孔隙水压力变化速率,最后摘出出水速率突变点时的温度Tw、沉降速率突变点时的温度Ts、孔隙水压力变化速率突变点的温度Tv,选择Tv,Tw,Ts中的最大值为相变点温度T; 分析二、负压条件为80KPA时,样本底泥在不同固结度时对应的最适排水温度Tz以及在最适排水温度Tz下的渗透系数kmax; 负压条件为80KPA时,固结度的实验包括: S2-1,测试样本底泥在负压条件下,温度区间内的渗透系数ki;所述温度区间为Ti20,60; S2-2,对样本底泥温度ti及渗透系数ki进行四次多项式拟合; 四次多项式拟合后曲线的表达式为: ; 式中:a0、a1、a2、a3、a4均为拟合系数; S2-3,通过曲线,获取最适排水温度Tz以及在最适排水温度Tz下的最优渗透系数kmax; 对曲线求二阶导函数: ; 其中:ti为样本底泥温度; 令k’’=0;则最适排水温度Tz为: ; 最适排水温度对应的最优渗透系数kmax为: ; S2-4,在稳定压力条件下,测定样本底泥不同固结状态下的渗透系数; 使用非线性拟合的方式建立固结度Ut在提升过程中,最优渗透系数kmax的最适排水温度Tz变化特性曲线; 在不同固结度Ut条件下,重复子S2-1~S2-3,求取样本底泥在不同固结状态下,具有最优渗透系数kmax的最适排水温度Tz; S2-5,在固结度Ut增长过程中,建立固结度Ut与最适排水温度T的对应关系; 所述四次多项式拟合的具体步骤为:利用损失函数Loss最小化获取四次多项式最优解,或者是基于梯度下降法迭代逼近最优解; 布设部:在目标底泥中布设数据采集模块和脱水干化部件; 信息采集部:利用脱水干化部件对目标底泥进行温压耦合热相变式脱水干化处理,在处理的过程中,实时或者定时采集目标底泥的状态参数; 控制部:将状态参数与指导参数进行比对,从指导参数中选择差异性最小的指导参数,利用该指导参数对脱水干化部件的工况参数进行调整;所述指导参数包括目标底泥的加热温度和真空度; 当指导参数选择不同真空度条件下对应的相变点温度T时,所述加热温度不大于T+5; 当指导参数选择不同固结度时对应的最适排水温度T时,利用该指导参数对脱水干化部件的工况参数进行调整的过程为: S501,求取目标底泥固结度; 依据孔隙水压力求取目标底泥中孔隙水压力消散值Δus,令目标底泥固结度U等于样本底泥固结度U 式中:P为脱水干化预压荷载;us0为目标底泥脱水干化前的超静孔隙水压力; S502,依据目标底泥固结度U,匹配四次多项式拟合的拟合数据; 判定目标底泥的土体状态,将当前时间节点的目标底泥固结度与样本底泥的固结度相关联,获取试验中,具有该固结度样本底泥的最适排水温度Tz以及对应的最优渗透系数kmax; S503,设定最适温度区间; 将最优渗透系数kmax对应的最适排水温度Tz,设定为中心值,向上温度浮动为5,向下温度浮动为5,即最适温度区间Tzmin,Tzmax为Tz-5,Tz+5; S504,通过控制增温设备,使目标底泥的温度维持在最适温度区间Tzmin,Tzmax内;具体为: 当目标底泥的温度高于温度控制区间时,关闭加热元件,停止加热; 当目标底泥的温度低于温度控制区间时,开启加热元件,开始加热。
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