搅拌设备沥青罐动态加热模型的研究与应用

搅拌设备通常配备多个沥青罐，如果同时加热到最高使用温度并长期储存，不仅会使沥青老化，还会导致大量的能源消耗。针对沥青罐加热节能技术，王发廷等人基于CFD和FLUENT提出了沥青罐最佳搅拌装置布置，沥青加热速度提高14%，油耗降低5.5%；根据流体力学理论模型，研究了搅拌装置在搅拌槽中的布置与搅拌功率的关系。张春铮等人从沥青罐的安装调试方面提出了有利于节能的安装要点和注意事项；李光斗研究了沥青罐容积的合理分配和加热速度的提高。2011年，美国道路沥青路面协会从排放控制、自动化控制、温拌沥青和可持续发展等方面提出了沥青储存和加热的新方法。虽然上述研究从结构形式、温度控制、节能环保等不同角度研究了沥青罐加热效率的提高和能耗的降低，但并不涉及多个沥青罐在施工过程中的动态加热模型。

沥青罐分为立式和卧式两种，常见的是圆柱形卧式罐，装有蛇形循环管，实现加热保温功能；导热介质(导热油或水蒸气)流经蛇形循环管将热量传递给沥青；罐壁由保温层和外皮组成。保温层通常用石棉或其他导热系数低的材料制成，外皮通常用不锈钢或电镀金属板制成。根据罐内是否有搅拌装置，可分为普通罐和搅拌罐两种。

普通沥青罐由温度传感器、液位计、蛇形循环管等组成。温度传感器用于检测罐内沥青温度；液位计用于显示罐内液位，安装在沥青罐底部的压力传感器将压力信号转换成电信号输出到液位显示器；蛇形循环管用于保温和加热沥青。导热油从蛇形循环管的入口进入油箱，通过管壁将热量传递给沥青，并通过出口流回导热油炉。普通罐结构简单，成本低，但由于缺乏强制搅拌装置，加热效率较低。强制搅拌沥青罐结构在普通沥青罐的基础上增加了带叶片的搅拌装置。在桨叶的搅动下，沥青在罐内处于整体流动和湍流脉动的状态，增加了热交换率，提高了加热效率。

沥青通过罐壁的热损失主要包括三个阶段：1、待加热沥青的热损失；2、沥青在加热阶段的热损失；3、沥青在使用阶段的热损失。每个阶段的热损失与沥青的散热面积、温度和持续时间有关，所以结合工程实际，搅拌设备配备7个沥青罐最为理想。