장기 운용되는 지하철 터널은 열 환경이 지속적으로 악화되는 문제에 직면하여 안전하고 효율적인 운행에 심각한 영향을 미치고 있습니다. 에너지 터널 기술은 위 문제를 해결하는 효과적인 기술 중 하나입니다. 기존 연구들은 모세관 열교환기(CHE)를 기반으로 한 실드 에너지 터널의 침투 조건에서의 열 전달 특성을 완전히 밝히지 못해 해당 기술의 공학적 적용에 제약이 있었습니다. 본 논문은 시범 프로젝트를 기반으로 CHE를 기반으로 한 지하철 실드 에너지 터널의 3차원 열-침투 결합 수치 모델을 구축하고, 침투 조건에서 열교환기의 운전 매개변수가 에너지 터널의 열 전달 성능에 미치는 영향 규칙을 분석하였습니다. 결과는 침투가 실드 에너지 터널의 열 전달 성능을 현저히 향상시킬 수 있음을 보여주었으며, 침투 속도가 0 m/s에서 2.3×10⁻⁵ m/s로 증가할 때 난방기와 냉방기의 열교환량이 각각 106.77%와 276.00% 증가하였습니다; 침투 입구에 가까운 CHE 루프의 열교환 능력이 입구에서 먼 쪽보다 약간 높았습니다. 또한, CHE 입구 유속과 온도는 열 전달 성능에 유의미한 영향을 미쳤으며, 입구 유속이 0.06 m/s에서 0.12 m/s로 증가할 때 냉방기와 난방기의 열교환량이 각각 89.53%와 72.66% 증가하였고, 입구 온도가 냉방기에서 6 ℃ 상승하고 난방기에서 6 ℃ 하강할 때 열교환량은 각각 58.80%와 177.01% 증가하였습니다. CHE 입구 유속 증가 및 전달 온도 차 증가로 인해 패널의 온도 분포 균일성이 감소하였습니다. 본 연구는 실드 에너지 터널의 설계 및 적용에 이론적 지지를 제공할 수 있습니다.

에너지 터널;침투;모세관 열교환기;열 전달 성능;지하철