[發明專利]一種室內巖樣導熱系數測試裝置

有效

• 申請號: 201410181674.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103983660A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 周輝;渠成堃;張帆;胡大偉;張傳慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發明涉及一種巖石導熱系數測試裝置，屬于測試儀器類。

背景技術

導熱系數是巖石的一項重要的熱力學參數。如何準確的測量巖石的導熱系數，對于巖石的多場耦合研究有著重要的意義。然而，在成巖和長期的地質構造的作用下，巖石為多種礦物集合而成的非均質體。此外，巖石由于沉積層面或微裂紋的影響，巖石的導熱系數常常表現為各向異性。現有的大部分導熱系數測試儀器大多針對均質材料，例如發明專利“一種測定導熱系數的方法及裝置”(公開號：CN1601262A)只能測量均值材料，而不適用于測量巖石的導熱系數，僅有的幾種導熱系數測試儀器，有些測量方法比較復雜，測量結果存在較大的誤差。此外，目前的測試儀器僅僅能測量巖石某一個方向上的導熱系數，無法準確描述巖石整體的導熱特性，在進行大型計算分析的時候也會出現較大的誤差。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的是在于提供了一種結構簡單、使用方便、實用性強的測試巖石導熱系數的裝置，可對巖石兩個方向上的導熱系數進行測量。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種巖石導熱系數測試裝置，所述測試裝置由下底座、冷極冷卻裝置、立柱、外絕熱管、內絕熱管、內護熱保溫層、上參考試樣、熱極電熱板、上支撐板、升降機、伸縮桿、絕熱層、第一熱電偶、第二熱電偶、固定夾具、發熱器、下參考試樣組成；下底座通過立柱和上支撐板連接，冷極冷卻裝置位于下底座上方，冷極冷卻裝置呈凸臺狀，冷極冷卻裝置下平臺兩側分別設置有進水口、出水口，下參考試樣設置在冷極冷卻裝置上平臺上方，下參考試樣上端面上設置有發熱器；上支撐板上方設置有升降機，伸縮桿活動貫通上支撐板，伸縮桿上端與升降機固定連接，伸縮桿下端與絕熱層上端面固定連接，固定夾具固定于絕熱層下端面，固定夾具內設置有熱極電熱板、上參考試樣，熱極電熱板位于絕熱層和上參考試樣之間，上參考試樣的上、下端面上分別設置有第一熱電偶和第二熱電偶；外絕熱管、內絕熱管、內護熱保溫層上端分別固定在上支撐板的下端面上，內絕熱管環繞于內護熱保溫層外側，外絕熱管環繞于內絕熱管外側，外絕熱管的下端位于冷極冷卻裝置下平臺臺面上，內絕熱管底端內壁面與冷極冷卻裝置的上平臺外壁吻合，內護熱保溫層內壁與絕熱層吻合，內護熱保溫層下端位于內絕熱管底端的上端面上。

所述發熱器為點鎢絲熱源發熱器。

下底座、冷極冷卻裝置、下參考試樣、發熱器、上參考試樣、熱極電熱板、升降機、連接桿、絕熱層的中心均位于同一中心線上。

由于采用了以上技術方案，本發明的巖石導熱系數測試裝置有以下優點：

本發明外絕熱管環繞于內絕熱管外側，內絕熱管環繞于內護熱保溫層外側，內護熱保溫層內壁與絕熱層吻合，外絕熱管、內絕熱管、內護熱保溫層與絕熱層形成封閉的保溫腔，可以避免測試試驗過程中的熱量耗散。

由于巖石具有非均質性，本測試裝置與已知導熱系數的參考試樣進行對比。本發明的測試裝置采用參考試樣和測試試樣同時加熱的方式，通過分別測試參考試樣和測試試樣的導熱系數，將所得到的參考試樣的導熱系數和其已知的導熱系數進行對比，可以確定測試試樣導熱系數的測量精度。

考慮到巖石的非均質性，本測試裝置可測量軸向和徑向的導熱系數。本發明的測試裝置包括兩種熱源，可以拆卸，發熱器采用點鎢絲發熱源發熱方式，可以根據所測量的參數，將熱極電熱板和發熱器位置對換，測試過程中，測試試樣的上下端面和側面分布有多個測溫熱電偶，能夠準確測量出測試試樣的溫度分布情況，方便通過計算得到測試試樣的軸向導熱系數，并且可以根據表面溫度代入數值模擬軟件進行反分析，得到測試試樣的徑向導熱系數。

附圖說明

圖1為本發明測試裝置的使用示意圖。

圖2為本發明測試裝置的結構示意圖。

圖3為測試試樣表面測溫熱電偶分布。

圖4為試樣表面測溫熱電偶分布俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。

見附圖。

一種巖石導熱系數測試裝置，所述測試裝置由下底座1、冷極冷卻裝置2、立柱3、外絕熱管4、內絕熱管5、內護熱保溫層6、上參考試樣7、熱極電熱板8、上支撐板9、升降機10、伸縮桿11、絕熱層12、第一熱電偶13、第二熱電偶14、固定夾具15、發熱器17、下參考試樣18組成；