[發(fā)明專利]一種巖石比熱容測(cè)定裝置及測(cè)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711041523.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN107621479A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧海榮;劉文佳;袁溪偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及比熱容量測(cè)領(lǐng)域，具體為一種巖石比熱容測(cè)定裝置及測(cè)定方法。

背景技術(shù)

巖石的比熱容值是一種常見且重要的熱力學(xué)參數(shù)，如何準(zhǔn)確的測(cè)量巖石的比熱容，對(duì)于巖石的多場(chǎng)耦合研究有著重要的意義，而且?guī)r石碎塊又往往被當(dāng)作骨料應(yīng)用在水泥混凝土和瀝青混凝土之中，故巖石碎塊的比熱容也會(huì)對(duì)混凝土的傳熱性能產(chǎn)生一定的影響。傳統(tǒng)的巖石比熱容測(cè)量裝置常常會(huì)將巖石塊沒入水中，水的存在也會(huì)會(huì)對(duì)巖石的比熱容產(chǎn)生不可避免的影響，個(gè)別巖石沒入水中之后，其物理性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生變化。還有個(gè)別巖石由火山灰沉積而成，內(nèi)部含有較大的氣孔，該種巖石密度比水小因而不會(huì)沉入水中，給測(cè)量帶來難度。所以在不使用水的情況下測(cè)量巖石的比熱容會(huì)更加精確。但是水的存在能夠增大與巖石的接觸面積，可以縮短測(cè)量過程中達(dá)到熱平衡的時(shí)間，所以在測(cè)定巖石的比熱容的過程之中水的參與各有利弊。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種巖石比熱容測(cè)定裝置，根據(jù)巖石試樣外形的規(guī)整度，采用干式測(cè)量方法或濕式測(cè)量方法進(jìn)行演示比熱容測(cè)定，減小了測(cè)量誤差。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種巖石比熱容測(cè)定裝置，包括下殼體、加熱層、試樣杯、第一電偶組、隔熱板、冷卻杯、第二電偶組和上殼體；

所述下殼體的內(nèi)部設(shè)置用于給試樣杯加熱的加熱層，試樣杯活動(dòng)設(shè)置在加熱層上，第一電偶組設(shè)置在試樣杯的內(nèi)壁上，隔熱板活動(dòng)設(shè)置在下殼體的頂部，上殼體設(shè)置隔熱板的頂部，冷卻杯設(shè)置在上殼體的內(nèi)部，第二電偶組設(shè)置在冷卻杯的內(nèi)壁上；

當(dāng)巖石加熱完成后，打開隔熱板，上殼體與下殼體的內(nèi)部連通，試樣杯與加熱層分離，試樣杯套設(shè)在冷卻杯中。

進(jìn)一步，所述冷卻杯的外側(cè)設(shè)置有隔熱層。

進(jìn)一步，還包括隔熱層；所述隔熱層設(shè)置在下殼體至加熱層之間。

進(jìn)一步，所述加熱層為桶狀結(jié)構(gòu)，所述加熱層的底部設(shè)置有凸臺(tái)，試樣杯的底部設(shè)置有凸臺(tái)相配合的凹槽，試樣杯設(shè)置在凸臺(tái)上。

進(jìn)一步，所述第一電偶組包括三個(gè)熱電偶；其中一個(gè)設(shè)置在試樣杯的底部，另外兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置在試樣杯的側(cè)壁上。

進(jìn)一步，所述第二電偶組包括三個(gè)熱電偶；其中一個(gè)設(shè)置在冷卻杯的底部，另外兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置在冷卻杯的側(cè)壁上。

進(jìn)一步，所述試樣杯的底部還設(shè)置有將試樣杯向上推動(dòng)的推桿；所述冷卻杯的頂部設(shè)置有將冷卻杯向下推動(dòng)的推桿。

進(jìn)一步，所述隔熱板包括結(jié)構(gòu)相同的第一隔熱板和第二隔熱板，第一隔熱板和第二隔熱板水平設(shè)置在下殼體的頂部，第一隔熱板和第二隔熱板背向水平運(yùn)動(dòng)，上殼體與下殼體連通。

進(jìn)一步，所述第一隔熱板上設(shè)置有水平貫穿第一隔熱板條形螺孔，第一隔熱板通過螺栓安裝在下殼體的頂部。

進(jìn)一步，還包括用于對(duì)隔熱板打開和閉合狀態(tài)進(jìn)行定位的定位銷；定位銷的一端穿過隔熱板設(shè)置在下殼體上。

本發(fā)明還提供了一種根據(jù)該述巖石比熱容測(cè)定裝置的測(cè)定方法，包括以下步驟：

步驟S1、測(cè)量冷卻杯的初始溫度；

步驟S2、將巖石試樣放置在試樣杯中，然后將試樣杯放置在加熱層中，閉合隔熱板，對(duì)試樣杯進(jìn)行加熱；

步驟S3、待步驟S2加熱完畢后，測(cè)量巖石試樣溫度和試樣杯的溫度。

步驟4、打開隔熱板，使試樣杯與加熱層分離，冷卻杯套設(shè)在試樣杯的外側(cè)；

步驟5、待冷卻杯、試樣杯和巖石試樣溫度相同時(shí)，該狀態(tài)測(cè)量下冷卻杯的溫度、試樣杯的溫度以及巖石試樣溫度；

步驟6、根據(jù)能量守恒定律計(jì)算巖石的比熱容。

進(jìn)一步，步驟SI之前還包括：判斷巖石與試樣杯的接觸面積；

當(dāng)巖石與試樣杯的接觸面大于巖石表面積80％時(shí)，則采用干式測(cè)量法；

當(dāng)巖石與試樣杯的接觸面小于巖石表面積80％時(shí)，則采用濕式測(cè)量法。

進(jìn)一步：當(dāng)采用干法測(cè)量時(shí)，能量守恒定律的公式為：

|C₃M₃(T₀^*-T₀)|＝|C₂M₂(T₂-T₂^*)+C₁M₁(T₁-T1^*)|

故