[發明專利]多孔介質土體潮涌換熱現象的捕捉方法

有效

• 申請號: 202010112944.3
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111208168B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 王麗慧;左滬;劉鵬飛
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發明涉及一種多孔介質土體潮涌換熱現象的捕捉方法，首先在多孔介質土體中加水使其濕潤至孔隙中充有液體水；對土體進行暴曬等加熱處理，使土體中水分以氣體形態存在于孔隙中，然后使土體周圍空氣，或者使土體表面，或者使土體整體溫度驟降至(體孔隙中水蒸氣分壓力對應的飽和溫度以下，此時，已置于土體表面的熱流密度計顯示的熱流密度值會發生階躍激增現象，從而捕捉到多孔介質土體潮涌換熱現象。本發明的捕捉方法可填補地下空間土體潮涌換熱研究的空白，并在一定程度上揭示土壤相變換熱特性；且該方法涉及對象較少且實驗方法簡便，只需測量熱流密度值是否發生階躍性突變即可，易于觀測與判斷。

技術領域

本發明涉及一種土體蓄放熱現象的捕捉方法，具體涉及到多孔介質孔隙中氣體因快速溫降導致相變冷凝大量放熱發生潮涌換熱現象的捕捉方法。

背景技術

目前對于土體相變冷凝換熱方面的研究很少。僅有的相關研究存在于圍護結構冷凝現象研究中，以湖南大學和沈陽建筑大學為代表的學者從溫度降低和水蒸氣分壓的變化揭示了地面圍護結構冷凝現象的發生機理。此外，上海大學明確指出了目前有關土壤水汽潛熱效應的研究相當缺乏，缺乏對土壤相變換熱特性的充分認識。因此，需要提出一種潮涌換熱現象來自于地鐵車站站廳層壁面熱流密度的長期監測捕捉方法及結果，對于解釋室外溫降顯著的秋冬季節地鐵站廳等地下空間熱環境保持相對穩定的溫度提供了重要的理論依據。

發明內容

本發明是要提供一種多孔介質土體潮涌換熱現象的捕捉方法，用于填補地下空間土體潮涌換熱研究的空白，并在一定程度上揭示土壤相變換熱特性；且該方法涉及對象較少且實驗方法簡便，只需測量熱流密度值是否發生階躍性突變即可，易于觀測與判斷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一多孔介質土體潮涌換熱現象的捕捉方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在多孔介質土體中加水使其濕潤至孔隙中充有液態水；

步驟2：對土體進行加熱處理，使土體中水分以水蒸氣氣體形式存在于土體孔隙中；

步驟3：在土體表面布置熱流密度計然后使土體周圍空氣，或者使土體表面，或者使土體整體溫度驟降至土體中水蒸氣分壓力對應的飽和溫度以下；

步驟4：當置于土體表面的熱流密度計顯示的熱流密度值發生階躍激增現象時，表征多孔介質土體潮涌換熱現象發生。

進一步，步驟1中在多孔介質土體中加水使其濕潤至孔隙中充有液態水，此處的多孔介質為土體、巖石、植物的根、莖中的一種。

進一步，步驟2中對土體進行加熱處理采用放在太陽下暴曬或者用暖風機向土體周圍吹熱風，或者是土體整體加熱。

進一步，步驟3中使土體周圍空氣驟降至土體中水蒸氣分壓力對應的飽和溫度以下，采用將土體置于冰箱中或對于土體接觸的空氣側進行迅速溫降處理；降溫要求為短時間內使多孔介質土體孔隙內氣體達到其相應水蒸氣分壓力下的飽和溫度，從而發生冷凝現象，放出大量的潛熱。

與現有技術相比，本發明有如下有益效果：

本發明填補了地下空間土體潮涌換熱研究的空白，并在：

1.一定程度上揭示了土壤相變換熱特性；

2.本發明提供了一種較為簡便的捕捉方法，涉及對象較少且實驗方法簡便，且只需測量熱流密度值是否發生階躍性突變即可，易于觀測與判斷；

3.本發明提供了一種土體潮涌換熱的捕捉方法，這對于后續的土體等多孔介質潮涌等相變換熱研究具有重要參考價值。

附圖說明

圖1是室外空氣與站臺空氣溫度隨時間變化圖；

圖2是土體壁面熱流密度值隨時間變化圖。

具體實施方式