[發明專利]可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統及方法

在審

• 申請號: 202010139853.9
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111189880A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 劉乃飛;劉鐮淦;楊蓓;張玉偉;宋戰平;劉華;張強;王彤;范勝元
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

1.一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，包括供水系統(1)、溫控系統(2)、絕熱試樣箱(3)、數據采集系統(4)、總控系統(5)和集水箱(6)；

絕熱試樣箱(3)用于放置裂隙巖樣(8)，裂隙巖樣(8)的裂隙部位設置有水壓傳感器(26)和未凍水含量傳感器(27)，絕熱試樣箱(3)上設置有溫度傳感器(18)，絕熱試樣箱(3)置于溫控系統(2)的恒溫室(17)內，絕熱試樣箱(3)通過保溫進水管(11)連接供水系統(1)，絕熱試樣箱(3)通過保溫出水管(24)連接集水箱(6)，水壓傳感器(26)、未凍水含量傳感器(27)和溫度傳感器(18)均連接數據采集系統(4)，數據采集系統(4)、供水系統(1)和溫控系統(2)連接總控系統(5)；

數據采集系統(4)用于采集水壓傳感器(26)、未凍水含量傳感器(27)和溫度傳感器(18)的數據并轉發至總控系統(5)；

總控系統(5)用于控制供水系統(1)的水流和溫控系統(2)的溫度，以及根據數據采集系統(4)采集的數據進行數據分析。

2.根據權利要求1所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，供水系統(1)包括可控溫水箱(10)和水箱控制器(9)，水箱控制器(9)設置在可控溫水箱(10)上，保溫進水管(11)插入水箱控制器(9)內并進入到控溫控壓水箱(10)內，水箱控制器(9)連接總控系統(5)。

3.根據權利要求2所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，水箱控制器(9)內設置有恒流泵(13)，恒流泵(13)連接可控溫水箱(10)和保溫進水管(11)，恒流泵(13)上設置有水箱流量計(12)，恒流泵(13)和水箱流量計(12)通過水箱控制器(9)控制。

4.根據權利要求2所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，可控溫水箱(10)內設置有水箱控溫板(15)和水箱溫度計(14)，水箱控溫板(15)和水箱溫度計(14)均連接水箱控制器(9)。

5.根據權利要求1所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，保溫出水管(24)上設置有出水流量計(22)和出水溫度計(23)，出水流量計(22)和出水溫度計(23)均連接數據采集系統(4)。

6.根據權利要求1所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，裂隙巖樣(8)與絕熱試樣箱(3)間填充有微膨脹防水絕緣膠。

7.根據權利要求1所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，其特征在于，絕熱試樣箱(3)通過試樣箱支架(7)固定在恒溫室(17)內。

8.權利要求1所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據試驗所需，制作裂隙巖樣和無裂隙巖塊；

步驟二，采用熱學參數測量儀測定無裂隙巖塊的比熱和熱傳導系數；

步驟三，將裂隙巖樣(8)按要求放入試樣箱并連接溫度傳感器(18)，在裂隙巖樣(8)的裂隙部位設置水壓傳感器(26)和未凍水含量傳感器(27)；

步驟四，調節溫控系統(2)或通過總控系統(5)，使恒溫室(17)內的溫度符合試驗要求；

步驟五，調節水箱控制器(9)或通過總控系統(5)控制供水系統(1)對絕熱試樣箱(3)內供水；

步驟六，數據采集系統(4)實時采集水壓傳感器(26)、未凍水含量傳感器(27)、溫度傳感器(18)的數據以及出水量和出水溫度并轉發至總控系統(5)；

步驟七，總控系統根據數據采集系統(4)采集的數據進行數據分析。

9.根據權利要求8所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統的工作方法，其特征在于，步驟五中，總控系統(5)和水箱控制器(9)持續采集水箱溫度計(14)的數據，當數據小于閾值時，開啟水箱控溫板(15)，當數據高于閾值時，關閉水箱控溫板(15)。

10.根據權利要求8所述的一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統的工作方法，其特征在于，總控系統(6)或水箱控制器(9)實時采集水箱流量計(12)的數據，并控制恒流泵(13)的開閉。