[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

本發明公開了一種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，本發明通過溫控系統或總控系統提供試驗所需溫度，通過水箱控制器或總控系統對絕熱試驗箱內的裂隙巖樣進行供水，通過絕熱試驗箱內的壓傳感器、未凍水含量傳感和所有溫度傳感器采集實時數據，通過總控系統進行數據分析得到最終結果。本發明設置了供水系統，在低溫裂隙巖體傳熱試驗時考慮到對流傳熱和冰?水相變作用，能測量低溫裂隙巖體的傳熱性能，從而更安全有效地解決寒區工程遇到的凍巖問題。

技術領域

本發明屬于寒區工程領域，具體涉及一種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。

背景技術

在我國現有的對巖土工程的試驗儀器中，少有針對低溫裂隙巖體的傳熱的試驗裝置?，F在大量工程項目在廣大寒區上馬。此類地區存在裂隙巖體，其熱學特性對工程建設具有重大影響。然而，市面上缺乏能夠考慮對流和相變作用的裂隙巖體傳熱試驗儀。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種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，能夠測量低溫裂隙巖體的傳熱性能，從而更安全有效地解決寒區工程遇到的凍巖問題。

為了達到上述目的，一種可考慮對流傳熱作用的低溫裂隙巖體傳熱試驗系統，包括供水系統、溫控系統、絕熱試樣箱、數據采集系統、總控系統和集水箱；

絕熱試樣箱用于放置裂隙巖樣，裂隙巖樣的裂隙部位設置有水壓傳感器和未凍水含量傳感器，絕熱試樣箱上設置有溫度傳感器，絕熱試樣箱置于溫控系統的恒溫室內，絕熱試樣箱通過保溫進水管連接供水系統，絕熱試樣箱通過保溫出水管連接集水箱，水壓傳感器、未凍水含量傳感器和溫度傳感器均連接數據采集系統，數據采集系統、供水系統和溫控系統連接總控系統；

數據采集系統用于采集水壓傳感器、未凍水含量傳感器和溫度傳感器的數據并轉發至總控系統；

總控系統用于控制供水系統的流量和溫控系統的溫度，以及根據數據采集系統采集的數據進行數據分析。

供水系統包括可控溫水箱，水箱控制器設置在可控溫水箱上，保溫進水管插入水箱控制器內并進入到控溫控壓水箱內，水箱控制器連接總控系統。

水箱控制器內設置有恒流泵，恒流泵連接可控溫水箱和保溫進水管，恒流泵上設置有水箱流量計，恒流泵和水箱流量計通過水箱控制器控制。

可控溫水箱內設置有水箱控溫板和水箱溫度計，水箱控溫板和水箱溫度計均連接水箱控制器。

保溫出水管上設置有出水流量計和出水溫度計，出水流量計和出水溫度計均連接數據采集系統。

裂隙巖樣與絕熱試樣箱間填充有微膨脹防水絕緣膠。

絕熱試樣箱通過試樣箱支架固定在恒溫室內。

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，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，將裂隙巖樣按要求放入試樣箱并連接溫度傳感器，在裂隙巖樣的裂隙部位設置水壓傳感器和未凍水含量傳感器；

步驟四，調節溫控系統或通過總控系統控制，使恒溫室內的溫度符合試驗要求；

步驟五，調節水箱控制器或通過總控系統控制供水系統對絕熱試樣箱內供水；

步驟六，數據采集系統實時采集水壓傳感器、未凍水含量傳感器和溫度傳感器的數據并轉發至總控系統；

步驟七，總控系統根據數據采集系統采集的數據進行數據分析。