[實用新型]一種模擬豎直地埋管換熱器周圍土壤環境的裝置

有效

• 申請號: 202020801251.0
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN212031480U
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王松慶;蔡學龍;高婧;賀士晶
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N25/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種模擬豎直地埋管換熱器周圍土壤環境的裝置，其特征在于模擬豎直地埋管換熱器周圍土壤環境的裝置是由箱體(1)、承重板(2)、承壓板(3)、紗窗(4)、第一閥門(5)、隔板(6)、第一U形管(7)、第一溫度傳感器(8)、第二U形管(9)、溫濕度自記儀(10)、第二溫度傳感器(11)、第一進水管(12)、第二進水管(13)、回水管(14)、第一恒溫水浴鍋(15)、水箱(16)、第二恒溫水浴鍋(17)、第三進水管(18)、第二閥門(19)、第四進水管(20)、第一流量計(21)、第三閥門(22)、第四閥門(23)、第二流量計(24)、第三流量計(25)、第五閥門(26)、非飽和土壤(27)、飽和土壤(28)、第五進水管(29)、第六進水管(30)、第七進水管(31)、第三溫度傳感器(32)和計算機組成；

所述的箱體(1)是由四個側壁和底面圍合而成，頂端為敞口結構，底面上設置一個第一排水孔(1-1)；在箱體(1)的相對的兩個內壁上設置兩組向內凸起的安裝槽組，分別為內壁第一安裝槽組(1-9)和內壁第二安裝槽組(1-8)，每個安裝槽組是由兩個相對的安裝槽組成，且每個安裝槽設置在所在內壁的長度上的三等分點上，在其中一個內壁的兩組安裝槽組之間的區域布置第一通孔(1-10)，內壁第一安裝槽組(1-9)和內壁第二安裝槽組(1-8)的頂部均與箱體(1)的頂部等高；與第一通孔(1-10)垂直的一個側壁的右上方區域的中心處布置兩個等高的第二通孔(1-4)，左下方區域的中心處布置兩個等高的第三通孔(1-5)，右下方區域的中心處布置一個第四通孔(1-3)，左上方區域的中心處布置一個第五通孔(1-2)；與第四通孔(1-3)所在側壁相對的側壁的左上方區域的中心處布置一個第六通孔(1-7)，右下方區域的中心處布置一個第七通孔(1-6)；

所述的承重板(2)的底面中部設置凹槽(2-1)，所述的承重板(2)豎直固定在箱體(1)的內部底面的一個中線上，承重板(2)與第一排水孔(1-1)相錯布置；第一安裝槽組(1-9)和內壁第二安裝槽組(1-8)的底面與承重板(2)的上表面緊密貼合且密封；

所述的承壓板(3)平均分為左中右三個區域，相鄰的區域之間設置向上凸起的水平安裝槽(3-2)，在中間區域平均布置多個第二排水孔(3-1)，承壓板(3)水平固定在承重板(2)的上方，且承壓板(3)的四周與箱體(1)的四個內壁密封；所述的第一通孔(1-10)、第二通孔(1-4)、第三通孔(1-5)、第四通孔(1-3)、第五通孔(1-2)、第六通孔(1-7)和第七通孔(1-6)均在承壓板(3)的上方；內壁第一安裝槽組(1-9)和內壁第二安裝槽組(1-8)所在的側壁與水平安裝槽(3-2)的長度方向垂直；

所述的水箱(16)的進水口與第一排水孔(1-1)連通，在水箱(16)與第一排水孔(1-1)之間的管路上設置第三流量計(25)和第五閥門(26)；

所述的隔板(6)的右上方區域的中心處布置兩個等高的第八通孔(6-1)，左下方區域的中心處布置兩個等高的第九通孔(6-2)；兩個隔板(6)的側壁分別插入內壁第一安裝槽組(1-9)和內壁第二安裝槽組(1-8)中，兩個隔板(6)的底面分別插入兩個水平安裝槽(3-2)中，兩個隔板(6)與內壁第一安裝槽組(1-9)、內壁第二安裝槽組(1-8)和兩個水平安裝槽(3-2)均密封；兩個第二通孔(1-4)的中軸線分別與兩個第八通孔(6-1)的中軸線重合；兩個第三通孔(1-5)的中軸線分別與兩個第九通孔(6-2)的中軸線重合；

兩個隔板(6)將箱體(1)的內腔平均分為三個尺寸完全相同且互相隔離的腔體，位于兩邊的腔體中分別放置待模擬的非飽和土壤(27)，中間的腔體中放置待模擬的飽和土壤(28)，三個腔體中的土壤的上表面距離箱體(1)的頂端留有100mm距離，在飽和土壤(28)的上表面鋪設三層紗窗(4)；第一U形管(7)穿過箱體(1)上的兩個第二通孔(1-4)、兩邊的腔體中的待模擬的非飽和土壤(27)、待模擬的飽和土壤(28)和兩個隔板(6)上的兩個第八通孔(6-1)，第一U形管(7)的進水口和出水口設置在箱體(1)的外部；第二U形管(9)穿過箱體(1)上的兩個第三通孔(1-5)、兩邊的腔體中的待模擬的非飽和土壤(27)、待模擬的飽和土壤(28)和兩個隔板(6)上的兩個第九通孔(6-2)，第二U形管(9)的進水口和出水口設置在箱體(1)的外部；所述的第一U形管(7)和第二U形管(9)的尺寸完全相同且插入箱體(1)中的長度也相同；所述的第一U形管(7)和第二U形管(9)互相平行且均與隔板(6)垂直；

第二恒溫水浴鍋(17)內部設置循環水泵，第二恒溫水浴鍋(17)的出水口與第一進水管(12)的進水口連通，第一進水管(12)的出水口分為兩個支路，分別為第三進水管(18)和第四進水管(20)，第三進水管(18)和第四進水管(20)的進水口均與第一進水管(12)的出水口連通，在第一進水管(12)上設置第二閥門(19)；第三進水管(18)上設置第二流量計(24)和第四閥門(23)，第三進水管(18)的出水口與第一U形管(7)中相對靠近箱體(1)的一根中軸線的管路連通，第一U形管(7)的另一個管路的出水口與第七進水管(31)的進水口連通；第四進水管(20)上設置第一流量計(21)和第三閥門(22)，第四進水管(20)的出水口與第二U形管(9)中相對靠近箱體(1)的一根中軸線的管路連通，第一U形管(7)的另一個管路的出水口與第六進水管(30)的進水口連通；第六進水管(30)的出水口與第七進水管(31)的出水口均與第五進水管(29)的進水口連通，第五進水管(29)的出水口與第二恒溫水浴鍋(17)的進水口連通；

第一U形管(7)的進水口和出水口各設置一個第一溫度傳感器(8)且兩個第一溫度傳感器(8)均設置在箱體(1)的外部；第一U形管(7)的進水管上設置兩個第一溫度傳感器(8)且兩個分別緊挨著兩個隔板(6)；第一U形管(7)的弧形拐彎處設置一個第一溫度傳感器(8)；

第二U形管(9)在進水口和出水口各設置一個第一溫度傳感器(8)且兩個第一溫度傳感器(8)均設置在箱體(1)的外部；

在兩個非飽和土壤(27)所在的區域中，沿著水平和豎直方向均勻設置多個溫濕度自記儀(10)，沿著水平方向設置的溫濕度自記儀(10)均與第一U形管(7)等高且沿著水平方向設置的所有溫濕度自記儀(10)的連線與第一U形管(7)垂直，沿著豎直方向設置的溫濕度自記儀(10)均在第一U形管(7)的正下方；在兩個非飽和土壤(27)所在的區域中所有的溫濕度自記儀(10)均位于與隔板(6)平行的一個平面上，所述的平面均位于每個非飽和土壤(27)所在的區域水平長度的一半處；

在飽和土壤(28)所在的區域中，沿著水平和豎直方向均勻設置多個第二溫度傳感器(11)，沿著水平方向設置的第二溫度傳感器(11)均與第一U形管(7)等高且沿著水平方向設置的所有第二溫度傳感器(11)的連線與第一U形管(7)垂直，沿著豎直方向設置的第二溫度傳感器(11)均在第一U形管(7)的正下方；在飽和土壤(28)所在的區域中所有的第二溫度傳感器(11)均位于與隔板(6)平行的一個平面上，所述的平面均位于每個飽和土壤(28)所在的區域水平長度的一半處；

在箱體(1)的內部沿著水平方向均勻設置多個第三溫度傳感器(32)，第三溫度傳感器(32)位于第二U形管(9)的等高處，所有的第三溫度傳感器(32)的連線與第二U形管(9)平行，且所有的第三溫度傳感器(32)的連線靠近箱體(1)的一個中軸線；

在飽和土壤(28)所在的區域中所有溫度傳感器的信號輸出端均通過第一通孔(1-10)與計算機連接；在相對靠近第五通孔(1-2)的非飽和土壤(27)所在的區域中的所有溫度傳感器和所有溫濕度自記儀(10)的信號輸出端均通過第五通孔(1-2)或第四通孔(1-3)與計算機連接；在相對靠近第六通孔(1-7)的非飽和土壤(27)所在的區域中的所有溫度傳感器和所有溫濕度自記儀(10)的信號輸出端均通過第六通孔(1-7)或第七通孔(1-6)與計算機連接；

箱體(1)側壁上的所有通孔均密封；

在箱體(1)的上方設置第一恒溫水浴鍋(15)，第一恒溫水浴鍋(15)的出水口與第二進水管(13)的進水口連通，第二進水管(13)的出水口搭在紗窗(4)上，第二進水管(13)上設置第一閥門(5)和第一溫度傳感器(8)；回水管(14)的進水口搭在紗窗(4)上，回水管(14)的出水口與第一恒溫水浴鍋(15)的進水口連通，第一恒溫水浴鍋(15)內部設置循環水泵。